Qué es un aire acondicionado de precisión: clasificación de dispositivos y principio de funcionamiento de las unidades

¿No cree usted que en los servidores y centros de datos, así como en otras salas donde se concentra una gran cantidad de computadoras y otros equipos que generan calor intensamente, se puedan usar aires acondicionados domésticos comunes para mantener una temperatura y humedad constantes?

En habitaciones con tal propósito, la temperatura, la humedad y muchos otros parámetros deben mantenerse en un rango muy estrecho, y los sistemas de control climático comunes, incluso los más potentes, no pueden realizar esta tarea. Por lo tanto, el uso de aires acondicionados de precisión está ganando relevancia.

En el artículo se hablará sobre las características distintivas de un aire acondicionado de precisión, qué es en general, cómo funciona y qué tipos de estos dispositivos existen.

Características de los aires acondicionados de precisión

Un aire acondicionado de precisión o un aire acondicionado autónomo de tipo armario es un dispositivo cuyo uso permite mantener en una habitación una serie de parámetros: temperatura, humedad relativa y movimiento del aire en un rango estrecho.

A saber:

• rango de variabilidad permitida de temperatura: ±1 °C. Y algunos modelos de aires acondicionados de precisión permiten reducir aún más la variabilidad, hasta ±0,5 °C);
• rango de variabilidad del valor de humedad +5%;
• es posible el funcionamiento del aire acondicionado de precisión a una temperatura ambiente en el rango de +50 °C a -60 °C.

Al mismo tiempo, el flujo de calor generado supera en 5 a 10 veces los valores típicos de la habitación principal. En consecuencia, se genera una carga muy alta sobre los aires acondicionados.

Pero aun así, se mantiene el rango de valores. Además de que este tipo de sistemas de control climático se caracteriza por una alta precisión, también se imponen una serie de requisitos de confiabilidad al equipo.

Incluso un minuto sin aire acondicionado puede causar consecuencias catastróficas. Y, por lo tanto, pérdidas materiales.

Los acondicionadores de precisión garantizan una humedad y temperatura estables (en un rango estrecho), a pesar de la constante emisión de grandes cantidades de calor por parte de los dispositivos que funcionan las 24 horas.

Sí, hay otro requisito que no se puede dejar de mencionar: los acondicionadores de precisión deben tener la capacidad de iniciar rápidamente la unidad de respaldo en caso de avería de la unidad principal.

Es decir, incluso en caso de una situación de fuerza mayor, se garantizará la constancia del régimen de temperatura y humedad. Además, el proyecto de climatización del servidor generalmente se elabora teniendo en cuenta capacidades adicionales.

Ventajas de usar los dispositivos

El uso de sistemas de precisión en diversas instalaciones tecnológicas se explica por la necesidad de compensar los excedentes térmicos específicos significativos que emiten los equipos tecnológicos, los cuales son sensibles incluso a los cambios más mínimos en la temperatura y el régimen de humedad.

Es decir, cuanto mayor sea la desviación de la temperatura ambiente respecto a los valores óptimos, más se acorta la vida útil del costoso equipo.

A pesar de que los acondicionadores de precisión se caracterizan por una mayor fiabilidad, para garantizar la constancia del ambiente se utilizan varios dispositivos – esto elimina el riesgo de que todo el sistema quede fuera de servicio.

No reparar la avería del sistema de control climático en un corto plazo puede causar la avería de los equipos que generan una importante entrada de calor.

Por ejemplo, en caso de sobrecalentamiento del equipo tecnológico en la sala de la central telefónica (PBX), así como en caso de una desviación inadmisible del valor óptimo de humedad relativa, la probabilidad de avería del equipo es bastante alta.

Los acondicionadores de precisión compensan eficazmente los excesos de calor específicos sustanciales y permiten mantener los parámetros necesarios del régimen de temperatura y humedad en el interior.

Ámbito de aplicación del equipo

El uso de estos dispositivos para garantizar un funcionamiento sin fallos y sin averías del equipo tecnológico cobra relevancia en las siguientes áreas:

1. Telefonía fija – centrales telefónicas (PBX), así como salas de equipos.
2. Telefonía móvil – nodos de telecomunicaciones, es decir, conmutadores y pasarelas.
3. Estaciones base y remotas, ubicadas en edificios o contenedores.
4. Centros de facturación.
5. Sector IT – salas de servidores y cuartos de equipos, así como salas de computadoras y centros de datos.

En los últimos tiempos, las empresas farmacéuticas también utilizan acondicionadores de precisión en aquellos locales donde está instalado un costoso equipo de diagnóstico. Así como en laboratorios modernos destinados a la realización de investigaciones con reactivos especialmente sensibles a las condiciones del entorno externo. O bien – con colonias de microorganismos.

Producción de alta precisión y limpia – la industria abarca la microelectrónica, la farmacéutica y la industria espacial, no puede prescindir de los acondicionadores de precisión.

La diversidad de modelos de acondicionadores de precisión permite elegir la opción óptima – según los requisitos de la norma SN 512-78 y el propósito de la sala, cuyo mantenimiento de las condiciones climáticas se requiere.

