Ahorrar en el consumo eléctrico mediante la gestión del edificio, usar índices de demanda eléctrica, simplificar operaciones y reducir costos de instalación es posible con el SNAP.
Ing. Daniela Ramírez,
Los edificios inteligentes se han desarrollado con el fin de obtener ahorros significativos en energía, tener mayor seguridad dentro del entorno en el que se encuentran y contar con la administración de cada uno de los elementos del edificio o comunidad. Todo esto se ve reflejado en tres puntos importantes: flujo de efectivo, presencia y tiempo.
Los sistemas de automatización de edificios provienen de la necesidad de controlar los sistemas de aire acondicionado. Estos equipos típicamente cuentan con un motor, cuya función es inyectar aire en la zona deseada, y un sistema de compresión que, con ayuda del refrigerante, efectúa el intercambio de calor.
Antaño, dichos sistemas eran encendidos a la par y apagados de la misma manera, generando así picos de corriente en cada cambio de estado. Actualmente, se ha decidido individualizar su función; es decir, ventilación, calefacción y enfriamiento por separado, lo que permite obtener una mejor administración de la energía.
Otro de los principales pilares en la automatización de edificios es el control de la iluminación. Al igual que otros métodos que consumen una cantidad considerable de energía, como los aires acondicionados, los sistemas de iluminación pueden ser controlados por zonas, por horarios, incidencia solar o incluso ciertas funciones de sobremando que permiten a los usuarios contar con la iluminación adecuada.
El diseño del sistema dependerá en gran medida del provecho que se pueda obtener de la luz natural. Si es un edificio nuevo, los circuitos de iluminación y contactos deben ser separados. El bloque de la iluminación se puede dividir en las zonas que mientras haya luz solar no necesiten iluminación artificial. De esta manera, es posible administrar efectivamente la demanda de corriente que genera por cada espacio.
En un sistema automatizado completamente, hablaríamos no sólo del uso de la energía, sino de su transmisión, medición, zonificación e incluso de su generación. Cabe aclarar que al igual que la electricidad, otros servicios, como el del agua, drenaje, tecnologías de la información, gas y demás, pueden ser monitoreados, medidos y transmitidos.
Existen servicios que son clave en el desempeño y funcionamiento de las instalaciones, como el control de acceso y seguridad, sistemas contra incendios y su respectiva alarma, distribución de servicios, sistemas de riego, elevadores y más.
El mercado cuenta con diversidad de sistemas inteligentes que controlan los bienes mencionados. También existe una variedad de “lenguajes” con los cuales ellos se comunican; por ejemplo, los aires acondicionados están regidos por el lenguaje de la ASHRAE, BACnet; los PLCs que controlan los elevadores, sistemas de agua y otros procesos de inspección, se comunican por medio del lenguaje genérico OPC; otros controladores “hablan” en LON.
 Imagen 1. Arquitectura típica de una integración para la automatización de edificios |
En nuestros días, además de automatizar cada uno de los sistemas de un edificio o comunidad, se busca la funcionalidad integral. Se trata de hacer que todos y cada uno de ellos se comuniquen y operen por decisiones tomadas según el estado del otro. (Ver imagen 1)
- Según el Instituto Mexicano del Edificio Inteligente (IMEI), un sistema de automatización de edificios debe reunir las siguientes características:
- Flexibilidad y adaptabilidad relacionadas con un costo, ante los continuos cambios tecnológicos requeridos por sus ocupantes
- Altos índices de eficiencia en el consumo de energía eléctrica
- Capacidad para proveer un entorno ecológico habitable y altamente seguro, que maximice la eficiencia en el trabajo a niveles óptimos de confort de sus ocupantes
- Automatización central que mejore su operación y lo administre en forma electrónica
Si se habla específicamente de los sistemas de control HVAC, la Simple Network Automation Platform (SNAP) fungen como una plataforma de desarrollo de soluciones para la automatización de edificios, basada en la tecnología multiprotocolo, Niagara AX, la más utilizada en los controladores de última generación.
Los SNAP surgen de la oportunidad que representa el hecho de que los edificios de oficina menores a 950 metros cuadrados representan 75 por ciento del total de edificios. Normalmente, estos inmuebles no están automatizados, por lo que su consumo de energía no está regulado y pueden llegar a consumir hasta 27 por ciento más de energía por metro cuadrado, en comparación con uno automatizado.
 Imagen 2. Set de pantallas web (ejemplo plataforma SNAP) |
Estas pequeñas propiedades habían sido tradicionalmente olvidadas, ya que el costo de instalación y el de ingeniería eran más grandes que los beneficios que traían. Pero fue el requerimiento de cumplir con las demandas de los clientes con pequeñas propiedades lo que orilló a automatizarlas, garantizando así un retorno de inversión atractivo para este segmento del mercado. (Ver imagen 2)
De igual forma, las ventajas tecnológicas que ofrece el tipo de desarrollo Simple Network Automation Platform están basadas en la comunicación por protocolos de Internet para habilitar de esta forma el contacto con sitios remotos que cuenten con un mayor costo-beneficio. Esta combinación ha sido calificada como “tecnología disruptiva”; es decir que pasó por una larga búsqueda de herramientas que significarían cambios radicales en la innovación tecnológica y permitirían a integradores de sistemas, contratistas y usuarios finales alcanzar sus requerimientos de la forma que no lo hacían los controles y tiempos de desarrollo en ingeniería actuales.
