La automatización para generar eficiencia energética y confort

 

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La automatización para generar eficiencia energética y confort

 

Aumento de productividad laboral, eficiencia y ahorro energético, beneficios de un edificio automatizado. Para conseguirlo, se necesita de una solución integral.

La extracción de calor constituye uno de los elementos determinantes para la seguridad de una nucleoeléctrica sin servicio eléctrico externo. Una energía que se encuentra cuestionada en los últimos meses y es protagonista del debate mundial.

En los últimos años, las tendencias y necesidades en los edificios ya sea corporativos, comerciales, industriales o de vivienda, han llevado a desarrollar diversos sistemas de automatización que van creando edificaciones cada vez más inteligentes. Los desarrolladores han apostado, sobre todo, al confort, la eficiencia energética y la seguridad.
Estudios realizados demuestran que un empleado que se sienta seguro y cómodo dentro de su edificio de trabajo es 20% más productivo que uno que no siente seguridad ni comodidad, según dicta una estadística de los Estados Unidos. Para lograr garantizar estos elementos y crear un ambiente óptimo, es necesario tener un control integral en toda la construcción.
Por ello, cada vez es más frecuente que las personas prefieran habitar o trabajar en edificios automatizados por las ventajas que estos tienen. Este tipo de edificios proporcionan un ambiente productivo mediante la optimización en su estructura, sistemas, servicios y su administración.
Los inmuebles automatizados contribuyen además a que propietarios, ocupantes y administradores alcancen sus objetivos en términos de costos, confort, comodidad, seguridad, flexibilidad y comercialización. Un edificio que funciona de manera automatizada tiene tres objetivos: ahorrar recursos, ser confortable y confiable.
La automatización es el canal mediante el cual se pueden monitorear todos los procesos que ocurren en los edificios, los cuales se componen de cableados, cuartos de máquinas, localización de los motores, energía y ventilación o las provisiones energéticas.

• Energías renovables• Control de HVAC• Control de iluminación• Monitoreo y control de energía • Control de motores • Control de accesos • Seguridad • Energía crítica • Distribución eléctrica

Según el ingeniero Jorge Luis Hagg, de la Unidad de Negocios de Buildings, Schneider Electric, para hablar de un edificio inteligente se necesitan abordar diversos componentes y diferentes áreas: “Una de ellas es la parte de la estructura, la parte arquitectónica como tal. Otra son los sistemas y subsistemas del edificio. La parte de los servicios y la de administración”.
Así, el punto clave de la automatización es tener esos elementos integrados en una arquitectura, la cual “puede abarcar diferentes servicios o áreas, pero habla un protocolo común y está ofreciendo al operador una interfaz amigable para poder administrar el edificio en tiempo y forma”, asevera el experto.
En México la automatización es un recurso que se está generalizando cada día más. La base instalada en edificios de oficinas tiene, en números redondos, 6 millones de m² disponibles. La mitad, 3 millones, son edificios clase A y A plus, que son los más modernos, los más automatizados e inteligentes, según afirma Jorge Hagg.
La tendencia, asegura, es que viene otro millón y medio de m² de edificios de ese tipo. Lo que significa un mayor crecimiento: “Hace 10 años eran muchos más los edificios B y C que son viejos y que no tienen ninguna automatización. Ahora la estadística es mitad y mitad en m² por lo menos en la ciudad de México”.
En este sentido la automatización representa una gama de soluciones que generarán ahorros importantes en cualquier sitio donde se implementen. Hoy en día existe tecnología que se adapta totalmente a las necesidades particulares de cualquier proyecto. A continuación se presentan una serie de desarrollos de diversas empresas que están encontrando soluciones cada vez más avanzadas.
TRANE: Confiabilidad y ahorro energetico
Para Trane, empresa de Ingersoll Rand, experta en la creación y mantenimiento de seguridad, confort y eficiencia energética en ambientes, el control de los gastos de calefacción, ventilación y aire acondicionado (sistemas HVAC) se ha convertido en una prioridad para los propietarios de edificios debido a que es el que representa mayor consumo de energía y se encuentra directamente relacionado con el nivel de confort por manejar las variables climáticas de un lugar. Por esta razón, uno de los principales sistemas que debe ser automatizado en un edificio inteligente es el aire acondicionado.
Según la empresa, los edificios simples pueden tener complicadas necesidades de gestión de la energía y de HVAC, y un complejo de varios edificios cuenta con una mayor diversidad de necesidades de confort. Trane ofrece muchas opciones en sistemas de automatización de edificios, software y controladores. Esto funciona tanto si se tiene un edificio simple en una ubicación, como si se es propietario de varios edificios en distintas ciudades, ya que se puede elegir el sistema que se adapte a los requisitos específicos de cada persona y al presupuesto.
Por ello ha desarrollado sistemas de automatización de aire acondicionado para asegurar el control óptimo y eficiente en la operación de los equipos mecánicos; garantizando el menor consumo de energía que sea posible. Los sistemas de automatización de edificios permiten mantener el rendimiento del sistema durante toda la vida útil del edificio a través de las alarmas, la supervisión, la puesta en marcha, medición, verificación y el análisis. Todos los componentes están coordinados para alcanzar un rendimiento óptimo de todo el sistema HVAC