Pero eso no es todo – en algunos museos, bibliotecas y otros lugares de recreación cultural, donde se almacenan exhibiciones especialmente valiosas, también se utilizan acondicionadores de precisión.

Por supuesto, allí se utilizan modelos más económicos, ya que no es necesario cumplir tan estrictamente con el régimen de temperatura y humedad, pero aún así.

Estructura del aire acondicionado de precisión

La precisión y fiabilidad del equipo explican su compleja estructura. Además, dependiendo del modelo, puede variar.

Es obligatorio contar con:

1. Unidad interior, generalmente de tipo armario.
2. Unidad exterior o externa.

En la primera se realiza la preparación preliminar del aire justo antes de suministrarlo a la sala.

En la segunda puede ubicarse: un condensador de aire o un enfriador de líquido, en caso de que el funcionamiento del acondicionador se realice con agua fría de un chiller o para el condensador de líquidos ubicado en la unidad interior.

Estructura del acondicionador de precisión y representación esquemática de su mecanismo de funcionamiento. Independientemente de la complejidad del dispositivo del modelo, este mecanismo está presente.

El esquema anterior está extremadamente simplificado. Muestra el principio de funcionamiento en términos generales.

Tenga en cuenta que, además de todas las piezas mencionadas, la unidad interior del acondicionador de precisión incluye los siguientes dispositivos:

• compresor;
• evaporador;
• estrangulador;
• componentes de filtrado;
• dispositivos adicionales que utilizan electricidad para calentar;
• humidificadores de aire, si es necesario;
• ventiladores de aire;
• accesorios, tanto de cierre como de regulación.

La presencia de todos los demás elementos está determinada por el modelo específico y los requisitos que se le imponen a él y a la sala en la que funcionará el dispositivo. En otras palabras, son un componente variable.

Mecanismo de funcionamiento del dispositivo

El principio básico de funcionamiento de este dispositivo se puede explicar así: primero, el agente frigorífico gaseoso se comprime en el compresor. Luego, el agente frigorífico pasa al condensador. Allí se produce su condensación, un proceso que permite la eliminación del calor del refrigerante.

La siguiente etapa es el paso del agente frigorífico en estado líquido a través del dispositivo de estrangulación. Esto conduce a una disminución de los valores de temperatura y presión del refrigerante líquido.

Y ya en este estado, el refrigerante ingresa al evaporador. Allí pasa a estado gaseoso y regresa nuevamente al compresor.

Así pues, el aire que se hace pasar a través del evaporador se extrae del local donde es necesario mantener la temperatura y la humedad en un rango estrecho de valores.

En el esquema se representan los flujos de aire caliente y frío que pasan constantemente a través del aire acondicionado de precisión. El esquema mostrado es válido para todos los modelos.

Al pasar a través del evaporador, el aire se enfría y, ya en ese estado, vuelve a ingresar al local. El esquema de funcionamiento del aire acondicionado de precisión se muestra arriba de forma ilustrativa.

Funciones de la unidad interior

Estas se determinan según la finalidad del modelo concreto. Es lógico suponer que la cantidad de funciones define el ámbito de posible aplicación del equipo:

• exclusivamente enfriamiento;
• enfriamiento y calentamiento eléctrico con posibilidad de regular el régimen de temperatura;
• enfriamiento y aumento de la humedad.

La variante más completa es la combinación de la función de enfriamiento, aumento de la humedad y calefacción eléctrica.

También puede ocurrir que un modelo determinado sea fabricado por la fábrica bajo pedido personalizado, y se le incorporen funciones no previstas en el equipamiento original.

La extracción constante de aire caliente y el suministro ininterrumpido de aire frío – así se caracteriza el funcionamiento del aire acondicionado de precisión. Existen muchas variantes de suministro de masas de aire.

Las unidades interiores pueden diferir en los tipos de toma y suministro de aire al interior del local. Por ejemplo, la toma puede realizarse en la parte frontal y el suministro en la superior. Este se realiza a través de un conducto de aire ubicado entre los techos – falso y principal.

Existen otras variantes:

1. La toma que se realiza en la parte frontal se combina con el suministro en la parte superior, directamente al local.
2. La toma en la parte superior se realiza a través de un conducto de aire ubicado entre los techos (falso y principal). El suministro se produce, respectivamente, desde la parte inferior.
3. La toma se produce en la parte superior directamente desde el local, y el suministro bajo el falso suelo se realiza desde la parte inferior.
4. La toma se produce por detrás y bajo el falso suelo desde la parte inferior, y el suministro se realiza en la parte superior a través de un conducto de aire ubicado entre los techos – falso y principal.

También puede ocurrir que la toma se realice bajo el falso techo desde la parte inferior y por detrás. El suministro se produce directamente al local, en la parte superior.

El complejo diseño del aire acondicionado de precisión se explica por la exactitud e importancia de las funciones que realiza. En el esquema presentado se pueden apreciar claramente todas estas características.

Tal variabilidad de funciones explica las amplias capacidades de los acondicionadores de precisión.

