Camaradas ~ Jianghu rescata
Los fabricantes de medicamentos necesitan mantener la temperatura del almacén entre 68 °F y 78 °F para maximizar la vida útil del producto. El sistema de control HVAC del edificio puede hacer sonar una alarma para alertar a los operadores de la planta cuando las temperaturas del almacén exceden un rango de punto establecido de +/- 3,5 °F.
Eichleay Engineers, con sede en California, diseña sistemas de tratamiento de aire para almacenes. Aunque el sistema puede mantener un estricto control de la temperatura, casi no hay margen de seguridad, especialmente cerca del límite superior de 25 metros. Eichleay contrató a expertos de Flomerics Inc. para simular el flujo de aire y la temperatura del almacén utilizando el software Flovent de Flomerics, que está diseñado específicamente para simular la calefacción y la refrigeración dentro de los edificios. La simulación coincidió con las mediciones reales, lo que demuestra que el sistema de tratamiento de aire por sí solo podría satisfacer las estrictas necesidades de control de temperatura del cliente.
Figura 1 La temperatura exterior es de 95 °F, mientras que el diseño inicial muestra fluctuaciones de temperatura que van desde
69 °F hasta las temperaturas planas en el producto
estante a 74°F
El ingeniero Eichleay pidió a los expertos de Flomerics que evaluaran varias opciones de diseño, incluida la adición de ventiladores para aumentar la circulación de aire en el almacén. Los expertos de Flomerics identificaron una configuración de ventilador que cumpliría con los requisitos duales de temperatura y velocidad del aire del cliente. El sistema HVAC ha estado en funcionamiento durante más de un año y la temperatura del almacén nunca superó los requisitos del cliente. Eso dice Michael Simpson, ingeniero mecánico de Eichleay Engineers.
La realización de simulaciones de flujo de aire antes de establecer el espacio de almacenamiento puede garantizar que la temperatura de medicamentos importantes esté estrictamente controlada.
Las estrictas necesidades de un almacén farmacéutico
El edificio contiene 49,200 pies cuadrados de espacio de almacenamiento con alturas de techo que varían de 25 a 28 pies. Para maximizar el tiempo de almacenamiento de productos farmacéuticos, la temperatura del espacio interior del almacén no debe variar más de +/- 3.5°F. Además, el cliente requirió que la humedad del edificio se mantuviera en un mínimo del 50%. Las condiciones de diseño exterior son 90% de humedad relativa a 95°F en verano y 20% de humedad relativa a -20°F en invierno.
Comenzamos a utilizar sistemas de procesamiento informático estándar para diseñar sistemas HVAC que mantuvieran la temperatura del edificio al nivel deseado, dijo Simpson. El sistema incluye un sistema de aire acondicionado DX de 100 toneladas y recalentadores montados en conductos para implementar un control estricto de la temperatura. Este sistema nos permite mantener la temperatura media deseada pero casi sin margen de seguridad. La dificultad era que el cliente necesitaba colocar los pallets en cualquier lugar del edificio y apilarlos hasta 19 pies de altura. Nuestro desafío es garantizar que la temperatura esté dentro de los límites en cualquier lugar y nivel dentro del edificio. Ésta no es una tarea sencilla.
El sistema de tratamiento de aire por sí solo puede cumplir con los estándares.
El equipo de construcción instaló el equipo e hizo algunos ajustes para que el rendimiento del HVAC pudiera cumplir con los requisitos de los estándares correspondientes. Extrajeron aire del sistema de conductos de HHW, reemplazaron válvulas de HHW imperfectas y ajustaron el controlador de manejo de aire para que la temperatura del aire cumpliera con los requisitos establecidos. Reemplazaron el insensible dispositivo de ajuste de temperatura, lo trasladaron a una ubicación más alta y corrigieron el punto de ajuste de temperatura. Ajustan los sistemas de control automático de HVAC para reducir la temperatura del aire de suministro. Este ajuste fino redujo la variación de temperatura dentro del edificio, pero las mediciones reales todavía estaban entre 68°F y 74°F.
Simpson ahora se da cuenta de que los edificios necesitan equipos adicionales de tratamiento de aire para reducir las diferencias de temperatura dentro del espacio. Dicho esto, los ventiladores de flujo laminar son costosos de comprar e instalar, por lo que no puedes simplemente dejarlos ahí, ver si funcionan y terminar de una vez. Los cálculos manuales suelen ser imprecisos porque no tienen en cuenta plenamente la geometría y el contenido únicos del edificio. Entonces Simpson decidió contar con la ayuda de consultores para utilizar la dinámica de fluidos computacional para simular el flujo de aire y la transferencia de calor dentro del edificio.
A estas dos destacadas empresas de software las llamamos HVAC y CFD. Sabemos que todos tienen mucha experiencia útil en modelos de simulación de flujo de aire. Una de las empresas nos dijo que pasarían algunas semanas antes de que pudieran trabajar para resolver nuestro problema. Flomerics dijo que podían darnos un presupuesto y comenzar nuestro proyecto al día siguiente.
