AA de precisión vs AA de confort

El aire acondicionado de precisión es un equipo o sistema diseñado para acondicionar ambientes destinados a salas de cómputo, salas de informática, procesadores de datos, centros de cálculos, centrales telefónicas y otras aplicaciones de proceso en las que exista la necesidad fundamental de asegurar la operación y conservación de la máquina de proceso. Esta es la característica principal que los diferencia de los equipos diseñados para el bienestar o confort de personas, y que es necesario considerar en el momento de la adquisición.

Entre el 75 y el 80 % de los sistemas de control ambiental que se diseñan para salas de ordenadores emplean sistemas unitarios de refrigeración.

José Luis Ramírez Pajuelo.

El concepto de los equipos de aire de precisión se puede definir como aquellos equipos diseñados para lograr un ambiente, donde, en forma simultánea y continua, se controlen la temperatura, la humedad, la circulación y la limpieza del aire, a la vez que se mantiene una presión positiva en la sala, en relación con otros ambientes, para una exigencia de trabajo de 24 horas al día durante los 365 días del año, por un tiempo de vida útil entre 15 y 20 años.

Estas condiciones de operación se logran con un diseño y fabricación superiores a los equipos destinados al confort de personas. En ese sentido, existen diversos elementos que todo gerente o responsable de una sala de cómputo debe conocer.

Las salas de ordenadores se pueden comparar con hornos eléctricos muy grandes, los cuales generan significativas cantidades de calor y sus componentes son muy sensibles a las temperaturas extremas, a la humedad y a la presencia de polvo; por ello, la importancia del aire acondicionado de precisión.

En el pasado, un porcentaje significativo de las instalaciones de ordenadores fue diseñado para utilizar sistemas centrales de refrigeración con distribución del tratamiento de aire, con unidades evaporadoras o manejadoras de aire de gran capacidad para cubrir áreas muy amplias, o también unidades tipo fan & coil (unidad ventilador-serpentín) para la distribución del aire en ambientes independientes.

La tendencia, desde hace aproximadamente 15 años, se ha inclinado hacia los sistemas unitarios. Hoy en día, se estima que entre el 75 y el 80 % de los sistemas de control ambiental que se diseñan nuevos o remodeladas para salas de ordenadores emplean sistemas unitarios de refrigeración. Este cambio se debe a tres beneficios principales que se analizan con el propietario o usuario: simplicidad, flexibilidad y economía.

En conjunto, la seguridad del sistema se está convirtiendo en más que un factor en la aplicación de sistemas unitarios. Si la seguridad de las computadoras y sus equipos periféricos es importante, ¿por qué no hacer todo lo posible para mantener el mismo grado de seguridad en el sistema de control del ambiente? Localizar físicamente el sistema de aire acondicionado en la sala de ordenadores en sí, con conexiones simples de sistemas de rechazo de calor interior o al aire libre, que puedan estar ubicados en cualquier área segura del sistema constructivo, es prácticamente certificar la seguridad total del sistema.

La mejor forma de analizar los beneficios de los equipos de aire acondicionado de precisión es compararlos con los equipos de aire acondicionado convencionales, destinados para ofrecer confort a las personas.

Las diferencias de demanda entre el AA de confort y el de precisión no son meramente estéticas

Comparativo entre sistemas de precisión y sistemas de confort
El aire acondicionado de precisión realiza un control simultáneo de temperatura, humedad, movimiento de aire y la limpieza en un área específica, en forma continua y con precisión. Es la mayor antelación del confort del aire acondicionado, como la computadora es para la máquina de calcular.

Modernos edificios de oficinas han aceptado largamente la comodidad del aire acondicionado como una influencia en el incremento de la productividad, la salud, la asistencia y el confort de sus ocupantes. El diseño del sistema varía en función de los tipos de edificios y su ubicación geográfica.

En el aire acondicionado industrial es muy común que ciertos procesos requieran un control de la temperatura y la humedad, no sólo por el bien del proceso del producto, sino también del trabajador de la fábrica. En términos generales, el control de este tipo de sistemas no es lo suficientemente preciso para el equipo electrónico sofisticado de hoy en día, tales como salas de ordenadores. La sala de ordenadores requiere aire acondicionado de precisión durante todo el año.

Por otra parte, los sistemas convencionales no pueden manejar las cargas térmicas de las salas de ordenadores, que requieren tolerancias en la temperatura y la humedad durante todo el año. Las condiciones del aire acondicionado de confort principalmente son para eso, la comodidad de las personas.

En el proceso de diseño de la sala de ordenadores o centro de cómputo, después de realizar el cálculo de la carga térmica, es obligatorio, con la participación del propietario o usuario, lograr el nivel de confiabilidad del sistema para ver si será del 50, 100 o 150 por ciento. Por ello, se deberán definir los equipos por instalar en condición de stand-by, redundancia, back-up, entre otros.

Condiciones de diseño
La temperatura media de las personas es de 80 °F (26.66 °C). Si la habitación es más fría, los cuerpos irradian calor, y si es más cálida, lo absorben. Consecuentemente, los sistemas de aire acondicionado de confort están diseñados a 80 °F en el verano y a 60 °F (15.55 °C) en el invierno.

