El pasado 6 de junio (2018), en el Auditorio de la Sede Campus de la Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Buenos Aires, el Capitulo Argentino de ASHRAE junto con profesionales de la industria expusieron una charla técnica acerca del uso de energía geotérmica en sistemas HVAC. A la misma asistieron cerca de 120 personas entre profesionales y estudiantes de ingeniería. La charla comenzó con contenidos básicos sobre el funcionamiento de sistemas de aire acondicionado, ventajas y desventajas del uso de torres de enfriamiento, utilización de energía geotérmica en reemplazo de dichas torres, ventajas enérgicas, muestra de la obra Cero + Infinito, presentación de los sistemas de control de la instalación en dicha obra. En la presente nota haremos un resumen de los temas más sensibles.

LA OBRA

Cero + Infinito, el edificio se encuentra en la Ciudad Universitaria de la UBA, detrás del pabellón 1. Contaría con 2 plantas destinadas a aulas y oficinas, un subsuelo, patios internos y una azotea bastante particular. La planta baja, con 8500 m² cubiertos, seria ocupada por aulas en la zona perimetral, y tendría un patio cubierto de doble altura para los recesos. Por otro lado, la planta alta con 5300 m², sería utilizada para diversas oficinas. Distribuidos en el patio cubierto, se alzarían 5 núcleos, 3 de ellos destinados a baños, y los 2 restantes serian para ascensores. Dichos núcleos serian de gran importancia, ya que contarían con subsuelo, entre piso y azotea, los cuales funcionarían como salas de máquinas. Hacia el centro del patio interno, encontraremos 2 sectores que por su forma particular le darán el nombre al edificio, el Sector Cero y el Sector Infinito. Ambos sectores cuentan con una planta baja, una planta alta y un patio descubierto adornado con árboles y plantas. Su uso estaría destinado para oficinas, aunque una parte del Sector Cero sería utilizada como sala de clusters.

El proyecto arquitectónico estuvo a cargo de Rafael Viñoly, que desde el primer instante planteaba condiciones particulares para el proyecto de la instalación termomecánica, ya que el edificio contaría con una “cubierta verde”, dificultando el uso de equipos del tipo condensado por aire.

En cuanto a la climatización del edificio, se utilizaron diversos sistemas para cubrir las distintas necesidades.

EQUIPOS SEPARADOS:

Para las diversas salas de racks se colocaron equipos del tipo Split alcanzando un total de 20 TR (Tonelada de Refrigeración). Dichas salas se encuentran diseminadas por el edificio, y varias surgieron durante la ejecución de la obra, por lo cual se hizo muy difícil encontrar una forma de asociarlas a los demás sistemas planteados en el proyecto.

Para la sala de clusters se instalaron equipos de precisión de condensador por aire, que pudieran alcanzar las condiciones específicas de temperatura y humedad para dicha sala. La potencia entregada por estos equipos es de 64 TR, que serian inyectadas mediante piso técnico, permitiendo que el aire entre a los equipos a acondicionar desde abajo.

SISTEMA HIBRIDO:

Corresponde al uno de los sistemas más grande de la obra. El mismo se encarga de acondicionar toda la planta baja, correspondiente a aulas y patio interior, en este caso quedan excluidos los sectores Cero e Infinito. ¿Qué es un sistema hibrido? Es una configuración que implica la climatización mediante dos “subsistemas” actuando en conjunto. A pesar de esto, ambos subsistemas en nuestro caso tienen su inicio en el mismo punto, la planta de agua fría. En la azotea del edificio, tanto en el Núcleo 5 como en el Núcleo 2, se instalaron dos máquinas enfriadoras a tornillo, de condensación por aire. Aguas abajo encontramos los dos subsistemas que componen el hibrido, por un lado, una serie de manejadoras de aire, con serpentinas para condensado por agua; y por otro lado un sistema de piso radiante/refrescante. La potencia instalada es de 365 TR.

El piso radiante está compuesto por cinco circuitos, los cuales poseen diferentes cantidades de colectores, alcanzado un total de 54 en toda la instalación. Las diferentes serpentinas están dispuestas en las aulas y en el patio interno, cubriendo prácticamente toda su superficie con unos 5500 metros de caño PEX. Cada uno de los 5 circuitos es independiente, por lo tanto, cuenta cada uno con su correspondiente bomba de circulación, intercambiador de calor a placas y válvula mezcladora, la cual permite regular la temperatura del agua que pasa por el piso radiante, ya que si la misma cae por debajo de los 16°, puede empezar a condensar, resultando peligroso.

En cuanto a las manejadoras de aire, se instalaron 5 unidades, ubicadas en los entrepisos de los Núcleos 2, 3 y 5. Las mismas, mediante conductos, acondicionan todo el sector perimetral, que corresponde a las aulas. En este caso, a diferencia del piso radiante, las manejadoras no acondicionan directamente el patio interno. La otra función que cumplen las manejadoras es generar una renovación del aire, y asegurar la cantidad de aire exterior necesario para lograr una buena calidad de aire, según lo indica el Estándar 62.1 de ASHRAE. Cada una de las manejadoras posee una válvula de 3 vías que efectúa la mezcla de agua según la demanda del sistema.

Este sistema nos brinda cierta versatilidad, ya que las personas, no pasan todo el tiempo dentro del aula, sino que en determinados momentos salen al patio interno, por lo cual nuestro sistema reacciona en consecuencia, disminuyendo la carga en las aulas y transfiriéndola al patio. Anteriormente se dijo que las manejadoras no alimentaban directamente el patio, pero lo hace de manera “indirecta” a través de sendas persianas de interconexión instaladas en cada una de las aulas, esto permite que el aire salga hacia el patio, bridando también una renovación del aire del recinto.

¿Qué beneficios implica la utilización de este sistema hibrido? En el año 2011, en la India, ASHRAE realizaba el estudio del comportamiento de un sistema similar, en comparación con un sistema VAV, para determinar si realmente había diferencias de consumos y diferencias en el confort de los ocupantes. Para ello, dividió un edificio en dos partes exactamente iguales. En una de las mitades instalo un sistema similar al que se implementó en la obra Cero + Infinito, en la otra mitad se instaló un sistema de Volumen de Aire Variable (VAV). Al cabo de un año se realizó un estricto análisis de la energía consumida por cada uno de los sistemas, y también se realizaron encuestas a los ocupantes para determinar cuál de los dos sistemas resultaba más confortable. El resultado mostro que el sistema hibrido consumió un 34% menos de energía que el sistema VAV, y además resulto ser más confortable según los ocupantes. ¿Cómo se explica esta disminución en el consumo? Algo importante que no siempre se tiene en cuenta, es la ventaja que implica la acumulación térmica en las estructuras, y es justamente lo que produce el piso radiante. Dicha acumulación ayuda a que el sistema logre entrar en régimen más rápido, disminuyendo los picos de consumo que se dan en las marchas del sistema. Además, la acumulación provee una mayor estabilidad térmica, lo cual también ayuda a disminuir el consumo energético. Por último, cabe resaltar que el costo de las inversiones para ambos sistemas es similar, de hecho, en el estudio aquí abordado, la inversión para la instalación del sistema hibrido fue levemente menor que la inversión para el sistema VAV.