Dispositivos de control HVAC
Los dispositivos de control en el sistema HVAC, ahorran energía, incrementan la confiabilidad del sistema y mejoran la calidad de estancia a las personas. Para Trane, son la pieza clave para hacer que un edificio funcione mejor de por vida. Están desarrollados para un manejo sencillo, tanto si se busca un sistema de control integrado y basado en web para toda la empresa, que ofrezca flexibilidad y costes de explotación reducidos, como si lo que se busca es un controlador de campo con amplia compatibilidad.
El sistema Integrated Comfort™ (confort integrado de Trane) combina equipos HVAC que disponen de dispositivos de control de unidad instalados de fábrica y un sistema de automatización de edificios. Integran a las unidades terminales de agua, climatizadoras, enfriadoras y módulos de entrada y salida para controlar las características técnicas, tales como la iluminación o la calidad del aire interior (IAQ). Entre las ventajas que pueden derivarse de un sistema HVAC Integrated Comfort están: una elevada eficiencia energética, mejor fiabilidad, reducidos costos de instalación, entre otras.
Los controles digitales basados en BACNet tienen como característica principal que al utilizar un protocolo abierto se permite la interoperabilidad entre diferentes marcas, tienen gran facilidad de integración y flexibilidad en redes. Entre las características de los controles digitales basados en BACNet se encuentra la versatilidad para compartir información entre diferentes fabricantes de controladores. Además es importante resaltar que BACNet es respaldado por ASHRAE (Sociedad Americana de Aire Acondicionado, Refrigeración y Calefacción). Las aplicaciones típicas de BACnet a nivel del sistema incluyen la integración de sistemas HVAC, de iluminación y alarma de incendios.
Existen también dispositivos de control HVAC que son utilizados en combinación con un sistema de gestión de edificios Tracer™, Tracer™ SC y Tracer Summit®. Dichos controladores de unidad proporcionan información de diagnóstico y localización de averías que ayuda a mantener el funcionamiento fiable del sistema de confort a lo largo de toda la vida útil del edificio. Muchas de las unidades de control disponen de pantalla táctil y monitor de uso sencillo.
La interface tiene un diseño unificado en toda la línea de productos Tracer, lo que simplifica la formación y optimiza la eficacia del operador. Son controladores polivalentes y configurables utilizados para establecer un control directo-digital de equipos de calefacción, ventilación y aire acondicionado. También ofrecen un control digital para unidades terminales de agua fría y proporcionan un control digital similar al de un dispositivo autónomo.
El personal encargado de esta gestión puede supervisar, resolver los problemas y cambiar los ajustes de funcionamiento, mediante una pantalla táctil situada en el panel de control, en un puesto de control con ordenador ubicado en la oficina, de manera remota a través de Internet o incluso puede tener acceso a las funciones mediante el teléfono. Este tipo de sistemas permite reducir el costo de operación, así como incrementar la seguridad del sistema, lo que mejora la calidad de estancia de la persona en un edificio.
La línea Tracer ayuda a obtener una solución flexible y rentable para programar y gestionar el clima de la instalación, incluyendo la iluminación y el consumo de energía. Este tipo de herramientas en línea optimiza la eficacia, aumenta el confort de los inquilinos y reduce los costos de energía.
