Desde que Warren Johnson (quien fundó la empresa que eventualmente se convertiría en Johnson Controls) desarrolló el termostato de cinta bimetálica mecánica a fines del siglo XIX, hemos buscado maneras de optimizar nuestro confort interior. Si bien la simple regulación de la temperatura fue sin duda una maravilla cuando se inventó, la tecnología para edificios inteligentes de la actualidad puede controlar no solo la temperatura, sino también interactuar con la iluminación, los dispositivos de calidad de aire interior, los sistemas de seguridad y más.
A nivel residencial, los controladores como Google Home o Home Assistant pueden ser adecuados. No obstante, a mayor escala, las soluciones de control para edificios inteligentes se han estado desarrollando desde antes de que existiera Google, o incluso Internet tal como la conocemos hoy. Estos controles sofisticados se pueden usar para mantener a los ocupantes en el interior cómodos, seguros y saludables. Además, todo esto es posible mientras se ahorra energía y costos de mantenimiento.
Tres niveles de control para edificios inteligentes
Por lo general, los controles de equipos para edificios inteligentes se dividen en tres capas distintas:
• Controlador de la unidad: el paquete de firmware y hardware incorporado o adyacente que controla una sola máquina directamente. Este dispositivo (por ejemplo, un controlador de HVAC) puede comunicarse con el hardware de supervisión para recibir instrucciones de nivel superior y coordinación con otra maquinaria.
• Controlador de supervisión: controla un paquete de firmware y hardware para una entidad general, generalmente un solo edificio. Estas unidades se asemejan a un PLC industrial y se comunican con diferentes controladores de unidades. Pueden coordinarse entre hardware como sistemas HVAC y unidades VAV (volumen de aire variable), e incluso sistemas de iluminación y seguridad. Dichos sistemas de edificios inteligentes pueden monitorear fallas en los equipos y problemas de mantenimiento predictivo. Además, pueden permitir que los técnicos se conecten de forma remota para ayudar a diagnosticar y corregir fallas.
• Controles de nivel empresarial: van más allá de un solo edificio y pueden abarcar una serie de controladores de supervisión (repartidos en un campus industrial, una universidad o incluso un área geográfica amplia) que pueden comunicarse a través de controles de nivel empresarial. A diferencia del hardware de supervisión y de la unidad, por lo general los controles de nivel empresarial no toman la forma de un controlador físico dedicado, sino que funcionan como una aplicación web basada en la nube. Esto le da al personal de nivel empresarial una imagen general y de alto nivel sobre el funcionamiento de los edificios y, al mismo tiempo, les permite profundizar mucho más.
Beneficios de eficiencia energética y mejoras futuras Si bien los controles de nivel empresarial y de supervisión parecen impresionantes, también pueden facilitar el ahorro de costos y energía en el mundo real. Si un controlador de supervisión opera no solo sobre el sistema de HVAC, sino también sobre la iluminación, los sensores de ocupación y los sensores de calidad del aire interior, se puede confeccionar una imagen general del edificio y actuar en consecuencia. Por ejemplo, si las personas ocupan determinadas oficinas, pero no otras, un controlador de supervisión podría cerrar el flujo de aire de HVAC hacia las habitaciones desocupadas, al mismo tiempo que apagaría las luces para reducir aún más el consumo de energía. En respuesta a las habitaciones cerradas, el ventilador de HVAC podría disminuir su velocidad para adaptarse a las menores necesidades generales de flujo de aire. La cantidad de aire exterior que ingresa también podría ajustarse para mantener el nivel apropiado en función de la cantidad de personas en el interior. A nivel empresarial, el monitoreo remoto de equipos permite reacciones inmediatas a problemas, sin necesidad de personal en el sitio. El monitoreo a nivel empresarial también resulta ideal para la planificación a largo plazo, lo que permite a los propietarios de edificios ver cómo funcionan las inversiones en eficiencia o el mantenimiento predictivo a lo largo del tiempo.
Mantenimiento predictivo y remoto para edificios inteligentes
En definitiva, si una máquina no recibe un mantenimiento óptimo, esto puede tener un efecto muy perjudicial en la eficiencia. Una configuración de control de nivel de supervisión o incluso empresarial les permite a los técnicos monitorear los niveles ambientales en comparación con las entradas del sistema para determinar si hay una degradación en el rendimiento con el transcurso del tiempo. Esto podría indicar la necesidad de un reacondicionamiento. Los datos de los sensores de mantenimiento predictivo (por ejemplo, un acelerómetro utilizado para detectar la vibración de las máquinas) podrían usarse con la ayuda de un modelo basado en IA para determinar si se necesita mantenimiento antes de que se produzcan averías.
Una vez que se determine que es necesario intervenir, ya sea a través de métodos predictivos o debido a que el mantenimiento se "programa por sí mismo" a través de averías, los técnicos externos pueden conectarse de forma remota para encontrar el problema específico. Por ejemplo, si falta presión en un conducto de aire aunque la velocidad del ventilador esté al máximo, un técnico (a menudo con un contrato de mantenimiento a largo plazo a través de un proveedor de equipos) podría recomendar que se reemplace una correa debido a un posible deslizamiento. Entonces, un técnico de mantenimiento interno general puede efectuar este reemplazo, lo que ahorraría la visita de un costoso especialista.
Los estándares abiertos allanan el camino para la interoperabilidad
Fabricantes como Trane, Johnson Controls, Automated Logic y Siemens tienen sus propios sistemas de programación patentados a nivel del controlador de la unidad, así como opciones de supervisión y de nivel empresarial. Si un fabricante de hardware satisface sus necesidades y usted está satisfecho con los precios (y confía en que lo estará en el futuro), dicho sistema podría funcionar muy bien y tal vez ahorrarle dolores de cabeza de instalación y mantenimiento.
Al mismo tiempo, la tecnología rara vez permanece igual, y una empresa que satisfaga sus necesidades actuales puede no ser la solución óptima en el futuro. La buena noticia es que la mayoría de los sistemas modernos pueden trabajar juntos bajo un protocolo llamado BACnet o red de control de automatización de edificios. El protocolo BACnet proporciona una forma estándar de representar las funciones del dispositivo, si están definidas en una máquina en particular.
El protocolo BACnet se propuso por primera vez en 1987 y se publicó en 1995, lo que le dio más de 25 años para propagarse por toda la industria. Es un estándar ANSI/ASHRAE y también se publica conforme a las normas ISO. Los proveedores de equipos suelen recomendar con gusto el uso de este estándar interoperable y, dado que BACnet es un estándar abierto, los sistemas de control se pueden construir específicamente en torno a este. Por ejemplo, Tridium produce controladores y software que pueden interactuar con una amplia variedad de controladores de unidades a través de BACnet.
Sistemas para edificios inteligentes: Un futuro abierto y eficiente
Independientemente de que sea el propietario de un solo edificio, supervise una variedad de edificios o alquile un espacio a un propietario, el futuro parece ser más eficiente, cómodo y libre de mantenimiento (no planificado) que nunca. Los estándares abiertos tal vez generen más avances y competencia entre los proveedores y, en última instancia, una mayor comodidad y costos más bajos para los usuarios finales (aquellos de nosotros que pasamos la mayor parte de nuestro tiempo en interiores).
Gracias a Brian Stortz, gerente de energía con certificación de AEE, por su aporte en este artículo.
