Viernes, 23 Febrero 2024 10:57

La climatización en edificios industriales, ganaderos o agrícolas

URSA 0¿Se puede o se debe conseguir el “confort” en un edificio industrial o de tipo ganadero o agrícola? ¿Qué es lo que realmente se exige para este tipo de edificios? 

 

 

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Cuando pensamos en sistemas HVAC (Calefacción, Ventilación y Aire Acondicionado) pensamos en edificios de casi cualquier tipo menos los industriales o para uso agrícola o ganadero, tenemos la idea generalizada que no hace falta climatizar los mismos puesto que se realiza una actividad industrial o de otro tipo pero que está fuera del RITE (Reglamento de Instalaciones Térmicas en la Edificación). 

Esto no es del todo así, veamos que dice la legislación al respecto ya que, en este caso, no se busca tanto el confort, (como se pueda entender en unas oficinas o un colegio), como la salud laboral si bien hay que tener en cuenta que también existen condicionantes que pueden limitar emisiones al exterior.

En este artículo vamos a tratar de dar una visión generalizada del uso de los sistemas HVAC en edificios de uso industrial principalmente (muy similar en esto al uso ganadero o agrícola), los objetivos que se persiguen con dichos sistemas, qué se les puede exigir a los propietarios a este respecto, romper con algunos mitos y sobre todo, entender por qué realizar un tipo de instalaciones y no otras (¿con conductos? ¿o no?).

Dividimos este artículo en varios apartados, para poder esclarecer las diferentes cuestiones esgrimidas, Legislación, Aislamiento y Sistemas HVAC en sí:

Legislación sobre climatización en edificios industriales, ganaderos o agrícolas

En lo que a legislación se refiere tenemos que entender que, según RITE, la climatización (incluyendo la ventilación) es para lograr el confort humano, de hecho, en oficinas que puedan existir dentro de una actividad industrial tendrían que cumplir el RITE.

La cuestión es, ¿y para lo que no es un uso administrativo o similar donde pueda haber personas trabajando, qué les aplica? Ante esta cuestión tenemos que basarnos en la Ley de Prevención de Riesgos Laborales, y, en particular, en el Real Decreto 486/97 (“Disposiciones Mínimas de Seguridad y Salud en los Lugares de Trabajo”) y su Guía de Aplicación más actualizada.

No hay que olvidar que en una actividad industrial puede haber contaminantes varios por lo que lo indicado en este Real Decreto podría verse condicionado por necesidades relacionadas con dichos contaminantes incluyendo la temperatura (fría como puede ser una cámara congeladora de gran tamaño, o calurosa, como puede ser una fábrica de extrusión de aluminio en zonas próximas a hornos o salida de material caliente, entre otras, o en zonas de preparación de alimentos con cocinas industriales en funcionamiento).

Adicionalmente podemos tener sistemas para calefactar determinadas actividades, por ejemplo ganaderas, que pueden generarnos confusión en lo que a dicha calefaccion se refiere, la cría de cerdos por ejemplo, donde se instalan sistemas de suelo radiante, no para confort humano, para que los cerdos recién nacidos en los parideros no mueran por frío en su entorno en invierno. Otro ejemplo serían las granjas de pollos donde la temperatura interior suele ser notablemente superior a la del exterior en invierno, para optimizar la cría de los animales y disminuir el riesgo de fallecimiento de los mismos por frío (en verano, para las granjas de pollos, también existe el riesgo de muerte de los animales por exceso de calor).

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En el Anexo III de este Real Decreto 486/97 y su Guía de Aplicación se indica un intervalo de temperaturas que se deben cumplir en lugares de trabajo cerrados para las personas, esto es (y se cita literalmente) “…La temperatura de los locales donde se realicen trabajos sedentarios propios de oficinas o similares estará comprendida entre 17 y 27 ºC. La temperatura de los locales donde se realicen trabajos ligeros estará comprendida entre 14 y 25 ºC…” En este caso, la propia Guía hace alusión al RITE (para las temperaturas), y, para zonas o locales a los que les afecte normativa específica o que justifiquen condiciones ambientales especiales no tendrán que cumplir dichas temperaturas (lo que hemos comentado previamente de cámaras congeladoras grandes o similares). Igualmente en dicho Anexo III existen limitaciones en lo que a la velocidad del aire se refiere dentro de los lugares de trabajo cerrados y también se establece una ventilación por persona (caudal de aire limpio primario de 30 m3/h de manera habitual y de 50 m3/h si existen actividades con aire viciado o con olores desagradables)

En la propia Guía de este Real Decreto se establece la Normativa en vigor y que debe cumplirse (ver imagen inferior). A la entrada en vigor del RD 486 se debía aplicar el RD 1618/1980 si bien, en las posteriores normativas que sustituyen al RD 1618/1980 se encuentran las versiones del RITE, siendo la última la del Real Decreto 1027/2007 y que se basa, tanto para este Real Decreto como para el RD 486/1997, en la UNE-EN 13779:2008 (cuya exigencia es bastante similar a la del RITE en lo que a ventilación de las zonas se refiere, su filtración, etc, disponiendo de un rango de valores en ventilación donde se suele facilitar un valor promedio). 

