HyPerformance Upgrade en un Centro Comercial, Brasil

El Centro Comercial Teresina, situado en Teresina (Brasil), es uno de los mayores centros comerciales de la ciudad. Los propietarios querían renovar el sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado para hacerlo más eficiente energéticamente y garantizar el confort de todos los visitantes. El centro comercial tiene 63.963 m2 y ofrece una amplia gama de actividades de ocio para los compradores. Alberga un cine con más de 6 salas de proyección, un gran patio de comidas, un banco, un gimnasio y más de 150 tiendas. IMI Hydronic Engineering consiguió el proyecto de renovación comercial en 2018 y trabajó con Grupo Pordeus, un grupo de diseño, consultoría e instalación de Brasil, especializado en sistemas HVAC para edificios de centros comerciales. El sistema totalmente renovado se entregó en 2021.

Dado el tamaño del centro comercial y la amplia gama de espacios, cada uno con sus propias necesidades de ambiente interior, la renovación sería extensa. Dos de los principales retos eran que el sistema no estaba correctamente equilibrado, lo que generaba una baja temperatura de retorno y un mayor caudal en el lado secundario del sistema. El otro problema era la existencia de puntos de mezcla en el sistema, que no permitían que el agua circulara por él con la eficacia necesaria.

Los objetivos de la renovación eran conseguir un ahorro energético y aumentar el confort interior de todos los usuarios. Los equipos de IMI Hydronic y Pordeus empezaron por analizar el sistema para tener una visión completa de lo que estaban tratando.

El análisis se llevó a cabo en la sala de enfriadoras 2, en la que funcionan dos enfriadoras (enfriadora 1: 500TR / enfriadora 2: 750TR) y que daba servicio a 3 zonas principales del edificio, incluidas la planta baja, las plantas superiores y el patio de comidas. Las pruebas duraron 6 meses, y evaluaron el comportamiento del sistema en diferentes condiciones meteorológicas y temperaturas. Para obtener lecturas de alta precisión y datos de presión diferencial, caudal, temperatura y valores de potencia de refrigeración, el equipo utilizó TA-SCOPE, un eficaz instrumento de equilibrado.

Los datos recogidos de las dos enfriadoras a través del TA-SCOPE, revelaron problemas significativos con el caudal; La enfriadora 1 funcionaba al 80,85% de su caudal de diseño, y la enfriadora 2 al 76,41% de su caudal de referencia. También se observó que el ΔT del evaporador estaba muy por debajo de lo que debería. Un análisis de la capacidad térmica de las enfriadoras, mostró que el efecto de refrigeración de la enfriadora 1 era un 51,43% inferior a lo que debería ser, y que la enfriadora 2 estaba un 56,07% por debajo de lo necesario. Todos estos problemas hacían que el sistema estuviera desequilibrado y consumiera más energía de la necesaria. Para cuantificar mejor la capacidad térmica del sistema de la sala de enfriadoras 2, se realizó un estudio del circuito hidrónico con un caudalímetro ultrasónico TDS-100H. Estas pruebas mostraron que la sala de refrigeración 2 sólo enviaba el 44,7% de su potencial de refrigeración, a los sistemas secundarios del edificio. También se comprobó que consumía 2,2 veces más energía de la prevista en su diseño.

Las causas de todos estos problemas se identificaron durante el análisis: se puso de manifiesto que, dentro de los circuitos de ambas enfriadoras, había varios puntos de mezcla entre el agua de alimentación y la de retorno, lo que provocaba variaciones de temperatura en el sistema. Estos puntos de mezcla se creaban debido a un sellado ineficaz de las válvulas de control, y a la suciedad dentro de las tuberías que seguían recirculando en el sistema. Estas ineficiencias del sistema costaban al propietario 221.670  euros (R$1,244,729.96) anuales.

