Monitoreo y control de aires acondicionados

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Además de registrar un aumento paulatino en los últimos años, la necesidad de brindar servicios más eficientes y confortables en equipos de climatización está ligada a la de mantener un control fino y automatizado en la operación. Para ello, es primordial que conozcas la enorme variedad de equipos, desde aquellos operados por un termostato hasta los de capacidad variable y gran eficiencia energética, así como los diversos componentes capaces de gestionarlos.

Karina Montes

Los sistemas de automatización HVAC ofrecen la versatilidad de monitorear y controlar todas las variables que afectan la calidad del aire en un determinado espacio, edificio o instalación. Esto brinda la capacidad de tener aire en óptimas condiciones en horarios preestablecidos, días festivos y eventos especiales, sin tener que preocuparse porque alguien esté al pendiente. Gracias a esto, se tendrá la certeza de que la energía no será desperdiciada, pues los equipos sólo funcionan en horarios y temperaturas establecidas. El sistema se acopla con un ordenador local y brinda la facilidad de ingresar remotamente desde cualquier computadora, tableta o smartphone, en los que se muestra la información y estados de los equipos. También permiten variar las condiciones actuales desde el sistema de gestión del sitio.

La plataforma puede ser sencilla o robusta, según las necesidades de cada cliente y de lo que se vaya a monitorear; no obstante, es necesario tener clara la información y que ésta sea útil, como el tipo de sensor a utilizar para recibir los datos precisos y ejecutar una gestión exitosa.

Variables y sistemas de control
HVAC es un término colectivo que se utiliza para referirse a toda tecnología de aire acondicionado. Como se sabe, su función es mantener de forma fiable los valores requeridos de temperatura, humedad y calidad del aire, con independencia de las fluctuaciones en el ambiente (zonas adyacentes, exteriores). Esto apoyado en la lectura de los siguientes sensores:

  • Humedad relativa interior y exterior
  • Temperatura exterior e interior
  • Equipos de confirmación, como amperímetros que permitan obtener los registros del número de encendidos de turbina y el número de ciclos de los compresores
  • Equipos de una sola etapa que funcionan con un ajuste estándar de encendido o apagado, mientras que los de dos etapas operan con capacidad media o completa. Con estas últimas se tienen beneficios adicionales de ciclos reducidos y cambios de temperatura. Esto aumenta el confort con una mayor eficiencia para los de velocidad variable, la cual coincide estrechamente con el requisito de carga. Si bien el dispositivo de velocidad variable puede tener un costo inicial más alto, la eficiencia operativa y protección del sistema mejoran a través de diagnósticos avanzados. Un sistema HVAC de velocidad fija sólo puede funcionar a aceleración máxima, mientras que uno de modulación puede tener dos o más velocidades. En términos de control del clima, esto significa que el de modulación proporcionará un acondicionamiento de aire constante que es proporcional a la necesidad de confort, en comparación con el método de todo o nada de velocidad fija. Los usuarios del servicio notarán esta diferencia más en las zonas que reciben el menor flujo de aire, lo que a menudo conduce a puntos calientes o fríos. Un sistema modulador puede proporcionar un flujo de aire más duradero y menos intenso que mantiene las zonas a una temperatura más precisa y permite a sus inquilinos tener un mejor control de la comodidad, con menos ciclos que una unidad de velocidad fija

La humedad es una variable importante para asegurar el confort y un control apropiado. La comodidad aumenta la sensación de calor que se siente en un ambiente y también puede provocar la sensación donde no se tenga esta característica. Debido a que la modulación de los sistemas HVAC es más constante, se pasa más aire por el sistema, lo que la elimina en el equipo y en el lugar.

¿Quién puede olvidar el dicho “no es el calor, es la humedad”? Esta última en menor proporción le permite al equipo de control aumentar el calor del termostato. Esto ahorra energía, sin diferencia en cómo se siente la temperatura del aire. Por ello, se deben mantener los niveles más bajos posibles, no más del 50 por ciento, durante todo el día. Un sistema de velocidad fija permite que la humedad relativa llegue al 60 por ciento, mientras que los sistemas de modulación no rompen el 50 por ciento.

Respecto a la variable de presión en los equipos de aire acondicionado existen dos categorías principales de controles: los de alta presión y los de baja. Éstos pueden ser individuales o combinados en uno solo y están diseñados para proteger el compresor.

Para los equipos de panel evaporativo es necesario controlar la temperatura y humedad durante todo el año, no sólo en verano o durante las olas de calor. La climatización evaporativa es totalmente válida como medio de enfriamiento en plantas industriales, granjas, invernaderos o todo local que requiera el enfriamiento con un aporte de humedad y un gasto energético mínimo, comparado con equipos de aire acondicionado.

Para este tipo de sistemas el control es más sencillo y puede realizarse ajustando un setpoint por zona de temperatura y humedad. En el caso de control por temperatura, se humedece el panel para reducir la misma del aire exterior dos o tres grados y asegurar una inyección fresca que disminuya dentro del espacio a acondicionar. Para esto se programa únicamente encender la turbina, pues mojar el panel sólo agregará más humedad a la zona y se mantendrán operando los equipos hasta que ésta se encuentre con un valor de 50 por ciento.

