AUTOMATIZACIÓN DE SISTEMAS HVAC Ponente: Ing. Oscar Ariza Castillo | Systems Controls Sales Engineer - JOHNSON CONTROLS PERÚ
ASHRAE PUCP Student Branch
Trayectoria: Ingeniero de Diseño y Automatización Electrónica con habilidades Comerciales y técnicas para identificar y desarrollar oportunidades de negocios relacionadas con la automatización de edificios, seguridad electrónica y sistemas de información, con conocimientos en áreas de negocios, control y automatización.
American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers
Tema: La charla esta enfocada a describir los principales componentes de un sistema de control para aplicación es sistemas de aire acondicionado, se presentarán conceptos genéricos como arquitectura de control, componentes y software. Ejemplos de instrumentación y secuencias de control para aplicaciones como manejadoras de aire, platas de agua helada y control de aire acondicionado en aplicaciones hoteleras. Así como el impacto de los sistema de control de aire acondicionado en la eficiencia energética de los edificios modernos.
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Aplicaciones de controles en sistemas de HVAC
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Para tener en mente - Distribuci贸n costos durante el ciclo de vida de un edificio (40 a帽os)
Construction, 11% Operations, 50% Financing, 14%
Alterations, 25%
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Agenda
Conceptos bรกsicos de controles Beneficio del uso de controles Arquitectura Sistemas de Control Software para Sistemas de Control Ejemplo de Aplicaciones
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Agenda
Conceptos bรกsicos de controles Beneficio del uso de controles Arquitectura Sistemas de Control Software para Sistemas de Control Ejemplo de Aplicaciones
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Que es un sistema de control / objetivos
Sistema que reacciona ante un cambio o perturbación de una variable, tomando una acción para restaurarla al estado o valor deseado. Un sistema de control correctamente diseñado puede ahorrar energía y conseguir un ambiente cómodo para las personas. Mejora la productividad de los empleados.
Facilita una fabricación eficiente en procesos industriales. Ahorro significativo de dinero ($$$).
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Que es una variable de control
Es la variable que se lee a través de un sensor o transmisor, que le permite saber al sistema lo que esta ocurriendo en el proceso a controlar. Temperatura Humedad Presión Concentración de CO Concentración de CO2
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Que es un controlador
Es un dispositivo que compara la variable a controlar con un valor deseado y ejerce automáticamente una acción de corrección de acuerdo con la desviación que tenga la variable.
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Que es un sensor
Es un dispositivo que mide una variable física y la representa en una señal eléctrica, son equivalentes a los sentidos de nuestro cuerpo. Sensor de humedad Sensor de temperatura Sensor de cauda aire/agua Sensores de corriente
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Sensores y Actuadores Ejemplos y aplicaciones Diferentes sensors Flujo de agua Montado en área de flujo laminar; 5 diámetros después de restricciones
Diferentes tecnologías: Annubar
Monóxido de carbono Control de ventiladores en parqueaderos
Dióxido de carbono Indicador de la calidad de aire interior
Paleta Electromagnético Turbina
Humedad Temperatura Presión
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Transductores eléctricos Monitoreo de cargas eléctrica, control por demanda
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Que es un elemento de control / actuador
Son los elementos que “Actúan” sobre el proceso a fin de lograr que la variable controlada se iguale con el punto de ajuste (setpoint) o valor deseado.
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Agenda
Conceptos bรกsicos de controles Beneficio del uso de controles Arquitectura Sistemas de Control Software para Sistemas de Control Ejemplo de Aplicaciones
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Beneficios del uso de controles
Los sistemas de control Ejecutan estrategias para optimizar el funcionamiento de los sistemas mecánicos Ahorro de energía Permite a un operador desde un computador ver información clave del sistema
Permite a un operador desde un computador controlar distintos tipos de equipamiento Mejora la operación del sistema (permite control remoto / sobre comandar si es necesario) Mantener un registro de que sucede y cuando sucede
Facilita la administración del sistema (reportes / trazabilidad) Mantener datos históricos de información seleccionada (p.e. temperatura de un cuarto) Facilita la administración del sistema (reportes / trazabilidad) Alertar al operador cuando las lecturas caen en un rango fuera de lo normal (p.e. accionamiento de una protección eléctrica, temperatura alta o baja, etc.) Mejora la operación del sistema (reacciones mas rápidas ante problemas)
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Mejora la operación y administración del sistema = ahorro de tiempo
Facilita la operación (entender que esta sucediendo)
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Hardware para Building Automation System
Ethernet TCP/IP
Automatizaci贸n Oficina Local Area Network
Workstation Operador
Automatizaci贸n Edificio Local Area Network
Controlador supervisor
Controlador DDC Sensores & Actuadores
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Controlador DDC
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Controlador DDC
Software local Tipos de controlador DDC Función fija
Lasos de control Proporcional e integral comúnmente
Configurable Programable por texto Programable por gráficos
Otras rutinas de software para control Mínimo, máximo, promedio, cálculos, etc. Cálculos psicométricos
Definición de puntos
Tiempo (retrasos, pulsos, etc.)