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Además de esto tenemos que tener en cuenta otras normativas que pueden aplicar a los sistemas HVAC (Calefacción, Ventilacion y Aire Acondicionado) dentro del sector industrial (ganadero o agrícola). Una de ellas es la limitación de emisiones de contaminantes al exterior, hablamos de la “Ley 34/2007, de 15 de noviembre, de Calidad del Aire y Protección de la Atmósfera”, en su versión consolidada del año 2017 así como el “Real Decreto 34/2023, de 24 de enero, por el que se modifican el Real Decreto 102/2011, de 28 de enero, relativo a la mejora de la calidad del aire; el Reglamento de emisiones industriales y de desarrollo de la Ley 16/2002, de 1 de julio, de prevención y control integrados de la contaminación, aprobado mediante el Real Decreto 815/2013, de 18 de octubre; y el Real Decreto 208/2022, de 22 de marzo, sobre las garantías financieras en materia de residuos”.

Básicamente, estas leyes y reglamentos lo que vienen a decir, de manera resumida, es que no se puede, por realizar una actividad, contaminar al exterior por encima de unos valores que hagan daño o generen un riesgo de diversa índole, limitando dicha contaminación. Dicha contaminación no es meramente por sustancias o contaminantes, se incluye la contaminación por fuentes de energía (por ejemplo calor o frío) e incluso la contaminacion lumínica. Sin embargo se excluyen:

  • Los ruidos y vibraciones. 
  • Las radiaciones ionizantes y no ionizantes.
  • Los contaminantes biológicos.
  • Las medidas de control de los riesgos inherentes a los accidentes graves en los que intervengan sustancias peligrosas y las actividades correspondientes de protección de personas y bienes, que se regirán por la normativa específica de protección civil

El ruido, como tal, para los sistemas HVAC, es otro condicionante, ya no por los reglamentos o ley expuesta previamente, hay una Ley del Ruido, Ley 37/2003, de 17 de noviembre, que se desarrolla por el Real Decreto 1513/2005, de 16 de Diciembre y por el Real Decreto 1367/2007, de 19 de Octubre, que “limita la tasa de emisión de ruido al exterior y al interior de la propia actividad”.

Generalmente, al exterior, en actividad industrial y en horario diurno, el índice de ruido día, Ld, para zonas consolidadas ya existentes es de 75 decibelios (a una altura de 4 m), y en horario nocturno de 65 (expuesto de manera muy sencilla estos serían los niveles sonoros máximos permitidos emitir al exterior). En cambio, para zonas nuevas estos valores se reducen en 5 decibelios. 

Finalmente, en lo que a legislación se refiere, no hay que olvidar que puede existir legislación autonómica o local con exigencias superiores (en lo que es ruido es habitual encontrarse con legislación de la ciudad concreta o de la Comunidad Autónoma, más restrictiva a la descrita) o que la actividad deba pasar por controles sanitarios o industriales, como es lógico. Todo ello puede condicionar el permiso y la licencia para desarrollar la actividad en concreto.

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Aislamiento

En este caso vamos a mostrar un ejemplo, para verano, de una nave industrial dedicada a la fabricación de plástico (podría ser una fábrica extrusora de aluminio o de fabricación de ladrillos e incluso de fabricación de dulces tipo gominolas y caramelos). Se trata de un ejemplo didáctico meramente, para mostrar a grandes rasgos lo que queremos exponer. Por supuesto, para el cálculo de cargas térmicas existen numerosos especialistas que pueden realizar los cálculos que les vamos a mostrar de manera mucho más precisa (ingenieros, arquitectos). Este ejemplo se realiza para romper algunos mitos y concienciar de la importancia de tener buenos especialistas a la hora de realizar los trabajos (incluso los cálculos, memorias y presupuestos, no solo la ejecución de la obra en sí, es decir, todos importan así como los materiales).

