El proyecto realizado por Flutec también fue uno de los finalistas de la edición 2023 del CALA Awards a mejor instalación HVAC/R en América Latina.
Por ACR Latinoamérica
Ciudad Juárez, es un municipio que se encuentra en la frontera norte de México, en el estado de Chihuahua y colinda con el estado de Texas y el estado de Nuevo México, EEUU. En los últimos 35 años la región ha vivido un crecimiento sostenido económico y poblacional. Esto debido al constante aumento de la actividad industrial en las que sobresalen la manufactura de productos médicos, electrónicos, y automotrices.
Johnson & Johnson (J&J) tiene una fuerte presencia industrial en la ciudad que comenzó a expandirse en 1995. Desde entonces, Flutec ha sido una proveedora constante de soluciones de ingeniería HVAC para sus plantas de manufactura, donde la mayor parte de sus áreas dedicadas a producción están encapsuladas en cuartos limpios. Este periodo 2022-2023 no fue la excepción, Cordis una división de J&J, lanza su proyecto llamado BWI con el fin de construir una planta en 8 meses para incrementar su producción de catéteres de cardio y otros nuevos productos.
Las especificaciones de construcción, mecánicas y eléctricas (MEP) y de control de energía son rígidas y provienen de su centro de ingeniería de J&J World Wide Engineering. A través de los años, Flutec ha ganado la confianza de J&J y este le ha concedido realizar los diseños del sistema HVAC en su totalidad en la mayoría de sus plantas en Ciudad Juárez. Sin embargo, con el paso de los años, Flutec se ha ganado la confianza de J&J y este le ha concedido libertad de diseño de los sistemas HVAC en la mayoría de sus plantas en Juárez.
Por la ventaja que representa la rapidez de manufactura, J&J solicita que BWI cuente con una planta modular Chil-Pak®. Esta es la segunda planta modular que se fabrica para J&J en Ciudad Juárez. La nueva planta es un sistema hidrónico de 4 tubos, equipada con chillers de tornillo variable enfriados por agua, torres de enfriamiento y calderas de agua caliente y sistemas de bombeo. Todos los motores con variadores de frecuencia y todos los sistemas con redundancia N+1. Sus controles con algoritmos para la optimización del uso de la energía. La planta central modular también cuenta con un economizador hidrónico activo que en los meses con bajo bulbo húmedo provee el agua helada necesaria para la planta.
El cuarto limpio es climatizado por 8 grandes manejadoras de aire equipadas con filtros HEPA y serpentines de agua helada. Cuenta además con tres manejadoras DOAS (Direct Outside Air) para presurizar, filtrar, agregar o disminuir la humedad y controlar la temperatura de inyección los 365 días del año. El sistema de humidificación es por un proceso adiabático controlado por un algoritmo de precisión elaborado por el equipo de ingeniería de control de Flutec. El sistema de recirculación de aire del cuarto limpio cuenta además con un sistema de evacuación de humo en caso de incendio y cumple con los requerimientos de Factory Mutual Insurance.
Algunas de las características del proyecto BWI de J&J
Requerimientos específicos por parte del cliente:
1. Equipo Central:
Cuarto de máquinas preconstruido modular con chillers tornillo variable de alta eficiencia. Sistema de calderas de agua caliente de alta eficiencia, sistemas de bombeo de agua helada, agua caliente y agua de torre.
Sistema de torre de enfriamiento con motor variable para enfriamiento de condensadores de la planta central y compresores de aire.
Sistema de compresores de aire libre de aceite y enfriado por agua.
2. Áreas de manufactura ISO – 8 incluyendo vestidores y área de batas.
Manejadoras para de recirculación con filtros HEPA integrados, serpentín de agua helada y pre-filtrado, turbinas tipo pleno centrifugas.
Manejadoras de tratamiento dedicado al aire exterior para presurización, filtrada humidificación y de-humidificación y control de temperatura. El sistema de humificación por medio de un sistema adiabático.
Sistema de evacuación de humo en caso de incendio.
Sistema de extracción de aire de proceso (equipos centrales y preparación de tomas para ducto para futuras líneas).
Control de presión positiva escalada de un total de tres pasos.
Sistema de distribución de aire comprimido con tubería de cobre tipo “L” para cuarto limpio.
3. Área de Oficinas, cocina y comedor:
Manejadoras en techo y distribución zonificada de aire y control por medio de sistema VAV.
Cumplimiento con la norma de ventilación ASHRAE 62.1
4. Sistema de automatización y optimización:
Sistema de control y sus algoritmos para todo el sistema hidrónico, operación de las manejadoras, operación del control de las presiones de los cuartos limpios, operación de la planta central, operación del sistema de aire comprimido e iluminación de la planta
Sistema independiente de monitoreo para certificación de producto por medio de sensores de humedad, temperatura y presión.
