Cómo funciona un aire acondicionado de precisión

Probablemente estamos familiarizados con acondicionadores de aire, como los de hogar y los sistemas HVAC, que regulan la temperatura interior y deshumidifican para el confort. Estos dispositivos necesitan enfriar todo el espacio.

Sin embargo, para equipos de producción, procesos y talleres en fábricas de semiconductores, LCD y paneles solares, este tipo de control de temperatura y humedad no es muy preciso. Además, los acondicionadores de aire convencionales enfrían un espacio demasiado grande, lo que puede desperdiciar energía.

Para abordar este problema, es necesario pasar de una gestión centralizada a un control distribuido de temperatura y humedad de alta precisión. En consecuencia, se diseñaron y fabricaron aire acondicionados de precisión, también conocidos como enfriadores puntuales.

La flexibilidad que ofrece este control de temperatura localizado evita el desperdicio de energía asociado con el control excesivo del entorno general.

Entonces, ¿cómo funcionan los aires acondicionados de precisión?

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1. Absorción de calor de la sala

El calor comienza en el equipo. Los racks, fuentes de alimentación y controladores liberan calor en la sala. El aire caliente asciende y se acumula cerca del techo o alrededor de los racks. Un aire acondicionado de precisión captura rápidamente ese aire de retorno. Extrae la corriente caliente hacia la unidad para que el calor no se acumule. La captura rápida previene puntos calientes locales y mantiene precisos los sensores.

2. Enfriamiento y deshumidificación

El aire entra en la sección de manejo de aire y pasa sobre la bobina del evaporador. Esa bobina contiene refrigerante a baja presión. Antes de la bobina, un dispositivo de medición reduce la presión del refrigerante. Esa caída permite que parte del líquido se transforme en vapor. Cuando el líquido se convierte en vapor, absorbe mucho calor. Ahí ocurre la mayor parte del enfriamiento.

Al cruzar el aire la bobina fría, el vapor de agua se condensa en la superficie de la bobina. Se forman gotas que se drenan. Esto elimina la humedad del aire. La temperatura de la bobina es importante. Si la bobina está por debajo del punto de rocío de la sala, se elimina más humedad. Los controladores vigilan la temperatura de la bobina, la temperatura de suministro y la humedad relativa.

Si la humedad cae demasiado, el sistema puede recalentar un poco. Las opciones de recalentamiento incluyen calentadores eléctricos, recalentamiento con gas caliente o mezcla con aire de retorno más cálido. El recalentamiento protege contra problemas electrónicos estáticos y frágiles.

3. Flujo de refrigerante y rechazo de calor

El refrigerante sale del evaporador como vapor a baja presión. Luego, el compresor aumenta su presión y temperatura. La compresión hace que el vapor pueda ceder calor fuera de la sala. El vapor caliente y a alta presión se mueve al condensador. El condensador rechaza ese calor al aire o al agua. Las configuraciones comunes son condensador enfriado por aire, enfriado por agua tipo carcasa y tubos, o un circuito de glicol para rechazo de calor remoto.

En el condensador, el vapor se condensa de nuevo en líquido. A menudo, el líquido se subenfría ligeramente para mejorar la eficiencia. Luego, el líquido pasa nuevamente por el dispositivo de medición y el ciclo se repite. Las unidades de precisión pueden usar múltiples compresores o dos circuitos de refrigerante independientes. Esto proporciona redundancia y un control de capacidad más suave.

4. Distribución de aire precisa

El aire frío y seco sale de la unidad y se envía de vuelta a la sala donde se necesita. Los métodos de distribución varían. Algunos trabajos utilizan suministro por el suelo y permiten que el aire suba a través de los azulejos perforados cerca de los racks. Otros usan enfriamiento entre filas, situado entre las filas de equipos, soplando aire directamente al frente de los racks.

Los conductos superiores son otra opción. El objetivo común es mantener temperaturas uniformes en la entrada de cada dispositivo. Evitar la recirculación y el cortocircuito del aire es clave. Pequeños cambios en la ubicación de rejillas o baldosas pueden hacer una gran diferencia.

5. Monitoreo, controles y ajuste fino

Los sensores proporcionan al controlador la temperatura de suministro, temperatura de retorno, humedad, presiones del refrigerante y, a veces, sobrecalentamiento en la salida del evaporador. El controlador ajusta la velocidad del compresor, velocidad del ventilador, flujo de la bomba y la válvula de expansión. Los sistemas modernos utilizan compresores de velocidad variable y ventiladores EC para ajustar la refrigeración a la carga. Esto reduce el ciclo corto y ahorra energía.

Para el control de humedad, el controlador puede mezclar modos: deshumidificar y luego recalentar, o usar enfriamiento escalonado y bypass de gas caliente. Las alarmas alertan a los operadores sobre condiciones inestables. Muchas unidades se conectan a un sistema de gestión de edificios para registrar tendencias y alertas remotas. Esa visibilidad convierte pequeñas anomalías en eventos solucionables antes de que el equipo se desconecte.

Conclusión

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