Exponemos seguidamente los condicionantes, para la época de verano (calor exterior):

NAVE INDUSTRIAL SITA EN MADRID:

Dimensiones aproximadas: Planta: 70 x 25 m (1750 m2). Altura: 9 m

Mes: Julio

Temperatura Exterior: 36ºC

Raciación Total: 8,04 Kwh/m2 (día)

Radiación Difusa: 1,79 Kwh/m2 (día) 

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Listado de equipos de los que consta la nave, con sus consumos, y elementos que pueden generar calor: 

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Se está mostrando la radiación solar a la que se ven expuestos los edificios que, en realidad, se trata de una energía que incide directamente sobre los mismos y que se convierte en calor. Se quiere hacer este ejemplo, meramente con radiación, ya que el calor que puede generarse por la misma llega, en determinados días y horas, a superar en unas 5 veces al calor que pueda generarse por temperatura, es decir, la radiación solar llega a ser incluso más determinante para la carga térmica a vencer por los sistemas HVAC que la propia temperatura exterior. No hay que olvidar el saber popular, es por eso que las casas y viviendas en Andalucía y gran parte de la zona centro de España, como es en toda Castilla La Mancha con sus famosos molinos de Don Quijote, estuvieran pintados de blanco. Lo que se perseguía y persigue con esto es repeler esta radiación y mantener frescas las casas y edificios, de ahí el jalbergar las mismas una vez al año con cal, algo que era toda una tradición de antaño que todavía se sigue manteniendo en algunas zonas de España.

Partiendo de los datos que tenemos, 8040 Wh/m2 al día totales, con radiación difusa (indirecta) de 1790 Wh/m2 al día, para unas aproximadamente 15 horas de sol, podemos determinar la radiación solar, en W y para una hora, que incide sobre un m2 de cubierta por ejemplo. De este modo tenemos una incidencia promedio de calor sobre la cubierta de 536 W por m2 en total y unos 119 W por m2 de manera difusa (incluidos en los 536 W). Se indica que es promedio ya que la radiación solar será máxima en las horas centrales del día y mucho menor en horarios próximos a la salida y el ocaso del sol.

Tenemos la energía que incide sobre la cubierta, tenemos las superficies y vamos a mostrarles unos cálculos realizados con cerramientos varios. 

Antes de estos cálculos queremos exponer el calor que se genera interiormente dentro de la propia nave que, en muchos casos, depende del rendimiento de los equipos eléctricos ya que lo que no se utiliza realmente (el trabajo útil de estos equipos), se convertirá en calor. De este modo, partiendo de esta base (rendimientos de un 50% a un 75%, para algunos elementos del 100%), les mostramos la siguiente tabla de calor generado en el interior de la nave antes mencionada:

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Procedamos a determinar el calor generado en el interior de la nave por la radiación solar si bien considerando que la radiación es máxima sobre la cubierta y que sobre el resto de paramentos (paredes), la radiación sea difusa. 

Además de esto, haremos otra simplificación sobre el calor transmitido por los cerramientos considerándose que por la cubierta se transmite un 95% (cubierta de chapa) y que por las paredes el calor que traspasa las mismas es de un 80% (una pared de bloque de hormigón de 14 cm con crucetas de hierro de refuerzo).

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Como puede observarse, lo que implica este cálculo (muy simple y ficticio), es que el calor por la radiación es notablemente superior al calor generado por los propios equipos. Si ahora consideramos que el calor que pasa por la cubierta se reduce a un 25% al igual que por las paredes, los resultados son los siguientes:

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Lo que puede apreciarse es la disminución del calor que pasa a la nave, casi igualándose con el calor generado por los equipos. La diferencia entre el primer caso y el segundo se llama “aislamiento”.

Hay que pensar que aislar impedirá enormemente al calor pasar ya que los muros y cerramientos que se ubican en las naves industriales, por lo general, son de chapa en cubierta y bloque de hormigón en las paredes. Al aislar poco pasa mucho calor, mejorando el espesor de aislamiento ocurre todo lo contrario. Podríamos pensar en que los muros pueden parar el calor, cierto, pero hasta la fecha para que eso se logre los espesores de muros tendrían que ser como los de las iglesias, de más de 1 metro de grosor, lo cual es inviable para este tipo de edificios.