Sistema de “Harman Loop” para optimización de la operación del agua helada. Sostenibilidad y Desempeño Energético
Sistema de adquisición de datos y gráficos para aseguramiento de la calidad del sistema de clima artificial del área de manufactura.
Parámetros aplicados en el proyecto
Gestión en ingeniería, sostenibilidad, desempeño energético, proyecto con proyección a futuro.
La obra tiene la certificación LEED y el sistema HVAC es muy relevante en cuanto al bienestar de los ocupantes del edificio, la eficiencia en el uso de la energía, el consumo adecuado de los recursos naturales y la disposición de materiales. Todos los materiales utilizados en la obra cumplen con la certificación Greenguard que asegura las bajas emisiones químicas y reduce la contaminación interior y el riesgo de exposición a productos químicos. Para evitar cualquier contaminación ambiental, se disminuyó al máximo la selección de equipos de refrigeración por expansión directa y aquellos que si utilizan refrigerante se seleccionaron, en este caso los chillers de agua helada, se seleccionaron con refrigerante R-134A aprobado por la certificación LEED. Se ha hecho un registro de todas las disposiciones de materiales para asegurar que se disponga de ellos de acuerdo con las normas legales establecidas por la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales.
El sistema BMS y EMS monitorean el consumo energético de la planta y esto le permite al sistema tomar decisiones automáticas que eficientan el uso de la energía: apaga y enciende equipos según el requerimiento de ocupación y temperatura; modula la velocidad de motores de los abanicos y de las bombas en los equipos según el requerimiento de flujo de aire o agua; mantiene los setpoints de mayor eficiencia establecidos por diseño, envía alarmas que reporta los setpoints fuera de rango, detecta fallas de equipos que le para que el personal pueda tomar acciones que permita mantener el confort de los ocupantes y/o evitar una falla catastrófica del sistema HVAC. El monitoreo nos ha permitido confirmar una eficiencia de la plata central en 0.5 KW por tonelada de refrigeración.
El sistema de BMS también puede tomar la decisión de activar el sistema que nosotros conocemos como Free Cooling, eso sucede los días en los que la temperatura del bulbo húmedo es suficientemente baja y es posible aprovechar el agua generada por la torre de enfriamiento directamente en el intercambio de calor necesario para enfriar el aire; es decir cuando las condiciones climáticas lo permiten el sistema apaga uno de los chillers y modifica la ruta del agua de torre para que esta no pase por el chiller y enfríe directamente el agua de retorno que viene de las manejadoras de aire. Este sistema disminuye el consumo energético de la planta central en un 40% durante aproximadamente 3 meses durante el año.
El área de oficinas es monitoreada y controlada por el BMS. Toma decisiones en cuanto a la temperatura y la ventilación de las áreas. El área está zonificada y se puede controlar independientemente la temperatura de cada oficina simultáneamente. Disminuyendo el consumo de energía del motor de la manejadora de aire al detectar que algunas zonas se encuentran desocupadas. Esto se logra por la instalación de equipos VAV (Variable Air Volume) en las oficinas.
Proyección a futuro
El diseño del proyecto consideró, como parte de los requerimientos del cliente, el proveer a futuro capacidad extra de refrigeración para un área de 930 m² que quedaría vacante durante la primera fase de construcción de la nave. La capacidad del Chilpak y de los compresores de aire se dimensionó asumiendo que el área vacante sería la ampliación del cuarto limpio de manufactura existente. No solo el equipo se dimensionó considerando la expansión, sino que los subsistemas se instalaron, dejando conexiones que en un futuro facilitaran la instalación de las ampliaciones de los subsistemas de ductos, de tuberías, de agua helada y caliente, de aire comprimido y de control. Al momento de este escrito, el proyecto de construcción en el área vacante se encuentra en la fase de diseño preliminar.
BWI ha sido para Flutec un proyecto más que se concluye con éxito: los sistemas funcionan eficientemente según lo diseñado; se terminó de instalar en tiempo récord, se cumplió con un nivel de calidad superior avalado por las certificaciones y validaciones y porque se alcanzaron todos los estándares del cliente, pero por encima de todo, lo que más enorgullece es que el cliente se encuentra satisfecho con la solución HVAC que proveímos. Esperamos continuar trabajando con clientes como J&J y seguir enfrentando retos de esta magnitud que nos permitan fortalecer y hacer crecer las fibras más profundas que hacen de nosotros la empresa líder en HVAC en el Noroeste de México.
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