Los automóviles eléctricos, la energía verde y los productos electrónicos de consumo: estas tres aplicaciones (y muchas otras) están experimentando una revolución por las nuevas tecnologías. El mundo construido (casas, fábricas, oficinas, negocios, etc.) está un poco rezagado en comparación. Este artículo explora cómo los controladores de edificios basados en 10BASE-T1L de Analog Devices comienzan a ayudar a los operadores a lograr nuevos objetivos de sostenibilidad y eficiencia.
Los operadores de edificios buscan tecnologías que les permitan lograr objetivos de sostenibilidad y eficiencia energética, aprovechando los datos operativos para optimizar sistemas como calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC, por sus siglas en inglés) e iluminación. Para capturar plenamente el valor de esos datos, serán cruciales los sistemas avanzados de conectividad y control. En este artículo se destacan los beneficios de utilizar controladores digitales directos (DDC, por sus siglas en inglés) Ethernet, también conocidos como controladores de edificios, en sistemas de gestión de edificios (BMS, por sus siglas en inglés) y se explica cómo el protocolo 10BASE-T1L se puede adaptar a una arquitectura de BMS típica.
Con su tasa de transferencia de datos de 10 Mbps, compatibilidad con diversas topologías y alimentación mediante un cable de par trenzado único, el 10BASE-T1L proporciona conectividad Ethernet perfecta a controladores DDC y nodos periféricos en configuraciones de punto a punto, anillo y red de línea. Ofrece control en tiempo real y supera las limitaciones de los protocolos anteriores, mientras que es compatible con un número prácticamente ilimitado de nodos periféricos. Su capacidad para transmitir datos a largas distancias de hasta 1 km lo convierte en una solución de modernización ideal para los BMS existentes, ya que puede reutilizar el cableado de par trenzado único existente. Sus características eliminan la necesidad de puertas de enlace que consumen mucha energía, lo que permite una conectividad perfecta de la periferia con la nube. Esto lo convierte en un recurso valioso para aquellos interesados en la tecnología de BMS más reciente, al capturar nuevos conocimientos sobre el funcionamiento de su edificio y en el potencial de optimizar la eficiencia energética.
Los sistemas, sensores periféricos inteligentes y actuadores proporcionan eficiencias operacionales que generan mejoras sostenibles a largo plazo en la gestión de edificios. Esta información práctica reduce el consumo de energía, crea entornos más seguros y aumenta la comodidad de la ocupación, lo que conduce a una mayor productividad y un futuro más ecológico.
DDC habilitado para T1L
Los sistemas DDC son esenciales para la gestión de edificios modernos, ya que permiten el monitoreo y control en tiempo real de varios sistemas de un edificio. A medida que avanza la tecnología, los sistemas DDC conectados a Ethernet se generalizarán, lo que mejorará aún más la eficiencia y la seguridad de los edificios. El conmutador de dos puertos ADIN1100 PHY, ADIN1110 MAC PHY y ADIN2111 de Analog Devices son soluciones ideales para agregar 10BASE-T1L a un sistema DDC. Esta tecnología permite la transmisión de valores de proceso, información de configuración, actualizaciones de software y diagnóstico, lo que facilita la gestión y el mantenimiento de los sistemas de edificios. Con una longitud de cable de hasta 1 km, el 10BASE-T1L está equipado con funciones de diagnóstico que permiten una resolución rápida y eficiente de cualquier falla en el sistema.
La integración de 10BASE-T1L con pilas de software como Modbus IP y BACnet IP proporciona una solución integral para sistemas de automatización industrial, lo que facilita la recopilación eficaz de datos, el control de dispositivos y el monitoreo del sistema. La Figura 1 destaca cómo los productos 10BASE-T1L se pueden incorporar a los controladores de sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado, y a los controladores de habitaciones para comunicarse con varios controladores de habitaciones o de edificios en una topología de anillo o de línea.
Para obtener una comprensión integral y una exploración en profundidad de los controladores de edificios conectados mediante Ethernet y la tecnología de ADI, recomendamos ver este video educativo. Este video ofrece información y conocimientos valiosos sobre los avances y desarrollos más recientes en este campo.
Uso: Controlador VAV habilitado para T1L en sistema de HVAC
Definición de VAV
Un sistema de volumen de aire variable (VAV) es un dispositivo/controlador de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC, por sus siglas en inglés) común que se utiliza en edificios de oficinas modernos con varios sistemas que normalmente se instalan en diferentes zonas/áreas para mantener niveles de temperatura cómodos. Permite que diferentes zonas funcionen a diferentes temperaturas al utilizar el mismo sistema de ventilación y variar el volumen de aire que se suministra al mantener la temperatura constante. Para garantizar la ventilación adecuada, los sistemas VAV utilizan programación DDC, que calcula y ordena los ajustes necesarios de las compuertas.
