Los fabricantes de automóviles, semiconductores y productos farmacéuticos demandan cada vez más pequeñas cantidades de aire purificado con una temperatura y una humedad definidas para utilizarlas en sus laboratorios, cámaras de medición y plantas de procesamiento. Sin embargo, los sistemas convencionales de control del clima son incapaces de producir tan pequeñas cantidades de manera eficiente. La nueva unidad de control climático de alta precisión de pura ingeniería, con tecnología B&R, resuelve este problema, acondicionando con precisión entre 2 y 10 metros cúbicos de aire por hora y purificándolo de partículas y contaminantes.
Las normas de emisión cada vez más estrictas, los nuevos métodos de producción y la presión para optimizar la calidad y el costo de los productos: todas estas tendencias aumentan la demanda de unidades de control climático que produzcan pequeñas cantidades de aire acondicionado con precisión. Lo ideal sería que filtraran los compuestos orgánicos y las partículas mientras están en ello. Los sistemas convencionales de control climático, diseñados para producir cientos o miles de metros cúbicos por hora, no son adecuados para este propósito.
"Con una unidad de control climático convencional, para producir sólo 5 m³/h con una desviación del caudal inferior al 2%, normalmente se necesitaría acondicionar 500 m³/h. En otras palabras, el 99% del aire, en el que se ha gastado una gran cantidad de energía para producir, no se utiliza. Desde el punto de vista técnico, económico y ecológico, esa no es una solución", explica Ralf Bräuer, socio gerente de Pure Engineering, explicando las circunstancias que llevaron al desarrollo de las unidades de control climático de bajo volumen PureCAM.
Las unidades de control climático sobredimensionadas son caras de comprar y generan costos innecesarios durante toda su vida útil. Esto es especialmente cierto en las aplicaciones que requieren sistemas de filtración adicionales para cumplir con las mayores restricciones en la concentración de partículas y moléculas orgánicas. El volumen de aire que se procesa influye no sólo en la concentración de contaminantes en la entrada y la salida, sino también en la tasa de deposición que pueden alcanzar los filtros. Por lo tanto, es particularmente importante contar con un sistema de control climático de tamaño adecuado.
Resolviendo los desafíos del control climático
Lo que parece eficiente y práctico desde la perspectiva del usuario - tener pequeñas cantidades de aire procesado suministrado a demanda - es engañosamente desafiante desde la perspectiva del control del clima. Esta es una de las principales razones por las que las unidades de control climático con un flujo volumétrico inferior a 100 m³/h son tan poco frecuentes. La tasa de flujo volumétrico desempeña un papel fundamental en el control de la temperatura del aire procesado. Cuanto menor sea la tasa de flujo, menor será la capacidad de enfriamiento requerida del intercambiador de calor. Con un flujo volumétrico de 5 m³/h no se necesitan más que unos pocos vatios. El factor decisivo es el nivel de precisión con el que se puede controlar la potencia de salida del refrigerador, y con ello la temperatura del aire. Controlar la temperatura con una precisión de ± 0,2 K requeriría controlar el intercambiador de calor con una precisión de ± 300 mW. La situación es similar en lo que respecta a la humedad del aire procesado y la capacidad del humidificador: aproximadamente 50 g/h para un flujo volumétrico de 5 m³/h. Para controlar la humedad con una precisión de ± 1%, sólo se necesita un suministro de agua de 14,7 mg/min - apenas suficiente para llenar una jeringa de una sola dosis.
Cuando se trata de diseñar una unidad de control climático de bajo volumen, este ejemplo ilustra lo crucial que es tener un sistema de sensores y actuadores perfectamente ajustado, altamente preciso y dinámico, y un sistema de control a la altura. "Después de años de éxito con los sistemas de control de B&R, confiábamos en usarlos también en las nuevas unidades PureCAM", informa Bräuer. Pure Engineering ha construido una gama de diferentes sistemas y bancos de pruebas usando soluciones de control de B&R.
"El entorno de ingeniería de B&R nos permite adaptarnos rápidamente a los cambios en el hardware o el software. Las librerías que proporcionan y el excelente soporte al que nos hemos acostumbrado por parte de los expertos de B&R hicieron que el desarrollo de nuestro firmware fuera considerablemente más fácil". Ralf Bräuer, Managing Partner, pure engineering
E/S modulares para un control climático flexible
"El sistema X20 de B&R ofrece la modularidad que necesitamos, junto con una rica selección de interfaces de bus de campo y módulos de E/S. Esto nos da la flexibilidad de seleccionar los componentes óptimos, instalarlos con un mínimo esfuerzo y luego integrarlo todo en el software de control de nivel superior de un banco de pruebas", dice Bräuer. "Lo que también habla a favor del X20 es la alta resolución de las tarjetas de entrada analógicas. La resolución de 12 bits nos permite lograr los incrementos de control de 0,02 K que necesitamos para una estabilidad de ± 0,2 K."
Bräuer también elogia las amplias posibilidades de programación que ofrece el entorno de desarrollo de software integrado de Automation Studio. "El entorno de ingeniería de B&R nos permite adaptarnos rápidamente a los cambios en el hardware o el software. Las librerías que proporcionan y el excelente soporte al que nos hemos acostumbrado por parte de los expertos de B&R hicieron que el desarrollo de nuestro firmware fuera considerablemente más fácil".
El modelo estándar del sistema compacto PureCAM de 19" con depuradores integrados para partículas y compuestos orgánicos volátiles (COV) está diseñado para un funcionamiento automático. En este modo, el controlador X20 integrado recibe los valores de consigna para el caudal, la temperatura y la humedad a través de Ethernet desde el controlador del banco de pruebas de nivel superior, que a su vez puede devolver las variables actuales del proceso como valores reales. Opcionalmente, la unidad también puede equiparse con un panel de potencia B&R, que permite al operador introducir puntos de ajuste y supervisar el estado actual de la operación localmente. La interfaz integrada para el operador también facilita al personal de servicio la solución de problemas y la realización de un mantenimiento específico.
Cumple con las especificaciones de la prueba de forma eficiente y ecológica
Las especificaciones de las pruebas de emisiones de los automóviles requieren una precisión extremadamente alta, incluso cuando se acondicionan y purifican volúmenes muy pequeños de aire. El modelo estándar del robusto y fiable PureCAM de la ingeniería pura está diseñado para caudales de 1 a 10 m³/h (± 2%) y garantiza una estabilidad de temperatura de ± 0,2 K y un control de la humedad con una desviación no superior al ± 1% de la humedad relativa.
La pureCAM es una forma económica y ecológica de que los usuarios cumplan con las más estrictas tolerancias de flujo, temperatura y humedad del aire procesado que se utiliza en sus laboratorios, bancos de pruebas, cámaras de medición y plantas de procesamiento. La flexibilidad de la solución de control de B&R hace que las unidades sean excepcionalmente escalables y fáciles de integrar en sistemas de control de nivel superior.