Estas diferencias representan un rango demasiado amplio para aplicaciones en salas de ordenadores. Un ordenador irradia una cantidad de calor considerable y requiere una temperatura estable de entre 72 °F (22.22 °C) y 75 °F (23.88 °C).

Relación del calor sensible
Las personas emiten calor latente a través del proceso normal de metabolismo, el cual contiene humedad. El equipo electrónico emite calor sensible seco, libre de humedad. La relación de calor sensible con la cantidad de enfriamiento sensible, como un porcentaje de la capacidad total de enfriamiento (calor sensible + calor latente), es de entre 65 y 70 % de la carga total en un sistema de confort, mientras que el calor seco generado por las computadoras requiere una relación de calor sensible de entre 90 y 95 % del equipo de refrigeración.

Esto crea más confusión cuando la única medida de la capacidad es toneladas. Un sistema de aire acondicionado de confort nominal de 10 toneladas sólo puede proporcionar entre 6 y 7 toneladas de aire acondicionado de precisión. Esto ha resultado en circunstancias desagradables cuando la habitación no se puede enfriar, pues puede que no haya suficiente refrigeración. Este mismo concepto es válido, pero con menores requerimientos, en los sistemas de aire acondicionado de confort de 1 a 3 toneladas.

Densidad de carga térmica
Debido a este alto nivel de calor sensible, la capacidad de refrigeración en términos de Btu/h por pie cuadrado de superficie (Btu/h x pie2) es mucho mayor. Un ejemplo es el caso de los edificios de oficinas, donde los resultados de carga totales de muchas personas y considerable aire exterior se han diseñado para brindar entre 40 y 48 Btu/h por pie cuadrado, mientras que para centros de datos el promedio es de entre 120 y 240 Btu/h por pie cuadrado; es decir, de 3 a 5 veces más que en un sistema de confort.

Trasladando esto a otra “regla de oro”, se tiene que:
AA CONFORT: 250 a 300 ft2/Ton
AA CENTRO DE DATOS: 50 a 100 ft2/Ton

Cantidad de aire
En los sistemas de confort con cuarto de enfriamiento, las temperaturas de diseño son de aproximadamente 80 °F y, normalmente, suministran entre 350 y 400 CFM por tonelada de refrigeración. Las salas de ordenadores, debido a un requisito de temperatura de diseño más baja de 72 °F (22.22 °C), requieren entre 50 y 60 % más de aire, por el orden de 500 a 600 CFM/Ton. Además de la cantidad de aire, el patrón de distribución de la sala es crítico.

Control de humedad
Tanto la humedad, como la temperatura deben ser exactas para las salas de ordenadores; de lo contrario, pueden suscitarse paros costosos, debido a los sistemas de aire acondicionado convencional que normalmente no tienen ninguna capacidad de humidificación. El proceso de deshumidificación se produce durante los modos de operación de refrigeración, pero no se producirá si el nivel aumenta la humedad, sin aumentar la temperatura. Los sistemas de aire acondicionado de precisión proporcionan el control simultáneo de la humedad y la temperatura; además, aseguran que la humidificación y la deshumidificación operen separadas una de otra.

Horas anuales de funcionamiento
En general, el aire acondicionado de confort está en funcionamiento alrededor de 8 horas al día, cinco días a la semana, durante los meses de noviembre a abril. Este promedio de operación representa 1 mil 200 horas de trabajo en forma intermitente. Por otro lado, el aire acondicionado de precisión funciona de manera continua durante todo el día, todos los días del año. Eso representa 8 mil 760 horas de operación sin parar.

Controles de precisión
Los controles de precisión de temperatura y humedad en una sala de ordenadores presenta demandas que son de acción rápida y con capacidad de mantener los límites de las habitaciones de una oscilación de la temperatura de entre 1 y 3 °F (0.55 a 1.66 °C), y una oscilación de humedad de entre 2 y 4 % de humedad relativa.

En general, se alienta al usuario a revisar las diferencias básicas entre el sistema de aire acondicionado de precisión, tal como se aplica comúnmente a las salas de ordenadores hoy en día.

Diferenciar los sistemas independientes o unitarios de los sistemas centrales es necesario por razones de simplicidad de diseño, flexibilidad, economía y seguridad operativa. La información expuesta  en este artículo puede complementarse con los análisis de la económica entre el aire acondicionado de precisión y el AA de confort, aplicados al acondicionamiento de las sala de ordenadores o cómputo, con análisis de inversión de compra, costos operativos y problemas de vida útil.

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José Luis Ramírez Pajuelo
Ingeniero Mecánico por la Universidad Nacional de Ingeniería, de Perú, ha trabajado en empresas como La Unión, Empresa Pública de Servicios Pesqueros, Corporación de Ingeniería en Refrigeración (COINREFRI), CIME Comercial, S.A., y actualmente es gerente de Proyectos de Refrigeración Industrial en Cold Import S.A., así como expositor y capacitador en diferentes eventos y conferencias del sector HVACR.