Los controladores de zona VAV programables modernos incluyen un actuador integrado y mantienen la temperatura de la zona al operar el ventilador del terminal y regular el flujo de aire acondicionado hacia el espacio. Proporcionan funciones de control dedicadas para terminales de caja de ventilador en paralelo, de conducto único y terminales de caja de ventilador en serie con calor modulante. El controlador se compone de dos bloques principales: el actuador de compuerta y un DDC programable integrado. También es compatible con la interfaz de diferentes sensores necesarios para ajustar de manera correcta el volumen y monitorizar la calidad del aire en aplicaciones VAV. El controlador de zona VAV programable puede medir y mostrar la temperatura de la zona, detectar ocupación, medir la temperatura del conducto, medir la temperatura del aire de descarga, medir la humedad de la zona y las determinaciones del punto de rocío, detectar niveles de CO2 y controlar la velocidad del ventilador de la caja AV. El uso de controladores 10BASE-T1L en edificios grandes, como aeropuertos, puede proporcionar una eficiencia energética y una calidad del aire interior óptimas, mientras que reduce los costos de mantenimiento y operacionales.
Figura 1: Un controlador de edificio habilitado para T1L.
Ejemplo de caso de uso en edificios grandes
Para este uso, nos centraremos en un área específica de un aeropuerto, como se ilustra en la Figura 2. Sin embargo, es importante tener en cuenta que el sistema VAV y los algoritmos de control que se describen aquí también se pueden aplicar a otros edificios grandes. Esta área tiene dos habitaciones y el sistema VAV emplea cinco sensores y actuadores colocados en diferentes ubicaciones a lo largo de los conductos de la misma área. En la primera habitación se emplean dos actuadores (D1 y D2), un sensor de temperatura (S1) y un sensor de presión (S2). S1 y S2 están en el conducto de aire de suministro cerca de la terminal, y usan D2 como compuerta de aire de escape y D1 como compuerta de aire fresco para controlar el flujo de aire de la habitación.
De manera similar, en la segunda habitación, se emplea la misma cantidad de sensores y actuadores (D3, D4, S3, S4), pero debido a la carga adicional en la habitación, se agregan un sensor de CO2 (S5) y un actuador adicional (D5) en el conducto de aire de retorno para brindar un mejor control del flujo y la calidad del aire. La unidad de control VAV usa algoritmos de bucle de control para monitorear y controlar los sensores y actuadores. Modula la posición de la compuerta según las lecturas de los sensores de temperatura y presión, y luego actúa en base a su programación. Por ejemplo, si la temperatura cambia en la habitación uno, la unidad VAV comenzará a abrir y cerrar las compuertas D1 y D2, lo que provoca un cambio de presión en el conducto de aire de suministro, lo que se puede detectar mediante el uso de S2. Si la presión aumenta, la unidad VAV notará ese cambio y ralentizará el ventilador que se encuentra en la unidad de manejo de aire (AHU, por sus siglas en inglés).
Todos los sensores están conectados en una topología lineal y se instalan en diferentes lugares de los conductos. Cada compuerta se conecta de manera directa desde la unidad VAV mediante el uso de una topología punto a punto. La infraestructura existente está muy limitada debido a las restricciones de la longitud del cable, la impedancia, el espesor y, lo más importante, la resistencia del bucle de CC del sistema. Sin embargo, para solucionar estos problemas, se pueden utilizar controladores DDC 10BASE-T1L para brindar control en tiempo real de una red de sensores y actuadores a lo largo de 1 km mediante el uso de solo un par de cables trenzados.
Adicionalmente, el actuador del dispositivo de ajuste 10BASE-T1L se puede configurar de manera remota para ajustar el tiempo de funcionamiento y la posición de la compuerta a un punto de ajuste mínimo. También se puede usar para evaluar la compuerta en caso de falla. El sistema VAV es una potente herramienta para mantener un ambiente cómodo en grandes edificios como los aeropuertos. Al utilizar sensores y actuadores instalados en diferentes ubicaciones, la unidad VAV puede modular el flujo y la calidad del aire para mantener una temperatura y presión constantes. Con la ayuda de tecnología avanzada como los controladores DDC 10BASE-T1L, el sistema de HVAC se puede controlar y mantener mientras que proporciona valiosos ahorros de energía para mejorar la eficiencia.
Figura 2: Un controlador VAV habilitado para T1L.
Conclusión
La adición de 10BASE-T1L al controlador del edificio elimina la necesidad de puertas de enlace complejas que consumen mucha energía y mejora el BMS al proporcionar control en tiempo real de sensores y actuadores a larga distancia mediante la utilización de un cable de par trenzado único. Los controladores de edificios pueden lograr un mayor alcance con una cantidad prácticamente ilimitada de dispositivos periféricos, según el rendimiento y los requisitos de la red. Los controladores de edificios habilitados para 10BASE-T1L también pueden monitorear las fallas de la red y definir problemas de cableado mediante funciones de detección de fallas y diagnóstico de cables.
Ver Productos relacionados
Ver Productos relacionados
Ver Productos relacionados