Simulación del rendimiento del sistema HVAC
A medida que avanzaba la construcción, Simpson proporcionó al consultor de Flomerics, Chris Wark, dibujos en 2D del edificio, confirmación de las estanterías y alineación del HVAC. Wark empezó construyendo un modelo 3D del edificio y utilizando cajas para representar las estanterías. El criterio más importante necesario era modelar el sistema de distribución de aire. Esto incluye el volumen, la tasa y la temperatura del aire de suministro, así como la ubicación de los difusores de aire de suministro y los registros de aire de retorno. Además, se introducen la temperatura del aire exterior de la instalación y las propiedades de aislamiento del edificio. Wark ejecuta una solución de estado estable en la computadora. Le mostró a Simpson los resultados, donde la temperatura en diferentes niveles del piso se representó como contornos de diferentes colores.
Figura 2 Después de equiparlo con 50 ventiladores Airius, el plano vertical a través del estante muestra la reducción en la diferencia de temperatura.
A continuación, Simpson le pidió a Wark que ajustara el modo CFD para maximizar su uso. evaluar alternativas que está considerando para reducir la diferencia de temperatura en los edificios. La primera opción fue instalar ocho ventiladores Greenheck modelo MCY-24 de 24 pulgadas de diámetro, y la segunda opción fue instalar 50 ventiladores de flujo delaminar Airius más pequeños. Los ventiladores Greenheck son más grandes, por lo que solo unos pocos ventiladores pueden deslaminarizar los estantes anteriores pero al mismo tiempo crean más ruido y mayor flujo de aire. Los ventiladores Airius son más pequeños y silenciosos y es difícil saberlo porque el color es casi Al igual que el techo, es más eficiente, más fácil de instalar, tiene un menor caudal de aire, pero requiere la instalación de más ventiladores. El propósito de la simulación es determinar de antemano con precisión qué efecto proporcionará cada tipo de ventilador.
Evaluación de alternativas de diseño
Wark construyó dos nuevas versiones del modelo. El software Flovent es capaz de crear un modelo geométrico preciso del ventilador, lo cual es necesario si se desconoce el rendimiento del ventilador. No obstante, el fabricante de cada ventilador proporciona estándares de rendimiento detallados, incluida la capacidad de proporcionar una curva del ventilador en función de la presión. Wark utiliza el software SmartParts para simular el rendimiento del ventilador, lo que puede lograr una alta precisión pero ahorrar muchos recursos informáticos. Seleccionó SMARTParts similares a los ventiladores necesarios para imitar y recortó los parámetros relevantes para que coincidieran con los estándares de ambos ventiladores.
Simpson dijo que el nuevo sistema HVAC ha sido desarrollado y operativo durante 18 meses, y no ha habido anomalías en las alarmas de temperatura desde entonces. Lo más importante es que el cliente quede satisfecho de que el edificio cumple con sus requisitos.
Wark volvió a ejecutar las simulaciones para cada uno de estos nuevos modelos, y él y Simpson observaron gráficos de contorno que mostraban diferentes niveles de temperatura en el almacén. Los resultados muestran que cada tipo de ventilador puede reducir la diferencia de temperatura dentro del edificio a +/- 1°F Wark y, al mismo tiempo, proporciona resultados de simulación adicionales para la velocidad del aire dentro del edificio. Los resultados mostraron que los ventiladores Greenheck más grandes podían proporcionar caudales de aire lo suficientemente altos como para quitar el papel de los usuarios, lo que dificultaba el trabajo de los trabajadores del almacén. Por otro lado, los ventiladores Airius más pequeños proporcionan caudales de aire más pequeños sin molestar a los trabajadores del almacén.
La simulación ayuda a satisfacer las necesidades del cliente
Simpson y Wark presentaron estos resultados al cliente, quien aceptó comprar el ventilador Airius, a pesar de que era una solución costosa. "Los resultados de la simulación son importantes no sólo para determinar qué equipo funcionará mejor, sino también para proporcionar la información cartográfica necesaria para controlar mejor las temperaturas", dijo Simpson.
En particular, nunca habíamos usado ventiladores Airius y pudimos comprarlos e instalarlos rápidamente basándonos principalmente en las especificaciones de rendimiento proporcionadas por el proveedor. Sin estos resultados, no podremos demostrar a nuestros clientes si estos ventiladores funcionan o no. ”
A continuación, Eichleay instaló 50 ventiladores Airius en el edificio. La certificación del almacén se llevó a cabo mediante el monitoreo de 54 sensores de temperatura distribuidos uniformemente en tres niveles diferentes en el espacio. El sistema se probó primero sin el. ventilador de flujo laminar instalado y luego con el sistema instalado. La primera prueba de certificación pasó +/- 3.5°F y el segundo esquema de certificación pasó +/- 1°F, según lo predicho por el funcionamiento del sistema Flovent. > Simpson dijo que el nuevo sistema HVAC ha estado desarrollado y operativo durante 18 meses, y lo más importante para los clientes es que no ha habido anomalías con las alarmas de temperatura desde entonces. Estoy muy satisfecho de que el edificio cumplió con sus requisitos.