Variadores de Velocidad Mantienen el RainForest de Cleveland Metroparks en Clima Óptimo

Tras bambalinas, una sofisticada mezcla de ingeniería mecánica y tecnología HVAC avanzada sustenta el RainForest de Cleveland Metroparks, un oasis tropical ubicado a solo 40 millas de la frontera canadiense. Cleveland (Ohio) Metroparks, una autoridad recreacional renombrada por su "collar de esmeralda" de bosques, campos de golf, senderos y hitos culturales, confía en equipo de vanguardia para preservar este hábitat único dentro del complejo del Zoo.

Inaugurado en 1992, el RainForest es una biosfera abovedada de dos acres de flora y fauna tropical. Su sistema de manejo de aire —con ruedas de calor de media tonelada y motores ABB— conserva 18,000 libras de agua diariamente al transferir humedad de aire de escape viciado a aire fresco seco entrante cada 2.5 horas.

El RainForest alberga 600 animales, desde aves y monos a reptiles y peces coloridos, ofreciendo a más de un millón de visitantes anuales la experiencia de caminar por selvas centroamericanas, africanas o asiáticas.

Un Ambiente Frágil en un Clima Rudo
A pesar de los extremos de temperatura de los Grandes Lagos —desde tormentas "Alberta Clipper" bajo cero en invierno a días de verano abrasadores superando 90 °F— visitantes e habitantes disfrutan de un casi constante 76 °F y 76% humedad. Esta estabilidad se logra por un sistema HVAC que ha evolucionado para entregar 100% fiabilidad a lo largo de los años.

La inversión de $30 millones no solo sumerge a huéspedes en alrededores exóticos sino que también sirve como poderoso recordatorio de la urgencia de proteger acreaje de selva tropical del sobre-desarrollo.

Aplicación de Rueda de Calor Crítica para Control Constante de Temperatura y Humedad

Direct Air Systems Inc., basada en Cleveland y Columbus, Ohio, y Zesco Inc., especialista en control de movimiento electro-mecánico de Cleveland, proveen servicio HVAC al RainForest y otros hitos locales, incluyendo el Rock 'n Roll Hall of Fame.

El RainForest emplea dos manejadores de aire 100% exterior. Uno, con capacidad 60,000 cfm, enfría principalmente el ambiente; el otro, calificado a 40,000 cfm, incorpora pre-calentador y rack humidificador. Ambas unidades cuentan con ruedas de calor de desecante seco de 10 pies de diámetro y 1,000 libras, lado a lado, que conservan 18,000 lbs de agua diariamente al transferir humedad de aire de escape a la corriente entrante cada 2.5 horas.

Estas ruedas de calor de 10 pies rotan 7-18 veces por minuto, impulsadas por Control de Torque Directo de motor/drive ABB —eliminando necesidad de caja de cambios y mejorando fiabilidad del sistema.

El término "desecante" se refiere al material unido a las superficies de la rueda de calor que captura humedad y olores, que son luego exhaustados via la porción superior de las ruedas.

Dependiendo de niveles de humedad, las ruedas rotan entre siete y 18 revoluciones por minuto. Aire de proceso fresco es aspirado en la base, filtrado a través de las ruedas, y su temperatura y humedad son moderadas por la rotación lenta de las ruedas y la transferencia de calor/humedad del interior. Calentadores, cuando necesarios, calientan el aire antes de que entre al interior del RainForest, que contiene más de 60 zonas de temperatura, incluyendo oficinas, cafetería y tiendas de regalos.

Unidades de Manejo de Aire Integradas en la Instalación
A diferencia de unidades típicas en azotea expuestas a los elementos, los manejadores del RainForest están integrados en la estructura para preservar eficiencia durante veranos calientes e inviernos fríos de Cleveland.

Eficiencia y Simplicidad Distinguen el Sistema
El proceso desecante fue elegido por su 85% eficiencia y simplicidad operacional. Equipo mecánico simple típicamente rinde mayor fiabilidad y mantenimiento más fácil. Inicialmente, cada rueda usó motor AC de 1-hp con reducción 5:1 via caja de cambios mecánica.

Con el tiempo, cajas de cambios fallaron a tasa alarmante —un reemplazo requerido anualmente, sin patrón discernible. La causa raíz fue la baja velocidad de rotación, que previno que la lubricación por salpicadura de la caja de cambios enganchara apropiadamente, llevando a desgaste prematuro.

Camino a una Solución
En lugar de continuar con cajas de cambios no fiables, Direct Air Systems recurrió a una solución drive AC/motor AC que elimina cajas de cambios totalmente. Este enfoque —ahora común en HVAC— ofrece ingeniería probada, costo-efectividad y mantenimiento simplificado.

Steve Snyder, presidente de Direct Air Systems, explica: "Cuando la lubricación de caja de cambios probó insostenible, adoptamos un enfoque de torque directo que fue costo-efectivo, fácil de mantener y simple de operar. Cleveland Metroparks seleccionó nuestra oferta para este proyecto de sector público."

La modernización instaló la solución Control de Torque Directo (DTC) de ABB, con drives compactos ACS 800 que ocupan huella mucho menor —crucial en áreas con espacio limitado. El motor/reductor original de 1-hp fue reemplazado con motor de inducción ABB de 5-hp y drive de bajo voltaje. Este arreglo drive-directo elimina la caja de cambios y encoder de pulsos, permitiendo torque completo hasta velocidad cero.

Los drives ABB calculan torque y flujo del motor 40,000 veces por segundo via algoritmo interno, eliminando necesidad de retroalimentación de encoder y reduciendo mantenimiento y tiempo de inactividad.

Mientras cada sistema de rueda de energía es controlado por unidades Johnson Controls individuales, estado de motor y drive es monitoreado a través del sistema integral de gestión de edificio Johnson Controls del RainForest. En caso de fallo de control, los drives ABB ACS revierten automáticamente a RPM preestablecido para mantener transferencia de calor. Motores de repuesto almacenados in-situ, y drives en oficina cercana de Direct Air Systems.

Desde la instalación de motor/drive ABB hace más de cuatro años, el RainForest ha disfrutado servicio ininterrumpido. Direct Air Systems ahora emplea activamente control de torque directo en otros proyectos, citando su costo-efectividad, simplicidad y fiabilidad.

Un Modelo para Salvar las Selvas Tropicales del Mundo
Contribuciones de visitantes, junto a esfuerzos de organizaciones y gobiernos, protegen acreaje escaso de selva tropical del sobre-desarrollo. Estas áreas protegidas no solo sirven como refugios de vida silvestre sino que también mejoran el planeta al secuestrar dióxido de carbono y proveer fuente de futuras medicinas.

Más de un millón de visitantes anuales disfrutan el ambiente 76 °F/76% humedad, mientras el sistema de manejo de aire subraya la necesidad de proteger selvas nativas —actualmente menguando a 1.5 acres por segundo por deforestación.

Destacado en Animal Planet, el RainForest es una de varias atracciones en el Zoo de Cleveland Metroparks, que abarca 168 acres y alberga la mayor colección de especies de primates en Norteamérica entre sus 3,000 animales.

Sobre el autor:

ABB, Productos de Automatización, Drives de Bajo Voltaje, es el mayor fabricante mundial de motores y drives eléctricos. En EE. UU., un canal integrado de representantes de ventas, distribuidores e integradores de sistemas basado en New Berlin, Wisconsin, provee línea completa de drives y motores eléctricos eficientes energéticamente —de 1/8 a 135,000 hp— a amplia gama de clientes industriales y comerciales. Para más información, visite www.abb.us/drives.com.