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SISTEMAS HVACR Funcionamiento, Mantenimiento Y Control Basado En El Internet De Las Cosas
Por: Lic. Roberto Rojas D. / Con información de: ASHRAE, EnOcean GmbH., Zigbee. / Imágenes: Dreamstime.
La industria del control de la temperatura que engloba refrigeración, aire acondicionado, ventilación, calefacción y automatización (HVACR por sus siglas en ingles) experimenta grandes avances a vertiginosas velocidades sobre todo en el área de control, monitoreo y ejecución de procesos. Por ello es importante conocer como el Internet de las Cosas (IoT por sus siglas en ingles) beneficia directamente a los involucrados en el correcto mantenimiento de estos sistemas ya sea para conservación o confort.
Comenzare mencionando la importancia que engloba el concepto de Internet de las Cosas abarcando una red de equipos conectados al internet que recaban datos y los analizan para posteriormente tomar acciones todo ello mediante el uso de sensores y algoritmos, entre los usos más comunes en este campo encontramos el monitoreo de almacenes refrigerados, vitrinas y cámaras frigoríficas en supermercados, además de otros grandes usuarios comerciales como centros de datos, instalaciones industriales, hospitales, universidades, oficinas, edificios inteligentes así como tiendas de conveniencia. En todas estas instalaciones el manejo, control y consumo sustentable de la energía es indispensable y ello se logra con un perfecto mantenimiento preventivo y/o correctivo de los sistemas de misión critica a través del diseño, la instalación, la optimización, detección y mantenimiento a distancia derivando en un acelerado servicio y reparación in situ de equipos y sistemas.
El IoT proporciona a los técnicos de servicio herramientas graficas y electrónicas de monitoreo en tiempo real que provee visibilidad de los sistemas y alertas en tiempo real a través de los dispositivos móviles sobre situaciones de problema en el funcionamiento, uso o ahorro de energía en un sistema. Ante cualquier alarma el equipo de técnicos especializados pueden de manera remota, a través de Apps instaladas en sus dispositivos móviles, ejercer acciones correctivas a estos problemas.
Mediante el monitoreo y control de los equipos HVACR conectados al IoT se ha pasado de simples sistemas mecánicos a un modelo de software de servicio avanzado que permite un monitoreo perfecto de todo el equipo, como una analogía podríamos ejemplificar un viejo automóvil de hace 20 años Vs. Un automóvil de nueva generación donde todo su funcionamiento y control esta basado en sensores que aportan datos de funcionamiento en tiempo real y de ellos se derivan acciones de prevención y control que transforman al vehículo en un sistema altamente eficiente por ejemplo en situaciones vitales como salir del carril con peligro de colisión o simplemente por una llanta con baja de presión. Además de este beneficio el IoT proporciona una reducción real en el consumo energético de los equipos debido a una calidad del aire interior perfeccionada gracias a un control proactivo 24/7 gracias al uso de sensores de datos y algoritmos inteligentes que ejercen de manera automática las correcciones a la fluctuación en la calidad del aire interior en tiempo real.
Además de los beneficios que el IoT brinda a los sistemas HVACR conectados encontramos claros ejemplos de cómo estos sistemas interactúan con otros sistemas presentes en instalaciones como los de iluminación para incrementar el confort en un espacio determinado, por ejemplo en una sala de juntas dentro de un edificio inteligente el sistema de aire acondicionado conectado a un hub donde también se encuentran conectados los sistemas de A/V, los de iluminación y los sistemas de persianas automáticas, pueden mediante el uso de sensores de temperatura, acceso y control, reconocer cuando ha comenzado una reunión y ajustar los sistemas de acuerdo al numero de ocupantes de la sala y las condiciones de uso de la misma.
Los beneficios que brinda el IoT en la industria HVACR no se limitan al monitoreo, control y mantenimiento preventivo y correctivo ya que sus beneficios pueden originarse desde el momento mismo del diseño de nuevos sistemas lo cual se optimiza mediante el modelado en 3D y la realidad aumentada agilizando la velocidad en diseño y procesos de fabricación a la medida evitando de esta manera tiempos muertos entre el diseño, fabricación e implementación de nuevos sistemas.
