1.1 Objectiu

L’objectiu de la climatització és aconseguir, en una planta industrial, unes condicions òptimes i estables de:

• Temperatura: ja sigui mitjançant calefacció o refrigeració.
• Humitat: mitjançant humectació o deshumidificació.
• Qualitat de l’aire: amb la instal·lació de filtres.

1.2 Tipus de sistemes de climatització

En l’àmbit industrial, els dos sistemes de climatització més utilitzats són:

• Sistemes tot aigua. Per a calefacció, l’equip generador produeix aigua calenta que alimenta directament, o per mitjà d’un intercanviador, la xarxa de transport. Per a refrigeració no s’empren intercanviadors, sinó que el fluid refrigerat del col·lector va directament a la xarxa de transport i d’aquí a l’evaporador.
• Sistemes tot aire. L’element principal és el climatitzador o unitat de tractament d’aire (UTA). Les UTA s’encarreguen de processar l’aire de l’ambient de manera continua per tornar-lo amb les condicions de temperatura i d’humitat adequades.

1.3 Aplicacions industrials de la climatització

Si bé la climatització és una tecnologia molt estesa en el sector terciari, en què el nivell de confort de l’usuari és crucial (oficines, hotels, teatres, hospitals, etc.), la seva implantació en el sector industrial no és tan important.

Normalment les UTA s’utilitzen en indústria quan, per la naturalesa del producte produït, s’han de controlar especialment les condicions d’humitat i de temperatura de la planta, per tal que la qualitat del producte no es vegi afectada. Altres vegades la seva implantació respon simplement a criteris de confort.

Les principals indústries usuàries de climatització són:

• Indústria farmacèutica.
• Indústria tèxtil.
• Indústria alimentària.
• Indústria química.
• Indústria de l’automòbil.
• Naus industrials, avícoles i ramaderes en general.

No obstant això, gairebé totes les plantes tenen annexa una petita zona d’oficines, que normalment necessitarà el condicionament d’aire, independentment del tipus d’indústria que sigui.

2.1 Càrrega tèrmica

Per càrrega tèrmica s’entén la calor que ha d’intercanviar el sistema de climatització amb la planta. Les càrregues tèrmiques poden ser positives, i en aquest cas és calor que s’ha d’eliminar (succeeix durant els mesos d’estiu), o negatives, que correspondran a una quantitat de calor que el sistema de climatització haurà d’aportar (en els mesos d’hivern).

Càrrega tèrmica d’estiu: formada pels fluxos de calor següents:

• Guany tèrmic a través dels tancaments del local per conducció des d’un ambient exterior més calent.
• Guany tèrmic per insolació a través de les parets transparents dels tancaments.
• Guany tèrmic per convecció natural o forçada a causa de l’entrada no desitjada d’aire exterior, d’infiltració i de renovació.
• Calor originat en fonts tèrmiques internes com les persones, la il·luminació, els motors, els equips industrials en general, etc.

Càrrega tèrmica d’hivern: només inclou les pèrdues tèrmiques per conducció, infiltració i ventilació.

Cal realitzar un càlcul precís de les càrregues tèrmiques d’una planta per al correcte dimensionament de la UTA adequada, tenint en compte la quantitat de calor que cal aportar i/o eliminar.

2.2 Tipus de refrigeració

Tot i que el resultat és el mateix, la reducció de la temperatura d’un fluid es pot realitzar de tres formes:

• Mitjançant un cicle basat en la compressió mecànica: en què se subministra energia elèctrica a un compressor perquè condensi el refrigerant per augment de pressió.
• Mitjançant un cicle basat en l’absorció: en què se subministra energia tèrmica provinent d’una combustió a una columna d’absorció, perquè el refrigerant s’evapori i es pugui tornar a utilitzar.
• Mitjançant torres de refrigeració: poden refredar grans volums d’aigua mitjançant el contacte de les gotes d’aigua amb aire exterior.

2.3 Tipus d’humectació

Polvorització: s'atomitza l’aigua líquida en forma de microgotes que es vaporitzen automàticament.

Panell cel·lular: es col·loca en una cambra d’humectació, on entren en contacte l’aire sec i l’aigua en forma de pel·lícula que xopen el panell.

Vapor: s’injecta directament vapor d’aigua d’una font externa a través d’un dosificador.

El funcionament general d’una UTA consisteix en el pas successiu d’un corrent d’aire a través de les diferents seccions, que són:

• Presa d’aire exterior. Ha d’estar situada en un lloc en què l’aire estigui net.
• Entrada. Inclou els filtres i els ventiladors que impulsen l’aire a través de tota la UTA. També pot incloure una bateria de preescalfament per evitar que la humitat condensi.
• Condicionament. Consta d’una zona d’intercanvi de calor mitjançant bateries o resistències elèctriques i d’una cambra d’humectació o de deshumidificació (generalment una bateria de fred).
• Distribució. Se separen les gotes d’aigua líquida de l’aire condicionat i es distribueix per la planta per a ser recollit després i portat a la zona de recuperació.
• Barreja d’aire i de recuperació. El cabal d’aire que abandona la planta es fracciona i una part es fa recircular a la zona d’entrada, mentre que l’altra part, abans de sortir, intercanvia calor amb l’aire entrant, per minimitzar les pèrdues i augmentar l’eficiència energètica del sistema.
• Sortida. Inclou ventiladors d’impulsió i filtres. Un cop tractat, una part del corrent d’aire climatitzat es fa recircular a l’interior de la planta mentre que una altra part se substitueix per aire fresc procedent de l’exterior. Sempre és necessària una aportació d’aire exterior per garantir una bona ventilació del recinte.

Generalment, les UTA estan formades per:

3.1 Carcassa

És l’encarregada d’embolcallar i protegir tots els elements interns.