Es sustancial entender la importancia que tienen los sensores para obtener un control adecuado, ya que estos brindan una lectura de la operación en tiempo real de las unidades HVAC. Esto permite controlar el clima de las zonas de manera electrónica y más precisa; obteniendo así un mayor grado de exactitud en el rango de operación y evitando el sobretrabajo de los compresores, al reducir las horas de operación y, en consecuencia, el consumo de energía eléctrica. Con esto evitaremos tener funcionando los equipos para mantener un confort adecuado en las zonas a acondicionar.

Los principales beneficios de los sensores son poder detectar fallas, gracias a las lecturas de cada uno de éstos, como fallas en las turbinas, contactores pegados, niveles bajos de refrigerante, etcétera, porque este tipo de fallas derivan directamente en temperaturas fuera de los rangos establecidos.

Los sensores correctamente ubicados en el ducto para medir la temperatura que se está suministrando al inmueble, brindan lecturas precisas para un arranque y paro más eficiente. Además, permiten que no existan picos al mantenerla uniforme y, en consecuencia, no se consuma más energía eléctrica por sistemas encendidos durante un mayor tiempo, controlando así la carga térmica a abatir.

¿Por qué es importante monitorear y controlar los sistemas HVAC?
La principal razón es para diagnosticar el desempeño de las unidades. Esto se logra monitoreando la operación del aire acondicionado, definiendo las variables de control y priorizando aquellas que brinden la información necesaria para una adecuada toma de decisiones acerca de la gestión del mantenimiento correctivo y el equipo en operación. Lo anterior con apoyo de una serie de accesorios que registran los niveles del clima, presión y flujo de aire de los equipos en supermercados, almacenes de productos perecederos, hoteles y restaurantes. La eficiencia es un factor importante para determinar qué tan costosas serán las facturas mensuales.

Los servicios de monitoreo, control y gestión energética proveen ahorros significativos en la operación, mantenimiento preventivo y correctivo, al igual que para los servicios de agua, gas y electricidad, gastos que representan entre 15 y 25 por ciento del activo total.

Para implementar un sistema de gestión es necesario realizar un inventario de los dispositivos y cargas instaladas, pero también de las horas de operación, a fin de determinar aquellos sistemas que demandan un mayor consumo energético, mediante mediciones de corriente, voltaje, factor de potencia, kWh, kW diario, kW mensual. Con esto también se logrará tener los históricos de consumo de un año atrás.

Una vez determinados los usuarios de mayor consumo, se obtienen patrones de gasto, horas de operación y periodos de mayor ocupación. Éstos ayudarán a implementar medidas de ahorro, como peak shaving, setpoint de día y noche, de acuerdo con la temperatura ambiente (verano – invierno), desconexión de cargas de bajo impacto mediante el establecimiento de límites de consumo por día y por mes, gracias a alarmas configurables de alto consumo de energía.

Análisis e interpretación de datos
Éste sirve para determinar el gasto energético por usuario y obtener patrones de consumo y horas de operación de manera global.

El sistema de gestión genera estadísticas precisas de la ocupación de las instalaciones que permiten obtener un mayor conocimiento sobre el funcionamiento de los mismos. La ventaja es la configuración de envío de alarmas, como alta temperatura en zonas, a piso de ventas, falla en la confirmación de arranque de los equipos, alta humedad relativa, etcétera. Estos datos permiten realizar un análisis que se envía al personal de mantenimiento para corregir las fallas que no serían visibles en un corto plazo, si no se cuenta con un método de monitoreo. Algunas de las ventajas y requerimientos mínimos son:

  • Aumento de la productividad y flexibilidad, al tiempo de reducir los costos de operación, energía y de mantenimiento
  • Permiten desarrollar una mayor eficiencia y capacidades de toma de decisiones para tener una mejor comprensión de todas las instalaciones, usando una única interfaz de la operación de los equipos
  • Mejoran el confort para los ocupantes del espacio a acondicionar
  • Cumplen con las necesidades del tipo de instalación
  • Cuentan con soporte para dispositivos móviles y acceso por medio de un explorador web para una mayor productividad y respuesta
  • Generan registros de operación y consumo energético para ubicar los periodos de mayor demanda, de acuerdo con las necesidades de confort del espacio a acondicionar
  • Brindan reportes de diagnóstico en tiempo real que ayudan a una toma de decisiones acertada y enfocada al tipo de evento, pero también para la operación y mantenimiento
  • Permiten el acceso a toda la información recabada por el sistema de gestión de energía, en cualquier momento, para asegurarse de que todo funciona dentro de los parámetros establecidos

En conclusión, disponer de un sistema de monitoreo adecuado para los requerimientos demandados por el proyecto favorece en gran medida la obtención de ahorros en términos de consumo eléctrico y económico. Pero más allá de eso, garantiza que el funcionamiento del aire acondicionado se lleve a cabo con eficiencia, además de que los datos arrojados por el equipo de control permiten recabar datos de gran valor para la toma de decisiones.

 

Karina Montes. Ingeniera en Energía con más de seis años de experiencia en la industria desarrollando estrategias de ahorro energético y administración de sistemas de gestión. Actualmente es supervisora en servicios ProAct de Emerson  Commercial & Residential Solutions.




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