Las plataformas tipo SNAP generan un set de páginas web de aplicación específica dentro del BAS, eliminando la necesidad de comprar o instalar cualquier software adicional en una computadora, o como contratista e integrador de sistemas, que ocupen tiempo innecesario en la creación de interfaces visuales, también conocidas como interfaces hombre-máquina (HMI, por sus siglas en inglés). Una de las principales ventajas es que sólo se tendrá que instalar y cablear el equipo para después loggearse a la plataforma y “descubrir” el sistema y éste autodetecte los sistemas de control de HVAC, haciendo de una manera rápida y sencilla una pantalla de visualización, la cual permitirá monitorear y controlar cada uno de los elementos descubiertos.
Esta plataforma genera un retorno de inversión atractivo, por el simple hecho de reducir los costos de consumo eléctrico, incrementar el ahorro a través de una mejor administración del edificio; que utiliza los límites de demanda eléctrica, reducción de los costos de mantenimiento al simplificar las operaciones –la interfaz se crea por sí sola–. Además de ofrecer herramientas administrativas para las personas que administran o toman las decisiones en los inmuebles como lo son; analistas de comparación de propiedad comparación por metros cuadrados y mes a mes del consumo de una mismo edificio, alarmas vía correo electrónico, entre otros.
 Arquitectura típica para el control de aire acondicionado |
Arquitectura de las Plataformas SNAP
La arquitectura de este tipo de plataformas consiste en un controlador multi-protocolo (LON, BACnet, Modbus, IP. RS232, RS485, Zigbee, etcétera). Este controlador debe funcionar como un servidor web, soportar horarios, generar alarmas y reportes, además de soportar la plataforma SNAP dentro de él.
Dicho controlador podrá estar conectado a una red de termostatos, normalmente entre 1 y 120. Usuarios finales, contratistas, integradores de sistemas, electricistas, podrán hacer la instalación física del sistema con tan sólo seguir paso a paso las indicaciones de su proveedor.
Posteriormente a ser instalada, la Simple Network Automation Platform deberá generar automáticamente la aplicación de la interfaz gráfica para el usuario, la cual estará basada en el número de termostatos existentes en la red. De igual manera, creará tendencias y se podrán programar horarios y niveles de alarma diferentes.
Este sistema deberá generar gráficas y pondrá valores asignados con anterioridad a los set points (puntos de ajuste). Sin embargo, la plataforma deberá ser capaz de permitir modificar al personal que instale los valores default, set points y horarios, así como el de alarmas, crear usuarios y asignarles niveles de seguridad; asignarle un nombre propio a cada uno de los termostatos, crear una zona global y agrupar los termostatos, que compartan un horario, importen imágenes como fotos o planos de piso, definan límites de consumo, entre otras funciones.
El usuario puede gestionar la energía con mayor eficiencia, programando el set point de temperatura en función de la ocupación, para adaptar la potencia de calefacción o refrigeración, según las necesidades reales del edificio; elevar la temperatura al nivel cómodo cuando se detecte la presencia de ocupantes; adaptar el flujo de ventilación, según la ocupación o el nivel de contaminación del aire interno, y recuperar energía de calefacción o refrigeración del aire extraído.
Con esta tecnología, destinada a controlar el equipo HVAC, se proporcionan las condiciones medioambientales necesarias para garantizar el confort de los ocupantes (temperatura, velocidad de desplazamiento del aire, dióxido de carbono), reducir al mínimo el consumo de energía y otros costos, como servicios de integración de ingeniería, puesta en marcha, mantenimiento y supervisión.
En sí, el objetivo de los sistemas integrales en edificios inteligentes es proveer un control automático de las condiciones de confort en su interior –incluyendo los sistemas de aire acondicionado, de calefacción, de ventilación–, seguridad y vigilancia, control y monitoreo de servicios (energía eléctrica, agua, gas), control inteligente de temperatura, entre otras. Se obtienen beneficios en ahorro de energía, mayor seguridad, responsabilidad social (impacto ecológico), mayor eficiencia en el uso de las instalaciones y reducción de costos administrativos.
Pongamos un ejemplo trágico pero posiblemente real. Seamos por un momento dueños de un edificio con la mayoría de sus aplicaciones automatizadas. Son las 10:00 horas y por algún descuido o una causa natural comienza un incendio en los pisos 11 y 12, donde se encuentran la cocina y un centro de carga. ¿Sabe qué hacer en esta situación? ¿Sabe cómo cortar el suministro de gas y energía en esos pisos y sus contiguos?
En caso de que no corte la energía, ¿el aire acondicionado lo ayudará o lo perjudicará? Seguramente sabe lo segundo, pues el humo se concentra en la parte superior, hacia el techo, y los HVAC toman aire del ambiente y lo mezclan con el del interior del edificio. Así se estará recirculando y aventando el humo dentro del inmueble. ¿Sabe quién se encuentra en esos pisos? Conocer toda esta información es primordial para salvaguardar la vida de los habitantes.
Con el ejemplo anterior, queda claro por qué es necesario tener un sistema integral desde el cual se puedan controlar cada una de las aplicaciones. Al tenerlo, logrará monitorear, controlar y administrar los bienes de manera adecuada. Esto generará un impacto positivo en la economía de los usuarios.
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