Ha d’assegurar l’estanquitat de la unitat, especialment quan es troba a la intempèrie.

Inclou comportes d’accés per a manteniment, normalment construïdes en alumini o en acer, que també han de tenir un tancament estanc.

3.2 Ventiladors

Impulsen l’aire que es vol climatitzar a través de les diferents parts de la unitat.

Són centrífugs amb rodets de pales cap a davant (acció) o cap enrere (reacció).

Solen estar muntats directament en el motor, sobre una base flotant antivibracions.

3.3 Bateries

Constitueixen la zona d’intercanvi de calor pròpiament dita entre l’aire i l’aigua. S’utilitzen tant per escalfar el corrent d’aire com per refredar-lo.

Les construccions més habituals són:

• En tub de coure i aletes d’alumini.
• En tub de coure i aletes de coure.
• En tub de coure i aletes d’alumini prelacat.
• En tubs d’acer galvanitzat i/o inoxidable.

3.4 Filtres

Eliminen les suspensions sòlides i els gasos indesitjables, tot augmentant la qualitat de l’aire.

El muntatge dels filtres a l’interior de la unitat han de garantir que la fuga d’aire de by-pass no sigui elevada.

3.5 Silenciadors

Els sistemes de climatització contenen moltes parts mòbils (motors, ventiladors, etc.) que provoquen un alt grau de contaminació acústica. El grau de silenciament necessari depèn de les necessitats específiques de cada planta, si s’escau.

Aquest element és molt més necessari en aplicacions per al sector terciari i, per tant, en industrial sol ser prescindible.

3.6 Cambra d’humectació

La seva funció és regular la humitat de l‘aire, per garantir-ne l’estabilitat en el punt de consigna, tant per a naus industrials en què el grau d’humitat és una variable important en la qualitat del producte (indústria alimentària), com per mantenir el nivell de confort a la planta.

Construïda en acer inoxidable.

Segons la forma d’humectació, inclou polvoritzadors, panells o injecció de vapor.

3.7 Cambra de combustió

És necessària en els casos en què l’aire s’hagi d’escalfar.

Es construeix en acer inoxidable i de manera que pugui incorporar el cremador adequat per al tipus de combustible alimentat.

3.8 Recuperadors

Serveixen per aprofitar la major temperatura de l’aire viciat que s’expulsa a l’exterior, de manera que cedeixi calor a l’aire fred de renovació.

Poden ser de diversos tipus:

• Rotatius. Aquest sistema és capaç d’augmentar fins a 15º C la temperatura de l’aire entrant a l’hivern i de reduir-la entre 4º C i 8º C a l’estiu. Perquè pugui funcionar cal que els conductes d’entrada i de sortida d’aire siguin contigus.
• Sistema bi-transfer. La transferència de calor no es fa directament entre els dos fluids sinó que s’empra un tercer fluid com a portador. La seva eficiència és menor que en el cas dels recuperadors rotatius.
• Intercanviadors estàtics aire-aire. S’utilitzen plaques tèrmiques o un altre tipus de superfície d’intercanvi. Com més gran és aquesta superfície, millors són els resultats.

4.1 Separació fred-calor

Les UTA són equips compactes de climatització, però es pot aconseguir el mateix efecte mitjançant la instal·lació d’equips independents de generació de fred i de calor:

• La generació de fred es realitza amb equips d’aire condicionat convencionals.
• La generació de calor es realitza amb unitats de calefacció elèctrica, aerotermos, bombes de calor o amb generadors d’aire calent d’ús industrial, que produeixen aire calent per intercanvi de calor amb els fums que es generen en una cambra de combustió.

La instal·lació d’equips de només fred o només calor és avantatjosa quan la climatologia de l’àrea geogràfica d’ubicació de la planta presenti temperatures molt altes a l’estiu o molt baixes a l’hivern que facin innecessària l’existència d’ambdós equips.

4.2 Equips d’expansió directa o de volum de refrigerant variable (VRV)

Es coneix com a VRV perquè varia el cabal de refrigerant segons les necessitats de condicionament, perquè té un compressor de velocitat variable.

S’utilitza en sistemes centralitzats en què una xarxa de distribució del fluid frigorífic arriba a cada unitat terminal situada a l’interior.

S’estableix una proporció adequada entre la potència entregada i la consumida.

El seu ús presenta una sèrie d’avantatges:

• El seu alt rendiment suposa estalvis d’energia significatius, tant en operacions de refrigeració com de calefacció.
• No requereixen grans espais per a la instal·lació de conductes ni d’equips.
• Permet una flexibilitat total, per a la zonificació de sectors i per a la seva regulació.
• Una vida útil més llarga i un control totalment electrònic.
• Bona distribució d’aire i satisfacció dels requeriments tèrmics.

4.3 Unitats de tractament d’aire higièniques

Determinades instal·lacions, com l’emmagatzematge de productes peribles, requereixen un alt grau d’higiene ambiental, fet pel qual la climatització ha de ser especialment acurada en aquest aspecte. Les UTA higièniques incorporen:

• Un interior totalment llis acabat en acer inoxidable
• Una safata de condensació amb pendent per evitar l’estancament d’aigües (aparició de Legionella).
• Elements interns desmuntables per facilitar la neteja.
• Bateries de fred i de calor muntades amb una separació entre elles que permet l’accés per a manteniment i neteja.

4.4 Bateries de fred i de calor muntades amb una separació entre elles que permet l’accés per a manteniment i neteja.

L’elecció del tipus de sistema de climatització comporta avantatges i desavantatges en cada cas, relatius, per exemple, a l’espai necessari per a l’a instal·lació o a la dificultat de manteniment.