Climatización y tratamiento del aire en la Capilla Sixtina, una instalación liderada por Carrier

Tal y como explica Didier Da Costa, Presidente de Carrier HVAC Europe, en la presentación de la instalación, para llevar a cabo el proyecto era indispensable comprender el modo en que la presencia de miles de visitantes afectaba a la climatización de la sala. Para ello, “hemos usado las más modernas herramientas de simulación y la tecnología de última generación con el objetivo de recopilar datos, simular los flujos de aire y modelizar la atmósfera del interior de la Capilla Sixtina”. El sistema debía ser invisible a los ojos del público, respetar los bajos niveles sonoros que caracterizan a los lugares de culto y proporcionar suficiente flujo de aire para grupos de hasta 2.000 visitantes simultáneos en su interior.

La fase de diseño del sistema, que ha durado dos años,  “ha representado un proceso de innovación y descubrimiento que ha puesto a prueba nuestra capacidad de invención. Tras comprender los parámetros del reto, hemos podido diseñar un sistema único e innovador que mantendrá las condiciones ambientales de la capilla en un nivel óptimo en todo momento", continúa Da Costa. 

Para proporcionar a los Museos Vaticanos -y a las obras de arte de la Capilla Sixtina- la mejor solución posible, Carrier, integrante de UTC Building & Industrial Systems, depositó su confianza en su red global de ingenieros, para aprovechar al máximo los recursos de diseño de primer nivel y de desarrollo de sistemas con los que cuenta la empresa.

Fue el equipo de ingenieros AdvanTE3C, cuya sede se encuentra cerca de Lyon, Francia, el que se encargó de liderar el proyecto de principio a fin.

En 1993, Carrier diseñó e instaló el primer sistema de climatización de la Capilla Sixtina, que permitía una carga máxima de 700 visitantes simultáneos. Durante su periodo de vida útil, el sistema funcionó tal y como se había previsto, pero no era lo suficientemente potente como para soportar el creciente número de visitantes. Cuando llegó el momento de concebir un producto nuevo, los equipos de Carrier examinaron los archivos de aquel proyecto para aprovechar al máximo los datos recogidos a lo largo de las últimas dos décadas. Gracias a ello, el equipo internacional de ingenieros avanzó con gran rapidez hacia la fase de modelizado y simulación del proyecto.

Simulación avanzada por ordenador

El equipo de AdvanTE3C, capitaneado por Michel Grabon, director del AdvanTE3C Solutions Center de Carrier HVAC Europe, se sirvió de simulaciones dinámicas por ordenador para calcular el flujo de aire y para analizar las condiciones ambientales del interior de la capilla. Las áreas clave de dicha evaluación incluyeron el estudio de los parámetros críticos: humedad relativa constante, velocidad del aire reducida, estabilidad de temperatura y la concentración de dióxido de carbono. Los miembros del equipo de ingenieros concluyeron que necesitaban introducir, aproximadamente, el triple de aire en la capilla, al objeto de diluir las concentraciones de dióxido de carbono y mantener un perfil de temperatura y humedad estable. Y debían hacerlo sin aumentar la velocidad del aire alrededor de las pinturas. Jackie Anderson, ingeniera senior del departamento de tecnología de sistemas de gestión de aire de UTC Building & Industrial Systems, con sede en Syracuse, Nueva York, explica las razones: “La velocidad del aire dentro de la capilla es un factor clave, porque estamos hablando de pinturas centenarias muy delicadas. A velocidades altas, la fricción y el depósito de las partículas que transporta el flujo de aire podrían causar daños en las obras de arte. Teniendo eso en cuenta, era imprescindible que garantizáramos la “inmovilidad del aire” en las zonas colindantes a los muros de la capilla”.

El reto de la temperatura

La temperatura fue otro de los desafíos a los que nos enfrentamos. “Durante los días calurosos de verano”, explica Jackie Anderson, “los muros de la capilla transmiten calor al interior, lo que combinado con el calor que desprenden 2.000 visitantes, supone un verdadero reto a la hora de garantizar una temperatura interior razonablemente agradable”.

Mediante la simulación de un elevado flujo de aire, el equipo logró una temperatura adecuada dentro de la capilla a la vez que mantenía la concentración de dióxido de carbono en niveles reducidos. Sin embargo, el incremento del flujo del aire aumentaba automáticamente las velocidades.

“Tuvimos que idear una forma creativa de mantener las velocidades bajas en el interior de la sala, a la vez que se permitía un aumento en el flujo de aire general”, indica Jackie Anderson.