También existe una gama de sensores, con modelos con cables e inalámbricos, diseñados para ofrecer una detección precisa y fiable, algo esencial a fin de mantener el funcionamiento de los sistemas HVAC a un nivel óptimo. Además hay sensores para detectar temperatura, humedad y presión y hasta los niveles de CO². Los sensores de Trane son compatibles con una gran variedad de sistemas de edificios, tanto controladores para uso general como para aplicaciones específicas.
Para Trane, el manejo de aire acondicionado y equipos electromecánicos tiene un auge importante, puesto que representa un ahorro de energía interesante y por lo tanto, un impacto económico muy positivo. Por tal motivo resulta importante estar a la vanguardia en este tipo de tecnología para poder sacar el máximo provecho y obtener las mejores ganancias.
Carrier: “Todo” en un solo conjunto
En la actualidad ya no es posible evaluar la eficiencia de un proyecto de aire acondicionado tomando en cuenta sólo los equipos instalados como enfriadores de agua, manejadoras FC, VAV, bombas, torres de enfriamiento, entre otros.
Para Carrier, la evaluación debe hacerse involucrando “todo” un sistema, que se define como un conjunto ordenado de normas y procedimientos que regulan el funcionamiento de un grupo. Para este caso, el grupo lo conforman todos los equipos y subsistemas que intervienen en el aire acondicionado de un edificio o instalación.
Quien se encarga de normar y ejecutar los procedimientos de funcionamiento del conjunto de equipos, es el Sistema de Control. Según Carrier, muchos ven el integrar un Sistema de Control a un edificio de mediana o gran escala, como el sólo hecho de instalar los dispositivos electrónicos y demás componentes, sin embargo, el hardware, el software, actuadores y sensores, no crean inteligencia implícita en el sistema de aire acondicionado. Son las secuencias programadas en el sistema de control con base en excelente planeación e ingeniería, las que logran manejar a todo el conjunto de equipos en su máxima expresión de eficiencia.
El cuidado de los recursos y su administración efectuada con la mayor eficiencia posible, deberá ser el propósito primario de cualquier Sistema de Control. Un sistema de control que sirva para prender y apagar los equipos en base un horario y para mantener la temperatura deseada, resultaría ser un termostato de muy alto costo. La eficiencia es un factor muy importante pero también lo es mantener todos equipos disponibles. Un sistema de control en su máxima expresión debe lograr una alta disponibilidad del equipamiento, considerando secuencias que permitan su rotación y así como la anticipación a las fallas.
• Con más de 27 años de experiencia en Sistemas de Control para Aire Acondicionado, Carrier ofrece una línea de controladores de protocolo abierto BACnet de última generación. Entre sus características destacan:
• Instalación de Fábrica. Toda la línea de equipos Carrier tiene la opción de salir de la fábrica con su propio sistema de control incluido.
• Verdadero Control distribuido. Cada controlador es autosuficiente, no requiere de un controlador o gestor central para realizar sus funciones o cumplir con horarios, lo que permite la alta disponibilidad y confiabilidad de todo el sistema.
• Cada controlador es fabricado con la capacidad implícita de mantener sus históricos de operación hasta dos meses.
• Gráficos incluidos. Cada controlador contiene su propio gráfico, lo que evita largas horas hombre de integración y permite mantener un estándar en menús de acceso y reportes.
• 27 años de experiencia en secuencias inteligentes programadas de fábrica flexibles a cualquier tipo de proyecto. Esto evita largas horas de programación y secuencias fuera de estándar.
• Todos los controladores cuentan con Secuencias de ahorro energético estándar, instaladas de fábrica como son:

• Arranque Óptimo: Esta secuencia decide el encendido del sistema evitando sobre demandas o rampas de energía, buscando mantener las áreas confortables a la hora que se necesitan.
• Control de Demanda. Esta secuencia monitorea el consumo energético del edificio y de ser necesario, comanda cambios en los Set Points de todos los equipos del sistema de aire acondicionado, manteniendo el consumo de total de energía en niveles máximos deseados o preestablecidos.
• Acceso Web. La Interface gráfica para la operación que hace uso del MS internet Explorer, no requiere licencias ni de software especializados para su uso.

• Apertura total para compartir información a otros sistemas. Mediante el soporte a XML/SOAP se provee de acceso a los datos del sistema permitiendo compartir la información en cualquier otro sistema de adquisición, reporteo o administración de datos compatible.
• Fácil de operar, fácil de programar, accesible y fácil de mantener, el Sistema de Control i-Vu de Carrier es una gran opción en Sistemas de Control para los profesionales del Aire Acondicionado.
Schneider Electric: Plan integral y convergencia tecnológica
Para Schneider Electric es primordial ofrecer soluciones que sean seguras, eficientes y productivas, garantizando una estructura ligada a un edificio inteligente que cumple con los siguientes parámetros: Orientación, ubicación del edificio, tipo de materiales que se utilizan en el envolvente arquitectónico para aprovechar más la luz natural y ganancia térmica, entre otros elementos.
Las tecnologías de información, el transporte de personas, accesos y la seguridad, serían cuatro sistemas importantes. Luego los servicios: iluminación, control de la iluminación, aire acondicionado, control del aire, la distribución de la energía eléctrica ya sea regulada o no regulada dentro del edificio.
En todos estos puntos y específicamente en el caso de los sistemas de aire acondicionado, se maneja la tendencia de protocolos abiertos. Esa es una innovación muy importante: “No importa quién sea el fabricante del aire acondicionado, se le da facilidades de comunicación, de manera que quien hace esa integración, toma esa información transparentemente. Los protocolos abiertos abren la información para llegar a ese control total”, afirma el especialista.
Asegura que cuando se habla de sistemas, la parte de integración toma un papel determinante, porque se necesita dar al operador toda la información que requiera no sólo de manera local sino también remota. “Dentro de los sistemas que se pueden llegar a integrar está la parte de energía eléctrica, porque sin una fuente de energía nada funcionaría. La parte de procesos, de manejo de información que aquí le llaman espacio blanco, es un centro de datos, de telecomunicaciones”.
EcoStruxure: Manejo integral de la energía
Así se presenta una convergencia tecnológica entre la seguridad física y la seguridad de tecnologías de comunicación, en donde el punto de unión es la internet: “Ya sea de manera local o remota, tú puedes tener toda esta integración de los servicios del área de seguridad, control, a parte de los procesos de fabricación, si es que los hubiera, aunado al mundo eléctrico. Esto para nosotros se llama EcoStruxure, nombre particular que elegimos, pero no porque lo hayamos querido inventar de la nada, sino porque la tendencia es lo que indica”, explica Hagg.
El EcoStruxure es el sistema que Schneider Electric ofrece como solución integral de automatización, que tiene como uno de sus objetivos fundamentales el ahorro energético. Este sistema permite, por primera vez, dar respuesta al dilema de la energía, actuando directamente sobre la demanda, proporcionando una respuesta integrada a la totalidad de necesidades de eficiencia del proceso energético, desde su generación hasta el consumo por parte del usuario final, logrando ahorros energéticos de hasta 30%.
EcoStruxure está concebido para dar respuesta a las necesidades de eficiencia de plantas industriales, red de distribución, centro de proceso de datos, hogares privados y en los edificios de oficinas y centros comerciales.
Y es que actualmente, es posible combinar distintos métodos para ahorrar entre 15 y 30% en cuanto a costos de calefacción, ventilación y aire acondicionado:

• Adaptar el flujo de ventilación según el uso o nivel de contaminación interno
• Recuperar la energía de la calefacción o el enfriamiento del aire extraído
• Regular la temperatura del agua de la torre de refrigeración
• Reducir el consumo eléctrico controlando los motores del sistema HVAC
• Aumentar la temperatura hasta el nivel de comodidad cuando se detecte la presencia de personas
• Regular la temperatura manteniendo la presión del aire