Para su funcionamiento los sistemas y equipos interconectados mediante sensores basan su comunicación en múltiples protocolos usando tecnologías como Bluetooth, BACnet o WiFi, en edificios inteligentes los sensores basan su interconexión en protocolos como Enocean y Zigbee, estos sensores en una instalación pueden llegar a ser miles y para un funcionamiento 24/7 requieren de energía ininterrumpida, ello elevaría los consumos requiriendo de instalaciones de conexión a la red eléctrica extensas o al uso de baterías poco eficientes en cada sensor, por ello protocolos como Enocean proporcionan tecnología inalámbrica de recolección de energía a cada uno de los sensores los cuales son energéticamente auto alimentados mediante módulos inalámbricos de captación de energía que convierten la energía cinética, solar o térmica en energía eléctrica, esto aunado a circuitos electrónicos con ultra bajo consumo de energía permiten la correcta comunicación inalámbrica en importantes radios de distancia sin la presencia de interferencia. En las instalaciones el uso de esta tecnología en los sensores coadyuva a un uso eficiente de la energía y a bajos costos operativos, en los retrofits y el mantenimiento de sistemas los actuadores y sensores bajo este esquema de comunicación y control permiten su instalación en prácticamente cualquier parte del sistema sin modificar o afectar su diseño.
En el caso del protocolo Zigbee la interconexión de sensores y actuadores es abierta y transparente entre diferentes fabricantes lo cual permite una perfecta interoperabilidad y muchos de los sensores admitidos en este protocolo basan su alimentación eléctrica en la auto alimentación o bien en el uso de baterías ultra eficientes, auto recargables y libres de mantenimiento de por vida.
En este campo de operación y control de sistemas, instalaciones y equipos HVACR el IoT y el uso del Cloud Computing permite con un clic a los técnicos de mantenimiento corregir problemas presentes o potenciales en cualquier parte del mundo, donde un gesto significa la ejecución de un proceso transformando las instalaciones conocidas en entornos “inteligentes” conectadas a Internet y entre sí.
El IoT transforma a los sistemas HVACR en dispositivos inteligentes, que interpretan y miden su entorno, y responden en consecuencia para maximizar la experiencia de los usuarios mientras optimizan la eficiencia y la vida útil del producto mediante un correcto mantenimiento preventivo y correctivo. El IoT convierte "cosas" en sensores. Del mismo modo que los autos mismos pueden convertirse en sensores de las modernas autopistas inteligentes, que capturan y comunican datos sobre el clima, las condiciones de las carreteras y la calidad del aire, los sistemas y equipos HVACR en las instalaciones pueden convertirse en sensores incrementando la eficiencia de la instalación.
Para concluir citaremos en cinco puntos las principales características que el IoT ha venido a proporcionar a los sistemas HVACR:
1. Monitoreo en tiempo real: Los sistemas y equipos miden y ofrecen parámetros de funcionamiento y eficiencia en tiempo real, dando una imagen clara y precisa de su desempeño, e identificando cualquier problema para una corrección inmediata.
2. Mantenimiento preventivo: En lugar de dar servicio arbitrario a los productos en periodos fijos, el IoT permite que los problemas se identifiquen antes de que se conviertan en importantes problemas, ahorrando en costos de reparación y aumentando la vida útil de los equipos.
3. Diagnóstico remoto: Cuando ocurren problemas, gran parte de ellos se pueden diagnosticar de forma remota, lo que ahorra tiempos perdidos en llamadas por parte de los usuarios.
4. Eficiencia incrementada: Este termino se refiere al uso no continuo de diferentes sistemas y equipos no esenciales que no requieren de un funcionamiento constante, lo que deriva en resultados óptimos, ya sea manteniendo la temperatura ambiente adecuada o eliminando contaminantes del aire, mientras que utilizan una fracción de la energía que seria utilizada si estuvieran funcionando de manera ininterrumpida, por ejemplo, en una instalación de aire acondicionado el uso de la eficiencia incrementada puede mediante el uso de sensores y actuadores disminuir el flujo de ventilación cuando no hay nadie dentro del local, ahorrando una gran cantidad de energía.
5. Interoperabilidad y protocolos de comunicación: La funcionalidad del IoT brinda a los sistemas y equipos HVACR el poder de comunicarse, compartir datos entre sí, y procesar esos datos para que funcionen de manera más inteligente y eficiente, lo que genera una eficiencia óptima en una instalación. Cada día la idea de productos independientes que trabajan de manera aislada se va quedando en el pasado.