Los bloques de hormigón retardarán que el calor pueda pasar si bien, complementados con un buen aislamiento se reduce enormemente el paso del mismo. Igualmente ocurre en cubierta donde habitualmente se ponen paneles sandwich con cierto espesor de aislamiento aunque, por lo general, se presta atención al precio inmediato, al costo de hacer la nave, sin entender que aumentar dicho costo un poco, que el aislamiento no tiene un precio  elevado, puede significar unos ahorros más que importantes en energía para refrigerar (o calefactar en invierno, dependiendo de la actividad). Para saber el coste de la inversión y el ahorro hay que ver cada caso y hay que hacer un estudio, importante, realizado por profesionales del sector. Invertir en conocimiento dará muchos y buenos resultados, hay que pensar no solo en el costo de la nave, también hay que pensar en el coste posterior durante su explotación.

Para eliminar el calor de fuentes de generación grandes, dentro de la nave, se recurrirá por lo general a extracción localizada, lo cual nos lleva al siguiente paso.

Sistemas HVAC en edificios industriales

Para el caso previo, donde tenemos una gran cantidad de calor generado interiormente pero al igual exteriormente, ¿Qué se puede hacer a este respecto para tratar de mantener la salubridad para las personas en el interior de las naves? Aquí entra en juego igualmente la seguridad y salud laboral, la prevención de riesgos.

La mejor manera de eliminar contaminantes es controlando la fuente de generación, de este modo, si el contaminante es un calor en exceso se puede tratar de poner una extracción localizada potente para sacarlo al exterior, partiendo de la base que el mismo aire que se saca de la nave debe entrar en la misma. Esto puede implicar ventiladores de aporte o incluso rejillas en la pared pero hay que pensar que exteriormente tenemos 36ºC en verano según el ejemplo antes indicado.

Para otros casos diferentes pueden existir otros requerimientos, pensemos en la fabricación de dulces y golosinas donde en suspensión puede haber polvo de harina o de azúcares, que no deben alcanzar en ambiente concentraciones elevadas. Pensemos también en fábricas de ladrillos donde sea necesario emplear toros mecánicos o incluso puentes grúa. Pensemos en industrias cárnicas donde puede ser necesario ubicar conductos para el secado de los jamones si bien interiormente a estos conductos habrá considerable humedad del secado junto con cierta salmuera.

Con la infinidad de condicionantes que puede haber en cada caso, ¿Cómo climatizar? Vamos a dar algunas pautas a seguir si bien, como hemos expuesto, entra en juego la seguridad y salud laboral donde es fundamental el buen estado de salud de las personas y que la misma se mantenga en el tiempo sin que pueda verse afectada (o lo menos posible) por la actividad que realizan.

Descripción de algunos condicionantes que hay que tener en cuenta a la hora de realizar la climatización de este tipo de edificios partiendo de que la nave permanece cerrada durante la actividad. 

  •  Actividad que se realiza: Aunque parezca obvio, al tener una actividad principal pueden existir actividades secundarias, dentro de la principal, que requieran condicionantes diferentes por lo que es fundamental conocer todo el proceso industrial que se realice, desde que entre la materia prima hasta que salga. Una empresa puede ser de extrusión de aluminio y haber personal en los hornos mientras que otros, con puentes grúa, pueden apilar material en el otro extremo de la nave, unos teniendo mucho calor mientras que los otros puede ser todo lo contrario, especialmente en invierno. Matizando lo expuesto hay que aclarar que si durante el trabajo es necesario meter o sacar materia prima con cierta regularidad, pasando vehículos por ejemplo, la climatización generalizada de la nave será totalmente ineficaz ya que el calor o el frío, dependiendo de la época del año, se perderá muy fácilmente. Esto se puede solventar en gran medida con cortinas de aire en los portones de entrada y salida de la nave (aire frío o caliente, dependiendo de la época del año) si bien también hay que tener presente la viabilidad económica de la inversión y el tiempo de amortización.
  • Identificar las zonas de permanencia habitual de las personas de las que sean de uso esporádico o de paso partiendo de la base que, por ejemplo, los vestuarios, caso de que sean necesarios por la actividad que se desarrolla, deben tener confort (con especial énfasis si se requiere ducharse al acabar la jornada laboral). Principalmente deben tener condiciones de confort las zonas de permanencia habitual de las personas a menos que haya otros condicionantes de la propia actividad que lo impidan (cámaras congeladoras de gran tamaño o similares).