Una vez identificados todos los problemas, el equipo utilizó el software HySelect para diseñar la solución. HySelect permitió al equipo determinar el tamaño óptimo de las válvulas, corregir fácilmente los cabezales de las bombas, definir los circuitos críticos del sistema, e indicar la ubicación de los sensores de presión diferencial, garantizando el diseño de un sistema energéticamente eficiente.

El primer paso de la renovación fue eliminar los puntos de mezcla del sistema. Era necesaria la completa sustitución de las cinco válvulas de mariposa, ya que la suciedad había dañado el sellado de las válvulas; fueron sustituidas por una válvula de mariposa motorizada de IMI Critical Engineering.

Para solucionar el problema de la suciedad en el sistema, se instalaron separadores Zeparo ZIO. El Helistill insertado dentro del separador de suciedad, ofrece una solución para eliminar la suciedad y la magnetita en tuberías industriales. Está diseñado para ofrecer resultados óptimos en instalaciones grandes y exigentes. Además, el Zeparo ZIO no tiene riesgo de obstrucción, ya que la suciedad puede evacuarse fácilmente a través de su válvula de drenaje. Para purgar el aire del sistema, el equipo instaló una Zeparo ZU encima de la Zeparo ZIO. Esta combinación de productos reduce el tiempo de mantenimiento y los costes de explotación.

Una vez resuelto el problema de los puntos de mezcla, el equipo resolvió los desequilibrios del sistema. Para ello, el primer paso que dieron fue instalar válvulas STAF-SG con puntos de presión y temperatura. La STAF-SG permite un equilibrado sencillo y preciso en entornos de refrigeración y calefacción de alta demanda.

Para equilibrar aún más el sistema, el equipo instaló válvulas moduladoras TA. Las válvulas TA-Modulator son válvulas de control de equilibrado de la presión independientes, que garantizan un caudal estable y un control eficaz con gran autoridad. Las válvulas se instalaron en los conductos de suministro de todas las grandes unidades terminales (AHU); por último, las válvulas se accionarán mediante actuadores TA-Slider. Esta solución equilibra de forma óptima todo el sistema, garantizando un funcionamiento seguro, preciso y eficaz.

Una vez que el sistema dispuso de una solución de equilibrado eficaz, las bombas se sustituyeron por el cabezal de bomba sugerido por HySelect. A continuación, el equipo instaló TA Link, un sensor de presión diferencial. Se instalaron en las válvulas de equilibrado de las 2 enfriadoras y los sistemas secundarios. El TA Link proporciona la conexión crucial entre el sistema hidrónico y el sistema de gestión de edificios, permitiendo una solución de problemas y un mantenimiento más rápido y rentable.

El equipo quería mejorar aún más el funcionamiento del sistema y optimizar al máximo la eficiencia energética. Implementaron un sistema de mantenimiento y control de la presión, compuesto por dos Compresso Connects y dos Pleno Connect. El Compresso Connect permitirá el control de presión más preciso, y una comunicación eficaz con el sistema de gestión de edificios. El Pleno Connect garantizará la máxima calidad del agua, ya que controla constantemente los niveles de agua del depósito, y gestiona la salida y la entrada de agua.

El equipo realizó varias pruebas para evaluar el nuevo sistema, que revelaron que el nuevo sistema redujo el consumo de energía en un 28% en comparación con el diseño original, lo que con el tiempo supondrá un ahorro económico para el propietario.

Indicadores                                                   Diseño inicial                   Datos de análisis                             Post-Renovación

Registro 1 Registro 2

Capacidad de refrigeración [TR]                       1251,3                                 558,2                                          949,0    969,3

Capacidad de refrigeración [Mbtu/h]               15.000                                 6.700                                         11.340 11.630

Potencia de suministro [kW]                             1013,6                                 992,9                                           547,0  549,0

kW/TR                                                                         0,81                                    1,78                                               0,58 0,57

COP                                                                             4,34                                    1,98                                                 6,1 6,2