innovación
Confort térmico
a través de
KNX
La automatización de edificios a través de un protocolo abierto de comunicación es una alternativa que puede ajustarse a las necesidades individuales de cada espacio. Controlar la temperatura, humedad, los niveles de CO2 o la iluminación, entre otras variables, puede redundar en productividad, bienestar y ahorro energético.
L
a temperatura, humedad, calidad del aire e iluminación son algunas de las condiciones que pueden ser controladas con sensores y dispositivos inteligentes en aras de garantizar ambientes propicios para trabajar y eficientes en términos de consumo energético. KNX, como estándar de comunicación, permite que esto sea posible, pues está diseñado para automatizar los sensores y controladores de las redes de una edificación. En una oficina, por ejemplo, elementos como el calor disipado por los equipos electrónicos, generado por las personas, o el resultante de la incidencia del sol y la iluminación artificial (luminarias, balastros y bombillos), afecta la temperatura del lugar haciendo que los sistemas de aire acondicionado y ventilación deban intervenir en la obtención de confort térmico. Las soluciones basadas en sistemas HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning)
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son la mejor alternativa para garantizar niveles adecuados de temperatura, CO2 y humedad. La interoperabilidad del estándar abierto KNX permite el uso de los dispositivos que los componen, sin importar sus fabricantes y sin obstaculizar la comunicación entre ellos. Esa flexibilidad, dicho sea de paso, facilita la instalación de equipos y evita grandes intervenciones sobre las instalaciones. Entre los equipos necesarios para poner en funcionamiento este tipo de sistemas, se cuentan: • Termostatos o sensores. • Teclados que permiten un control manual del nivel deseado de temperatura. • Controladores de cortinas motorizadas, las cuales pueden aislar térmicamente las ventanas al descender. • Sensores de humedad y de CO2 para verificar si la calidad del aire es la correcta; de no serlo, se activan según el caso sistemas de extracción o ventilación.
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¿Cómo funcionan los sensores? Los termostatos o sensores de temperatura son el punto de partida de la red de dispositivos, pues en ellos se establece un punto de referencia o set point a partir del cual se envía la información a los controladores para ajustar las necesidades del ambiente. Los sensores registran la temperatura del lugar. Si esta coincide con el punto de referencia, el sistema reposa o se mantiene en su estado actual; si por el contrario los datos de temperatura están por encima o por debajo, los sensores envían comandos para activar el aire acondicionado o la calefacción. De la misma forma funcionan los sensores de humedad y CO2. En cuanto a los primeros, estos miden la humedad relativa de 0 a 100 % y envían el valor al controlador, el cual se encarga de disminuirla o incrementarla de acuerdo con el punto de referencia establecido. Al controlar la humedad relativa de un espacio se disminuye la propagación de virus o bacterias, así como se evita el deterioro de equipos. Por lo anterior se recomienda instalarlos, especialmente, en oficinas o salas de reunión con una alta concentración de personas y aparatos electrónicos sensibles a la corrosión. Los sensores de CO2, por su parte, miden las partículas por millón emitidas por las personas, equipos o motores, y envían la información a los sistemas de extracción o ventilación (según sea el caso) para mejorar la calidad del aire. Las altas concentraciones de dióxido de carbono pueden producir desde somnolencia hasta asfixia.
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¿Cómo funcionan los controladores? Cuando el termostato registra una temperatura mayor a los 21 °C, enciende el aire acondicionado, enfriando el ambiente hasta llegar de nuevo a los 21 °C; si registra una menor, hace lo mismo activando la calefacción. Básicamente es un ciclo de control cerrado que mide y compara constantemente el estado actual de la temperatura con el punto de referencia. Si este último coincide con la medida del sensor, el controlador no ejecuta ninguna acción; si no lo hace, los dispositivos empiezan a trabajar hasta que la temperatura real llegue al punto de equilibrio deseado. Si se trata de humedad o niveles de CO2, el sistema opera de la misma forma.
Cuando se logra el confort térmico, la productividad de las personas aumenta como resultado de ambientes óptimos para trabajar en los que se reduce la posibilidad de contagio de virus y, de paso, se prolonga la vida útil de los equipos. Los sistemas HVAC se recomiendan en espacios cerrados con importantes concentraciones de personas y, especialmente, en zonas cálidas. Los sistemas de persianas con seguimiento solar son otra alternativa para regular la temperatura. Su funcionamiento se basa en cortinas o persianas motorizadas controladas por las coordenadas del lugar, la ubicación geográfica de la fachada del edificio, y la hora de puesta y salida del sol.