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  • Identificar los focos de “contaminación” para tratar de controlarlos en su origen. En esto nos referimos a los focos generadores de calor o de emisión de polvo (serraje de madera) o de generación de gases (zonas de robots con soldadura), entre otros, es decir, aquellas zonas donde por la actividad llevada a cabo, ya sea por permanencia o por paso, aunque sea puntual, una persona pueda ver comprometida su salud. Obviamente, a su vez, habrá que diferenciar entre los focos contaminantes que puedan generar un gran daño en poco espacio de tiempo (por ejemplo por ruido), de los que una permanencia pequeña apenas pueda afectar a la persona en cuestión. También hay que pensar que si en una zona donde hay mucho ruido apenas se permanece o es de paso, se podría considerar que no sería necesaria su climatización. Se debe pensar, adicionalmente, que no controlar los focos generadores de contaminantes en su origen pueden dificultar enormemente la climatización de una zona. Si pensamos en una fábrica de dulces (caramelos o similares), puede haber polvo de harina o de azúcares en suspensión no controlados. Si se instala un sistema de climatización las baterías de agua fría o caliente se saturarán de dicho polvo con relativa prontitud lo cual llevará a que el sistema funcione mucho peor y a un excesivo mantenimiento para el correcto funcionamiento del sistema.
  • Elementos de la actividad que puedan interferir con los sistemas HVAC. Es fácil entender que si estos elementos existen (puentes grúa, almacenamiento en estanterías a considerable altura, empleo de plataformas elevadoras o similares), los sistemas HVAC deben permitir el uso y utilidad perfecta y segura de dichos elementos mientras el sistema HVAC cumple su función.
  • Zonas donde ubicar los sistemas HVAC. Con lo expuesto previamente queda claro que cualquier interferencia con elementos móviles o fijos de la actividad propiamente dicha es un problema pero hay que ir más lejos. La instalación de climatización tiene un coste pero mantenerla, dependiendo de lo que se diseñe, puede tener un sobrecoste importante. Se pueden colocar conductos de climatización a 10 metros de altura para no interferir con la trayectoria de puentes grúa por ejemplo, sin embargo, a la hora de tener que hacer cualquier mantenimiento o reparación a los conductos (o las rejillas o elementos que disponga el sistema), hay que subirse hasta ahí, puede ser necesario subir o bajar componentes o productos o utensilios, lo cual entraña una dificultad extra.

    Esto no quiere decir que los materiales del sistema HVAC sean de mala calidad o que el sistema no funcione, lo que quiere decir es que o no ha sido tan fácil ubicar una alternativa que permita disponer de elementos más accesibles o que no se ha pensado en el mantenimiento y conservación de la instalación durante su uso dando, generalmente, prioridad al desembolso inicial más económico de la instalación en sí.
  • Elegir materiales y sistemas compatibles con la actividad llevada a cabo, ya no solo por todo lo expuesto antes, hay que pensar en el proceso productivo, si puede haber subproductos en el aire que puedan tupir filtros de fancoils o que puedan generar un incendio (polvo en suspensión de madera por ejemplo); si por la actividad llevada a cabo en determinadas zonas es mejor disponer de conductos de climatización o si unidades internas directamente ubicadas en zonas concretas que aporten el calor o el frío necesario; si el consumo energético del sistema HVAC es el más optimizado para la actividad llevada a cabo y para la zona en concreto. 

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Conclusiones

  • La climatización de naves industriales (o similares), implica un conocimiento amplio de la actividad que se lleve a cabo desde principio hasta el fin, para elegir los sistemas más optimizados y favorables para la misma, no deben suponer un sobrecoste importante como consecuencia de su utilización (mantenimiento), es decir, se requieren profesionales del sector con experiencia tanto en el sistema HVAC para este tipo de actividades como en la legislación que aplique para obtener las licencias correspondientes.
  • Se debe tener una visión más amplia del conjunto del proyecto, desde la ejecución material de la nave a la explotación de la misma. No se suelen realizar estudios comparativos de la inversión en determinados sistemas y elementos frente a su amortización (aislamiento de la nave que permanecerá mientras la nave esté en pie y no se reforme y/o sistemas HVAC más idóneos incluso para el mantenimiento), priorizando por lo general la inversión inicial frente a estos otros aspectos.
  • No existe un sistema claro universal de climatización idóneo para todos los sistemas industriales, incluso aun dedicándose a la misma actividad. Hay que pensar que en una nave las máquinas y equipos pueden ubicarse de una determinada forma que puede ser un tanto diferente a otra nave industrial aunque tenga el mismo uso y actividad junto con otras particularidades (silos más grandes o más pequeños, un mayor número de máquinas o menor, una mayor o menor altura hasta la cubierta que condiciona el calor irradiado por la misma, la ubicación geográfica, etc).
  • La climatización de naves industriales es compleja y dispar, tanto como actividades se puedan llevar a cabo puesto que implica condiciones diferentes para cada una de ellas e incluso supeditado por las diferentes zonas dentro, a su vez, de cada nave.

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Publicado en TÉCNICO, CLIMATIZACIÓN
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