El problema del control de Temperatura en almacenes de temperatura controlada

Los sistemas de climatización no son capaces de homogenizar correctamente las condiciones de temperatura y humedad.

El control de la temperatura de almacenamiento es uno de los aspectos clave en almacenes de temperatura controlada. En aquéllos que almacenan productos terminados a diferentes alturas, lograr una temperatura homogénea requiere de soluciones innovadoras.

Una de las claves de un correcto almacenamiento de productos terminados en el sector farmacéutico es lograr unas condiciones de temperatura y humedad adecuadas.

Dentro de las zonas de almacén de empresas fabricantes, distribuidoras y operadores logísticos es necesario disponer de áreas separadas en las que los productos terminados se estocan a diferentes temperaturas en función de sus características de conservación. Un rango de temperaturas de almacenamiento muy habitual oscila entre 15°C y 30°C. (temperatura ambiente controlada).

Estas áreas logísticas suelen contar con techos altos que favorecen el estocaje en altura, aprovechando al máximo el espacio disponible. No obstante, no es sencillo mantener unas condiciones de temperatura y humedad homogéneas en todo el volumen de la nave. Los sistemas de climatización no son capaces de homogenizar correctamente las condiciones de temperatura y humedad, especialmente en épocas con temperaturas más extremas como en invierno y verano.

El problema de la estratificación del aire

La estratificación térmica es el gran obstáculo que dificulta lograr el objetivo de mantener una temperatura homogénea en todo el volumen de un almacén de temperatura controlada. Este fenómeno físico es especialmente acusado a medida que se incrementa la altura del recinto. El aire caliente tiende a depositarse en las zonas más altas debido a su menor densidad y el aire frío se sitúa más cerca del suelo, generándose diferentes capas de temperatura. La variación de temperatura por cada metro de altura se estima entre 0,5C y 1C en función de la ubicación, la orientación o el aislamiento de la nave. A modo de ejemplo en almacén de 10 metros de altura la diferencia de temperatura entre el suelo y el techo podría ser de hasta 10C a pesar de contar con un sistema de climatización. Por tanto, no es un fenómeno exclusivo de grandes naves logísticas pero sus efectos perniciosos sí que son más acusados en función de la altura y de la sensibilidad a las temperaturas de los productos almacenados.

Las consecuencias de la estratificación térmica en los almacenes de temperatura controlada de la industria farmacéuticas son las siguientes:

• Estocaje de productos a diferentes temperaturas: Los productos terminados se estocan a diferentes temperaturas lo que puede ocasionar que haya lotes de producto fuera de su rango óptimo y provocar mermas que afecten negativamente al coste unitario de los productos terminados, incrementen los costes asociados a la gestión de calidad o generen conflictos entre las áreas de logística y calidad.

• Ineficiencia energética de los sistemas de climatización: Para lograr un rango de temperaturas óptimo es necesario establecer consignas de trabajo más elevadas, con el fin de compensar la acumulación de aire frío en las capas más bajas. El aumento de la potencia de los sistemas de climatización se traduce en un crecimiento exponencial de su consumo y, por tanto, de los costes energéticos.

Los ventiladores HVLS como solución al problema de control de temperatura y humedad

Los ventiladores HVLS (del inglés High Volume Low Speed) son grandes ventiladores de techo con un diámetro que oscila entre los 4 y los 7,5 metros que mueven un gran caudal de aire a una velocidad relativamente baja. Son una solución eficaz y sencilla para poder ejercer un férreo control sobre las condiciones de temperatura y humedad en almacenes logísticos con HVAC a la vez que se logran objetivos de eficiencia energética y confort térmico.

Los ventiladores HVLS mueven el caudal de aire y lo propagan a través de todo el recinto de manera que homogeneizan la temperatura y evitan los efectos económicos negativos de la estratificación térmica.

Por nuestra experiencia, un sistema de ventilación bien diseñado que cubra todo el perímetro del almacén y que tenga en cuenta todo el conjunto de elementos arquitectónicos y móviles como estanterías, puede tener efectos muy positivos sobre el gradiente térmico tanto en verano como en invierno. Los ventiladores impulsan el aire caliente acumulado en las capas más cercanas al techo hacia el suelo. La mezcla de las capas de aire frías y calientes ayuda a disminuir notablemente la diferencia de temperaturas en todo el volumen. Como ejemplo, en naves de 10 metros de altura, la diferencia de temperaturas entre el techo y el suelo se puede reducir a 3°C. Como consecuencia, los productos estocados se mantienen en un rango de temperaturas óptimas, se mejora el confort térmico en el interior del recinto y se favorece un gran ahorro energético ya que los sistemas de climatización operan a menor potencia.

Además, los ventiladores HVLS ayudan a disminuir la humedad relativa. La suave brisa que generan contribuye a incrementar la tasa de evaporación de la humedad en la superficie, lo cual incide muy positivamente en las condiciones de almacenamiento y en el confort térmicos de los empleados.

Monitorización de las condiciones de temperatura y humedad

La monitorización de las condiciones ambientales a diferentes alturas requiere de sensores de temperatura y humedad emplazados a diferentes alturas. En nuestros proyectos, solemos colocar sensores a 1,5 metros de distancia del suelo y del techo. Si la altura de naves supera los 10 metros colocamos un tercer juego de sensores a mitad altura. Los ventiladores HVLS se pueden integrar en los sistemas SCADA o BMS de cualquier instalación. Así, conseguimos monitorizar en tiempo real ambas variables y establecer las consignas de trabajo más adecuadas para mantener una temperatura homogénea en todo el recinto y disminuir la carga de potencia de los sistemas de climatización. Los programas de trabajo de los ventiladores se pueden automatizar en función de las condiciones ambientales y de la época del año.

Por tanto, ¿qué pasos dar ante un problema de control de temperatura debido a la estratificación térmica del aire en un almacén logístico de temperatura controlada? Por nuestra experiencia, los pasos a seguir serían los siguientes:

1. Cálculo del gradiente térmico a diferentes alturas.
2. Cálculo de la temperatura a nivel de techo y de suelo mediante ventiladores HVLS a diferentes velocidades.
3. Análisis de la morfología de la nave (planta, sistemas de estanterías y conductos), número de unidades necesarias y diámetro.
4. Evaluación en unidades de energía y en valor económico el ahorro energético medio obtenido.
5. Análisis de la morfología de la nave (planta, sistemas de estanterías y conductos), número de unidades necesarias y diámetro.
6. Cálculo del ROI del proyecto.

En definitiva, en almacenes de temperatura controlada con gran altura de techo es muy difícil, por no decir imposible, conseguir una temperatura homogénea en todo el recinto que favorezca el almacenamiento de productos sensibles a ciertas condiciones de temperatura y humedad solamente mediante un sistema de climatización potente. Los ventiladores de techo HVLS disminuyen considerablemente las diferencias de temperatura mezclando las diferentes capas de aire frío y caliente, ayudan a disminuir la humedad relativa, favoreciendo una mayor tasa de evaporación y favorecen que los sistemas de climatización HVAC trabajen a consignas más bajas, favoreciendo un ahorro que puede llegar a ser del 35% para el conjunto del año.