Algunas acciones que pueden ayudar a generar grandes ahorros de energía antes de instalar un sistema de aire acondicionado son:

• Zonificación de los equipamientos para satisfacer sus necesidades particulares
• Adecuada selección de las temperaturas de evaporación y condensación
• Empleo de sistemas de distribución de fluidos con motores de velocidad variable
• Aplicación de equipos de bomba de calor
• Sistemas de cogeneración
• Aprovechamiento del calor de condensación de los equipos de refrigeración o el calor latente de los humanos en calderas
• Recuperación del calor del aire de descarga de ventilación
• Métodos de acumulación térmica

Aspectos por considerar

• Tamaño del inmueble
• Nivel de automatización requerido
• Nivel de integración requerido
• Cantidad de servicios integrados

Aplicación industrial y casos de éxito
Cada empresa tiene necesidades distintas, asegura el ingeniero Jorge Hagg, también presidente del Instituto del Mexicano del Edificio Inteligente (IMEI), por ello considera que mientras más flexible sea la información y la estructura en todos los términos, es mucho más sencillo que el operador del edificio brinde un buen servicio a los usuarios.
“Estamos implementando en nuestra fábrica en Iztapalapa, el control de accesos, el control de iluminación, de aire acondicionado, el monitoreo del consumo eléctrico de la planta como tal, todo eso se monitorea permanentemente a través de estos sistemas y está integrado a una operación”, explica.
Otra de sus últimas aplicaciones está en el edificio de HSBC en la ciudad de México, en el que instalaron su control de accesos, CCTV y una parte del sistema contra incendios. En Puebla todavía está en construcción el Centro de Convenciones, en el que instalaron control de iluminación, aire acondicionado y CCTV.
En el caso del área industrial, asegura que Schneider capacita a los integradores de sistemas, que son empresas particulares que compran sus productos y hacen esa integración e instalaciones. “Pero también tenemos nuestros propios integradores de sistemas, que es un área que puede hacer ingeniería, instalación, la puesta en marcha de todos estos equipos, para darles solución al cliente”.
La solución del EcoStruxure garantiza la confiabilidad, eficiencia y productividad de las instalaciones y sus clientes: “Cómo aseguras eso, con procedimientos y técnicas de mantenimiento predictivo y preventivo, no correctivo, porque en el correctivo ya perdiste productividad y confiabilidad. Además de ello, la parte amigable con el medio ambiente es la cereza verde que le ofrecemos a nuestros clientes”.
Visiones del futuro
El mercado de la automatización sigue en constante crecimiento, las soluciones y productos vanguardistas permiten mejoras para un estilo de vida futurista. Las innovaciones han permitido que ahora sea posible controlar la casa desde un smart phone, Ipad o cualquier dispositivo que tenga conexión a la red, esto incluye la iluminación, sistemas HVAC y de seguridad, entre otros.
Según Jorge Luis Hagg, los protocolos abiertos van a continuar siendo la constante y “todo mundo va a colgarse de la red de la internet. La tendencia es hacer equipos inalámbricos para evitar el cableado y las instalaciones que requieran ductería y ese tipo de cosas. Otra tendencia es que muchos de los equipos ya tienen una dirección IP propia, entonces ya son miembros de una red, ya no tienen que pasar por un controlador central o controlador de campo”.
Afirma que el día de mañana, el aire acondicionado va a tener su propia dirección IP, entonces en lugar de pasar por un controlador de campo y luego por un controlador master, central o que traduzca los protocolos, va a estar colgado en la red. “Así la red se va a hacer mucho más robusta. Va a tener que transportar mucha más información porque todos estos dispositivos de campo van a estar colgados directo. Con ello quizá va a venir un pequeño conflicto con las gentes de tecnologías de información porque van a tener redes separadas o perfectamente aseguradas, para que la información que fluya de cuestiones de nómina o correo electrónico, o todo lo que sea la operación propia de la informática de una instalación, no se vea intervenida porque esté pasando el video de una cámara o la información del aire acondicionado. Ese será el panorama en el futuro próximo”.