Primera parte de este especial sobre cómo diseñar, instalar, operar y mantener sistemas de climatización de alto desempeño.
Por Camilo Botero*
Estimados lectores de nuevo por petición del Editor de la revista, quien me sugirió escribir esta columna, después de leer el nombre del curso que dictaré con nombre similar con el cual título este artículo, me pareció un reto interesante además de obligarme a meditar sobre el contenido de dicho curso en el IV Congreso Internacional de Climatización & Refrigeración durante el ExpoAcaire 2017 en Cali.
Para iniciar se podría uno preguntar qué son sistemas de climatización de alto desempeño y se podría responder que son aquellos que cumplen con las siguientes condiciones:
Proyecto de climatización ideal:
- Máxima Eficiencia Energética.
- Mínimo Impacto al Medio Ambiente
- Cumplimiento de Requisitos del Dueño para el Proyecto RDP
- Facilidad de Operación
- Mantenibilidad O&M (Operación y Mantenimiento)
- Estabilidad durante su Ciclo de Vida
La respuesta fundamental para lograr lo anterior, además de otras que discutiremos en esta columna la da el Estándar ASHRAE 202 – 2013 sobre el commissioning en los sistemas de climatización, el cual en su prólogo lo define como:
“Un proceso orientado a la calidad para optimizar la entrega de un proyecto. El proceso se enfoca en evaluar y documentar que todos los sistemas y ensambles, son planeados, diseñados, instalados, probados, operados y mantenidos para cumplir con los Requisitos del Dueño para el Proyecto.” Es un proceso enfocado en la calidad, para mejorar la entrega y la O&M de un proyecto.
Es pues, un proceso que se concentra en la verificación y documentación para que la instalación y todos los sistemas, sean planificados, diseñados, instalados, probados, operados y mantenidos para cumplir con los requisitos del dueño RDP, valga la redundancia.
En todo proyecto existen cuatro fases muy definidas, que deben tener un proceso de aseguramiento de su calidad:
- Pre-diseño
- Diseño
- Construcción
- Ocupación, O&M
Este proceso de aseguramiento de la calidad no es un evento, ni una tarea de corto plazo, NI la verificación de una lista de chequeo. ¿Y por qué es necesario tener un procedimiento para el aseguramiento de la calidad de los proyectos de climatización a lo largo de su vida útil?:
Porque la Ley de Murphy es inexorable y además porque:
- Las necesidades y requisitos del dueño, están pobremente identificadas
- Las comunicaciones fueron deficientes e imprecisas
- El trabajo fue ejecutado deficientemente.
i. En el diseño
ii. Durante la construcción
iii. En la operación y el mantenimiento
Además: Los objetivos del propietario no son claramente entregados al equipo de diseño. Esta es una falencia muy común en nuestros proyectos. La solución del equipo de diseño no es claramente entregada a los contratistas. Lo cual también es muy común en nuestro medio y además: Los manuales de operación y mantenimiento no son entregados al propietario, lo cual conlleva a que no haya una correcta utilización de los sistemas, ni se mantengan adecuadamente, contribuyendo al deterioro de los mismos y al incumplimiento de los parámetros de diseño.
Todo lo anterior parece demasiado obvio y/o simple, pero existen estadísticas que nos constatan que a los tres meses de haber arrancado un sistema de los que nos ocupan, ha perdido hasta un 30% o más de sus condiciones de diseño, si no se ha operado y mantenido adecuadamente; con sus consecuencias negativas en el cumplimiento de los parámetros de diseño, en un mayor consumo de energía, lo cual a su vez, trae un mayor impacto sobre el medio ambiente.
¿Entonces si todos somos expertos en nuestras profesiones, estamos bien entrenados para diseñar, construir, operar y mantener nuestros edificios eficiente y efectivamente, entonces porque tanta ineficiencia, fracasos, no cumplimiento de especificaciones, exceso de contaminación ¿Qué es lo que estamos haciendo mal?
H. Bohanon, PE y DL de ASHRAE, quien nos dictó la primera conferencia sobre este tema en ACAIRE dice que lo que sucede es que: “Hay una alta fragmentación entre el diseño, la construcción y la operación de las partes del “equipo del proyecto” que conduce a duplicaciones, conflictos y uso inapropiado de recursos”.
El Aseguramiento de la Calidad es esencialmente un proceso que facilita y garantiza los siguientes aspectos, a través de las diferentes fases y disciplinas involucradas:
- Comunicación
- Documentación
- Verificación,
Llenando así los vacíos de coordinación entre los ingenieros civiles, mecánicos, eléctricos, hidráulicos, de datos, de protección contra incendios, los arquitectos y los diferentes contratistas generales. Incluye un grupo de miembros importante, que cambian de fase a fase. El equipo debe ser liderado por la Gerencia de Aseguramiento de la Calidad y la responsabilidad de las tareas debe ser clara y contractualmente asignada; los roles específicos y las responsabilidades varían de fase a fase.
