Sistemas de Automatización: estrategias de control

Los sistemas de control y automatización forman parte importante de la cadena del proceso de confort dentro de un espacio, controlando y generando información crítica para el análisis y la validación de los procesos productivos, de ahí la necesidad de su integración correcta en las diferentes actividades del edificio

Ing. Eduardo Miranda Reza

El presupuesto es una de las interrogantes más comunes con la que se topan los dueños de edificios, ya que de ahí partirá la diferencia entre ofrecer el mayor índice de confort y servicio o no hacerlo. Derivado de esto, en los últimos años, con frecuencia, nos encontramos con inversionistas y operadores que presentan fuertes iniciativas financieras que sirvan para equilibrar los proyectos de aire acondicionado (HVAC) e iluminación, en cuanto al tema de control y zonificación, dimensionamiento del equipo, estrategias de operación, recursos y administración, puntos que logran su armonía dentro de un edificio, justamente gracias a los sistemas de automatización.

Estos sistemas han alcanzado gran rating y los propietarios de los inmuebles, regularmente se han dado a la tarea de instalarlos dentro de sus edificaciones para proveer un ambiente seguro, confortable y productivo.

La demanda no sólo se queda ahí, su uso prolifera en la mayoría de las construcciones comerciales, las cuales cuentan por lo menos, con un control básico de encendido/apagado para la iluminación y aire acondicionado a través de dispositivos, como apagadores y termostatos. Son varios los edificios que están dotados con controles que se basan en temporizadores para el encendido de la iluminación, sobre todo en días en los que se encuentran desocupados.

Estrategias de control
Las estrategias de control y los algoritmos son los encargados de mantener una variable controlada para operar dentro de rangos aceptables y cumplir las funciones deseadas. Por ejemplo, una unidad paquete mantiene confortable el espacio controlando, los niveles de temperatura, humedad y ventilación. La operación automática de un sistema de control permite el encendido, apagado, modulación y arranque secuencial de equipos mecánicos y eléctricos para cumplir con el enfriamiento, calefacción y ventilación del espacio, a través de los controladores y horarios dependiendo de los requerimientos del usuario final.

Podemos definir dos grupos de estrategias de control:

Estrategias básicas

• Evaluación de los set points de control
• Horarios de zona
• Horarios de días festivos
• Reset de la temperatura de inyección de sistemas de volumen variable
• Reset de la presión de inyección de aire
• Reset de la temperatura de inyección de agua helada/caliente
• Reset de la presión de inyección de agua helada/caliente

Estrategias avanzadas

• Control de demanda eléctrica
• Control de demanda de ventilación a través  del monitoreo de CO₂
• Control de ventilación natural
• Control de iluminación de salidas de emergencia
• Optimización de las torres de enfriamiento
• Integración de los sistemas de iluminación para eliminar cargas parásitas

Dentro de las estrategias de control avanzadas, hablaremos un poco del Control de Demanda de Ventilación a través del monitoreo de CO₂, un punto clave para los edificios que buscan la Certificación LEED.

El control de demanda de ventilación es una estrategia de seguridad para todos los edificios comerciales, donde se modula la cantidad de aire exterior que fluye en un inmueble, usualmente basado en la medición de los niveles de CO₂ del espacio acondicionado. Esta estrategia muestra gran potencial de ahorro de energía en edificios que poseen altos niveles de ocupación y que se encuentran también en climas extremos. En general, el control de demanda de ventilación tiene un retorno de inversión que va de los dos años hasta los cinco, incluyendo la instalación y programación de los sensores y controladores.

Componentes principales para llevar a cabo dicha estrategia de control
Instalación de Sensores de CO₂ en la zona

Habilitación de la modulación del dámper del aire exterior a través del algún dispositivo.

Instalar un controlador para la modulación de la toma del aire exterior basado en las lecturas de los niveles del sensor de CO₂.

La operación del control de demanda de ventilación depende de donde están ubicados los sensores de CO₂, tanto en el interior como en el exterior, ya que la cantidad de aire exterior permitida para entrar a la zona es derivada de la diferencia de los niveles de estos sensores.

Este sistema es utilizado en los edificios en los que la ocupación varía constantemente y que tienen unas condiciones climatológicas extremas. Periodos largos de ocupación baja: provee grandes oportunidades para reducir la toma de aire exterior y por consiguiente tener un ahorro de energía. Si el clima es moderado, entonces la energía gastada condiciona a una entrada de aire exterior mínimo.

Durante la época de invierno, el control de demanda de ventilación puede integrarse con la función del economizador, donde, durante ciertos periodos, el aire exterior puede suministrar enfriamiento, dejando atrás los recursos del agua helada y/o equipos de expansión directa.

Recientemente, el concepto de la integración de los diferentes sistemas en los edificios recibe más atención por parte de los operadores e inversionistas. Sin embargo, no está claro cómo su integración ofrece potenciales ahorros más allá de la tecnología utilizada para los diferentes temas de ahorro de energía mencionado a continuación. (ver tabla 2)

Cuando los diferentes sistemas de un edificio están integrados desde el diseño, ayudarán, sin lugar a dudas, a una reducción del costo de la instalación, ya que este tipo de sistemas pueden compartir información a través de la misma infraestructura de datos. Así mismo, contribuirán al potencial ahorro de la capacitación del operador, al trabajar en una sola plataforma todos los sistemas del edificio.

Dentro de las estrategias de control es importante considerar las secuencias de operación que pudieran presentarse con los sistemas de seguridad, tanto del lado de ahorro de energía como del lado de la seguridad humana. Por ejemplo, cuando el sistema de detección de humo localiza fuego en alguna área del edificio, mandamos alarmas al sistema de automatización para que modifique la operación de los equipos de aire acondicionado, mientras que las luces de emergencia se prenden para indicar la salida de emergencia del inmueble.

Los llamados edificios inteligentes cada vez reciben más atención gracias a su promesa de reducir el consumo energético y mantener controlados los costos de operación y mantenimiento mientras mejoran la calidad del ambiente.

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