La estructura y el mecanismo del modelo seleccionado puede adaptarse individualmente a las características del local en el que se planee utilizarlo.

Clasificación de los aires acondicionados de precisión

Según la construcción de las unidades interiores, los acondicionadores de precisión se clasifican en los siguientes tipos:

• de techo;
• tipos de acondicionadores de precisión de armario;
• interfila.

Según el método de enfriamiento de los condensadores, pueden ser de aire o de líquido. Tomando como base de clasificación el refrigerante utilizado: agua o etilenglicol.

Cada una de las categorías mencionadas anteriormente tiene sus propias características, ventajas y desventajas que deben tenerse en cuenta al elegir el sistema de control de temperatura y humedad del local.

Aires acondicionados de precisión de freón

Para instalaciones de telecomunicaciones están previstos monobloques de freón y sistemas de control climático de precisión.

Para instalaciones fijas más grandes se utilizan unidades interiores de armario y acondicionadores interfilas.

La solución clásica y más económica en términos de costos de capital para salas de servidores son los acondicionadores de armario equipados con evaporador de expansión directa, es decir, de freón.

Así es como se ven los acondicionadores de precisión de freón en sección. En el esquema se muestra el mismo dispositivo, solo que desde diferentes ángulos.

Son posibles varios diseños: con condensador externo de enfriamiento por aire, con condensador integrado de enfriamiento por líquido, así como equipados con torre de enfriamiento seca.

Los acondicionadores interfilas con evaporación directa (categoría codificada como DX) también se distinguen por tipos similares de condensadores.

Dispositivos de precisión líquidos

Los acondicionadores de precisión de armario equipados con intercambiador de calor de líquido se utilizan en sistemas de enfriamiento con enfriadora como unidades terminales.

En este caso, la confiabilidad operativa y el régimen de temperatura de enfriamiento están determinados por el esquema básico adoptado de suministro de frío del objeto – el esquema incluye la presencia de enfriadores y grupos de bombas.

Los costos de capital iniciales superan en un 30-40% los costos asociados con los acondicionadores de freón. Cabe destacar que al optimizar el esquema de suministro de frío es posible reducir los costos operativos.

Aire acondicionado de precisión con free cooling

El mecanismo de funcionamiento de este tipo de acondicionador se basa en el uso de temperaturas exteriores reducidas.

El enfriamiento libre (en inglés – freecooling) se implementa fácilmente en un acondicionador de precisión de freón de tipo armario con condensador (de líquido) y torre de enfriamiento seca.

Aire acondicionado de precisión equipado con free cooling – esquema del dispositivo con 2 circuitos (en rojo se indica el intercambiador de calor líquido, en azul – el que contiene etilenglicol)

Se necesitará un segundo intercambiador de calor (líquido) y etilenglicol, que llena el circuito de la torre de enfriamiento seca. Cuando la temperatura ambiente descienda al nivel calculado, el enfriamiento se producirá mediante el funcionamiento del segundo circuito – el intercambiador de calor y la torre de enfriamiento.

A pesar del aumento de la inversión inicial en la compra de equipos adicionales, el período de recuperación de estas unidades será inferior a 2 años, y se puede realizar un cálculo más preciso conociendo el monto de las tarifas locales.

Características de los sistemas de redundancia

Los aires acondicionados de precisión, para poder implementar la redundancia de la función de enfriamiento, están equipados con intercambiadores de calor adicionales – líquidos y de freón.

El principio fundamental de funcionamiento de este sistema no consiste simplemente en la duplicación banal de los sistemas de enfriamiento, sino en la aplicación de sistemas de enfriamiento con principios de funcionamiento diferentes entre sí.

El sistema de redundancia permite mejorar significativamente las características funcionales del sistema de aire acondicionado, por lo que se podrá instalar en prácticamente cualquier local.

En otras palabras, en un solo dispositivo se combinan unidades equipadas con diferentes fuentes de enfriamiento.

La necesidad de redundancia y su grado se establecen mediante requisitos normativos de acuerdo con la clase de tolerancia a fallos del objeto – se determina según TIER.

Conclusiones y video útil sobre el tema

En el video – el proceso de mantenimiento de un aire acondicionado de precisión por parte de un técnico, con un análisis paso a paso de todas las características de funcionamiento de este dispositivo, así como de los requisitos de cuidado del mismo:

El aire acondicionado de precisión permite mantener la temperatura y humedad de los locales en un rango estrecho de valores. Esta función es de gran importancia en locales donde se encuentra y opera equipos sensibles a las más mínimas variaciones de las condiciones climáticas. Es por ello que los aires acondicionados de precisión se utilizan en salas de servidores, centros de datos y laboratorios de alta tecnología.

¿Tiene experiencia trabajando con este equipo, preguntas sobre la instalación, selección o montaje de aires acondicionados de precisión? ¿Ha tenido problemas con el funcionamiento de los aires acondicionados de precisión, quejas hacia los fabricantes o empresas de servicio? En ese caso, no dude en compartir un comentario a continuación – puede estar seguro de que su opinión no quedará sin atención.