Rango (lineal, calculado, polinomial)
Comparaciones lógicas
Filtrado (amortiguación)
Horarios y calendarios de respaldo
Interlocks
El uso de un protocolo estándar como BACnet o Modbus permite que la información sea compartida entre controladores (todavía se requiere ingeniería para hacerlo) Los protocolos estándar no hacen que los controladores sean intercambiables Las funcionalidades y beneficios del BAS dependen de las prestaciones del software, no del protocolo usado para compartir la información con en software BAS
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Hardware para Building Automation System
Ethernet TCP/IP
Automatizaci贸n Oficina Local Area Network
Workstation Operador
Automatizaci贸n Edificio Local Area Network
Controlador supervisor
Controlador DDC Sensores & Actuadores
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Controlador Supervisor
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Controlador Supervisor
Comunicación entre controlador supervisor y la workstation del operador vía Ethernet Significa que los estándar de red IT como CAT5 y fibra óptica se pueden usar La conexión del BAS al la red IT puede reducir el costo de cableado (aprovechar infraestructura), pero esto no implica intercambio de información entre el BAS y los sistemas IT (BAS típicamente usa mensajes BACnet y estos no son entendidos por los sistemas IT)
Software Local Password Administración de Alarmas
Calendarios Datos históricos Totalización Gerenciamiento de energía Secuencia de control
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Debido a que estas funciones son hechas en el controlador supervisor, una falla del worksattion del operador no afectará estas funciones
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Hardware para Building Automation System
Ethernet TCP/IP
Automatizaci贸n Oficina Local Area Network
Workstation Operador
Automatizaci贸n Edificio Local Area Network
Controlador supervisor
Controlador DDC Sensores & Actuadores
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Workstation Operador
Computador personal comercial Cada operador tiene la misma funcionalidad Capacidades limitadas por password
Usuarios múltiples usando el BAS en diferentes workstations
Software local Interface de usuario Almacenamiento de alarmas Gráficos Almacenamiento de datos históricos
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Interface y Password Alarmas Calendarios Graficos Datos Históricos Demanda Limite Control Lógico
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Mantenimiento
Operación
Energía
Building Automation System Software
Donde esta la funcionalidad Workstation Operador
Controlador Supervisor (procesamiento) Servidor (almacenamiento histórico) Controlador Supervisor
Workstation Operador Controlador Supervisor (procesamiento) Servidor (almacenamiento histórico) Controlador Supervisor
Controlador Supervisor Controlador DDC
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Interface usuario
Estructura de datos en formato de arbol
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M煤ltiples formas de presentar la informaci贸n
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Alarmas
Operaciones
Temperatura
ď Ž El BAS advierte anticipadamente posibles problemas
Advertencia Operador Temperatura lejos de punto deseado (fuera de control)
Alarma Operador Temperatura fuera de confort o rango seguro Limite Alarma
Limite Advertencia Setpoint Advertencia anticipada al operador
Tiempo 25
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Gráficos
Operaciones Equipamiento en planos según ubicación
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GrĂĄficos
Operaciones ď Ž Datos presentados amigablemente
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Control Lógico
Energía Secuenciamiento de Chillers Uso de algoritmos de secuenciamiento para seleccionar la combinación de chillers mas eficientes para la carga actual Rotación de equipos (uso parejo)
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Chiller plants are one of the largest energy savings opportunities Typical commercial building energy usage profile Chiller Plant Energy Use Total HVAC Energy Use Total Building Energy Use
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Ejemplo de aplicación en aire acondicionado Manejadora agua helada En aire Acondicionado, se usan múltiples componentes como válvulas, sensores de temperatura y humedad, sensores de CO o CO2 para buscar el confort de los ocupantes de un edificio o el correcto funcionamiento de un proceso.
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Ejemplo de aplicación en aire acondicionado Plantas de agua helada Las plantas de agua helada tienen múltiples componentes que deben funcionar de manera secuencial.
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Ejemplo de aplicaci贸n en aire acondicionado / Sistemas de expansi贸n directa tipo rooftop
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LEED for New Construction & Major Renovations
Certification levels are awarded according to the following:
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LEED Platinum
80-110 points
LEED Gold
60-79 points
LEED Silver
50-59 points
LEED Certified
40-49 points
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LEED y Building Automation System
Es virtualmente imposible obtener una certificación LEED sin un BAS (aplica para construcciones nuevas y existentes) Algunas áreas en las que el BAS contribuye para obtener crédito LEED: Datos para soportar el commissioning de los sistemas (o commissioning continuo en el caso de edificios existentes) Optimización del desempeño energético Medición de ventilación Monitoreo de dióxido de carbono (CO2) Aumentar la eficiencia de la ventilación Confort térmico – monitoreo permanente del sistema
LEED = Leadership in Energy and Environmental Design 38
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LEED y Building Automation System, EAc1
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Preguntas y respuestas
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