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Ventajas del confort térmico Si los niveles de temperatura de una oficina son altos, el calor producirá cansancio y deshidratación en los trabajadores, lo que genera desconcentración. Si ocurre el caso contrario y los espacios son muy fríos, el cuerpo concentrará toda la energía en recuperar la temperatura, dejando muy poca para realizar correctamente otras tareas y abriendo la posibilidad de cometer errores. Por lo tanto, mantener una temperatura ambiente equilibrada y una calidad de aire óptima en zonas interiores es clave para que el trabajo se efectúe de manera eficiente. En este sentido, un estudio hecho por la Universidad Tecnológica de Helsinki y el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley de Estados Unidos confirma la relación entre la temperatura y la productividad de una persona: por cada grado centígrado que aumenta la temperatura entre los 24 y 32 °C, el rendimiento disminuye un 2 %. En contraste, si la temperatura se mantiene entre los 21 y 23 °C, no se evidencia ningún efecto.
Así pues, el confort térmico, además de ser una estrategia para mejorar la calidad de vida de quienes ocupan un espacio, también es una solución que reduce los costos de operación y mantenimiento, y una herramienta para mitigar el impacto ambiental que trae consigo el uso de energía eléctrica.
Desempeño relativo
Este gráfico ilustra la relación entre las dos variables, ubicando el rendimiento
máximo en 1. Es evidente que por debajo de los 21 °C y por encima de los 23 °C, la productividad empieza a decaer.
Compuesto ponderado Tamaño de la muestra ponderada No ponderado
Temperatura (°C)
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“Imaginemos un ventilador que solo puede encenderse a su mayor velocidad”, afirma William Mariño Lozano, ingeniero de Soluciones de Schneider Electric. “Si a este se le agregan un sensor y un controlador que maneja la velocidad de acuerdo con la temperatura que reporta el sensor en el espacio, no tiene que trabajar todo el tiempo al 100 %. La eficiencia energética se da al no desperdiciar energía en enfriar un espacio que ya alcanzó su temperatura de confort”.
si el edificio cuenta con un sistema HVAC, la implementación de un sistema de control con KnX puede ir desde uno hasta más de cien millones de pesos. El tamaño del lugar, la cantidad de zonas de control independientes, entre otros aspectos, determinan el precio final.
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KnX: estándar abierto Este modelo de comunicación permite que cualquier marca o fabricante acceda al protocolo, solo basta con consultar y solicitar a la organización KNX la información técnica que debe implementarse en el desarrollo de los dispositivos (compatibles con el estándar internacional). De esta forma el cliente puede escoger entre las diferentes alternativas ofrecidas por el mercado para equipar el sistema de HVAC y de iluminación, y los más de 7000 grupos de productos que incluyen gestión de energía, detección de incendios, sistemas de monitoreo, entre otros, sin preocuparse por resolver problemas de comunicación entre ellos. En la actualidad, más de 350 fabricantes producen equipos bajo este protocolo. Si bien lo más sencillo es realizar la implementación en obras nuevas –pues el sistema se integrará desde la etapa de diseño–, también pueden instalarse equipos en
edificaciones comerciales y residenciales ya construidas con una red de protocolo KNX, circunstancia que no generará remodelaciones importantes. Por ejemplo, si en las instalaciones de unas oficinas ya existen sistemas de aires acondicionados centralizados sin control, se ubica entonces una red de equipos para controlarlo, en algunos casos utilizando dispositivos inalámbricos.
Costos El tiempo y costo de una adecuación en obras antiguas depende, entre otros factores, de la disponibilidad horaria para realizar el trabajo, el tamaño del lugar y la cantidad de dispositivos. Si se trata de un lugar pequeño, la adecuación puede tomar una semana, mientras que en espacios de gran magnitud puede requerirse hasta un año de ajustes –considerando restricciones de horario y un cronograma de etapas por pisos–.
este caso se requiere que el fabricante del protocolo cerrado cuente con un traductor; sin embargo, esta conversión de datos, además de ser un proceso complejo, no garantiza resultados exitosos. En conclusión, los estándares abiertos permiten que tanto diseñadores como usuarios puedan escoger la tecnología más conveniente para su proyecto. Esto, además, asegura la funcionalidad del sistema por muchos años, pues si un fabricante decide descontinuar un producto, solo se necesita cambiar de proveedor a uno con un equipo que satisfaga la misma necesidad.
FUENTE Ingeniero William Mariño Lozano, jefe de producto Lighting Control de Schneider Electric.
Por el contrario, si la red estructurada es de protocolo cerrado, los equipos KNX de cualquier marca no serán compatibles. En
Presencia KNX ARGUS
Pulsador KNX
Presencia KNX ARGUS
Pulsador KNX
Control remoto de IR Distance 2010 Componente del sistema
Control de iluminación Control de presencia
Control de iluminación Control manual
Control de presencia
Control manual
Actuador de regulación universal KNX
Fuente de alimentación KNX
KNX
Unidad de control KNX 0-10 V
230 voltios 0-10 V 12 V Transformador
Iluminación de entrada, exposición y sala de conferencias
60
0-10 V
Fluorescente
0-10 V Resistencia Iluminación de oficinas y suelo
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