Climatización de alto desempeño
Entrando en materia, ¿cómo se logra un sistema de climatización de alto desempeño? En primer lugar, definiendo muy claramente los RDP, las bases del diseño y ejecutando ese diseño con excelencia. Dice el RITE en su Artículo 14. Sobre documentación técnica de diseño y dimensionado de las instalaciones térmicas.
“Las instalaciones térmicas incluidas en el ámbito de aplicación del RITE deben ejecutarse sobre la base de una documentación técnica que, en función de su importancia, debe adoptar la siguiente modalidad: Cuando la potencia térmica nominal a instalar en generación de calor o frío sea mayor que 70 kW (20 TR), se requerirá la realización de un Proyecto de Diseño (ver Artículo 15)”.
Este diseño debe ser orientado hacia el logro de la máxima eficiencia y obtener un óptimo ahorro energético. Los procedimientos y enfoques son múltiples dependiendo de la línea base de donde se inicia y la meta que se pretenda. Si lo hago sobre sistemas obsoletos, sobredimensionados y sin control, con toda seguridad será muy fácil lograrlo por ejemplo incorporándoles control y cambiando los equipos de bajo rendimiento. ¡Pero si se trata de un diseño nuevo, las consideraciones son diferentes, primero que todo debe diseñarse conscientemente para lograr la máxima eficiencia. Se dice fácil, pero no lo es tanto.
Primero que todo se debe entender muy claramente que es eficiencia energética y cómo se logra. Hay que recordar que los sistemas de climatización son altamente desagregados y que existen múltiples y muy diversos enfoques y tecnologías, con el fin de obtener los parámetros de diseño, solicitados para cada proyecto.
Hay un nuevo concepto de ASHRAE, que es el bEQ (Building Energy Quiotient), que promueve la eficiencia energética en las edificaciones y que se convierte en una herramienta de gerencia de la energía, modelado, medición, punto de referencia, comparación y evaluación del desempeño y uso racional de la energía, haciéndolo visible y cuantificable.
Promueve el valor de la eficiencia energética hasta las posibilidades de la tecnología disponible a la fecha. Uno de sus principales soportes es el Estándar ASHRAE 100 – 2015 sobre la Eficiencia de la Energía en Edificios Existentes y las auditorías energéticas que se realicen en las edificaciones, antes y después de iniciar un programa de incremento de la eficiencia energética.
Es un gran cambio en el enfoque del diseño de los proyectos de climatización, que obliga a pensar de dónde proviene esa energía y su costo: plantas térmicas, hidráulicas o de energías alternativas colocadas en el sitio del proyecto; los ciclos de potencia y refrigeración utilizados y sus rendimientos termodinámicos, las emisiones al medio ambiente asociadas y el impacto en el cambio climático. Es un cambio mayúsculo que podamos medir el consumo de energía, y comparar como fueron diseñados los edificios y su comportamiento real ya construidos y en operación, teniendo en cuenta su entorno climático, materiales de construcción y ocupación.
El bEQ, es el cociente de como es el consumo real del edificio versus el consumo de energía proyectado en el diseño y crea un enfoque más holístico hacia el desempeño energético, ayudando a los clientes a hacer mejores decisiones en el diseño de sus proyectos y en la especificación de equipos y accesorios de alto rendimiento. Existe una escala de bEQ, intuitiva y simple que puede ir desde valores inferiores a cero para edificios con producción de energía neta positiva, hasta valores tan altos como algunos mayores a 115 (adimensional) donde el edificio es energéticamente ineficiente o mayor a 145 lo cual lo define como totalmente insatisfactorio. Los valores promedio de este cociente están en el orden de 100 y los óptimos en valores inferiores a 25. Se requiere un sistema de información en estado real para hacer las escogencias y cambios más urgentes y necesarios, para optimizar la eficiencia energética.
Nota: La segunda parte de este artículo la encontrará próximamente en nuestro sitio web o también puede verla en la edición 5 impresa de esta publicación correspondiente a los meses de Julio/Agosto.
* Camilo Botero es el actual Secretario de la Federación de Asociaciones Iberoamericanas del Aire Acondicionado y la Refrigeración - FAIAR; fue presidente de ACAIRE y es presidente de Camilo Botero Ingenieros Consultores Ltda. Se ha desempeñado como docente en varias universidades colombianas, gremios y actualmente en ACAIRE en cursos de diplomado de proyectos de aire acondicionado, eficiencia energética en aire acondicionado y refrigeración, cogeneración y trigeneración, psicometría aplicada, termodinámica, mecánica de fluídos, transferencia de calor y turbomaquinaria. ([email protected]).