“El trabajo sobre el terreno resultaba difícil, razón por la que nos servimos de un método de modelizado por ordenador para encontrar la solución”, apunta Michel Grabon. “Cuando comprendimos cómo interactuaban los elementos (temperatura, meteorología, número de visitantes), pudimos llevar a cabo simulaciones para ajustar los distintos parámetros. Esto nos permitió comprobar con exactitud cómo se adaptaría la capilla a las condiciones cambiantes”.

Pruebas y controles

Los equipos de Carrier llevaron a cabo un amplio conjunto de pruebas de los sistemas de climatización y control en su laboratorio de Montluel, en los alrededores de Lyon, Francia, antes de realizar la entrega al Vaticano, lo que garantizó una rápida puesta en funcionamiento del sistema in situ. “Todo se había calculado previamente para asegurarnos de que no tendríamos que realizar ningún ajuste in situ”, dice Michel Grabon. El resultado fue un proceso de desinstalación e instalación rápido que duró tan solo tres meses.

El equipo también puso en marcha un innovador sistema de Climatización temporal de Carrier Rental Systems, para que se encargara de mantener los niveles de aire adecuados durante ese periodo, lo que permitió que la capilla se mantuviera abierta al público durante el verano.

Una solución única de alto rendimiento

La solución de alto rendimiento diseñada por Carrier consta, en realidad, de dos subsistemas idénticos que garantizan una perfecta redundancia y un funcionamiento continuo en todo momento. Es el doble de eficaz que el sistema anterior, proporciona el triple de capacidad refrigeradora y puede mantener unas condiciones óptimas para un máximo de 2.000 visitantes simultáneos dentro de la Capilla Sixtina.

Controlando los niveles de humedad y temperatura

Para garantizar que se mantienen los niveles de humedad y temperatura adecuados, los climatizadores refrigeran o calientan, humidifican o deshumidifican, y filtran el aire antes de introducirlo en la capilla.

Un intercambiador de calor expulsa el exceso de calor al aire del exterior y una sala de máquinas diseñada ex profeso e instalada en un tejado adyacente alberga una enfriadora de agua Carrier AquaForce®, junto con otros componentes asociados.

La gestión del flujo de aire en la capilla

En primer lugar, el aire exterior y el flujo de retorno reciclado se combinan para luego someterlos a un tratamiento térmico y de filtración, antes de impulsarlos nuevamente a la capilla. El flujo de aire se ha diseñado para mantener la calidad ambiental, minimizando las velocidades en el techo y los muros de la sala, a la vez que se mantienen unas condiciones agradables para los visitantes.

La conexión de los componentes del sistema

Comenzando por los sensores ubicados dentro de la capilla, todo el sistema de climatizadores, bombas, filtros y enfriadoras se conecta por medio de una red electrónica que posibilita la comunicación entre todos los elementos.

De este modo, se controla la capacidad y se garantizan las condiciones ambientales adecuadas para la conservación de los frescos.

Un sistema que ahorra espacio y energía

El sistema de climatización también incorpora una aplicación de ahorro de energía patentada por Carrier, y utilizada por primera vez en este proyecto, que retiene el agua generada en el proceso de deshumidificación y la recicla para la refrigeración requerida en otros procesos.

Esta innovación posibilita la reducción del tamaño de ciertos componentes, lo que, a su vez, ha permitido la instalación del equipo en espacios reducidos situados en los tejados adyacentes.

Control del flujo de aire

Instalados bajo las ventanas situadas en el lado sur del edificio, los difusores con forma de trompeta se cuentan entre los elementos más importantes de todo el sistema. Sus placas perforadas con forma de diamante optimizan el flujo del aire y controlan su velocidad para garantizar la “inmovilidad del aire” alrededor de los frescos.

Control del ambiente en la Capilla Sixtina

• 27 sensores de temperatura del aire

• 20 sensores de humedad

• 19 sensores de temperatura en la superficie

• 2 sensores de concentración de dióxido de carbono

Características de rendimiento

Eficiencia energética - duplica la eficiencia en comparación con el sistema anterior.

Capacidad - el triple de capacidad.

“Invisibilidad” - el sistema, incluidos los sensores, el cableado, los climatizadores, las bombas, los refrigeradores y los difusores resultan casi invisibles para el público.

C alidad del aire - los climatizadores disponen de seis niveles de filtración integrados.

C ontrol del ruido - en condiciones de uso normales, el sistema está diseñado para respetar los bajos niveles de ruido que caracterizan los lugares de culto.

Innovación - por primera vez, incorpora una nueva aplicación de ahorro de energía.

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Más información:

www.carrier.es