Tecnologías de Industria 4.0 y Transformación Digital aplicada en Automatización de Edificios

Mario Agreda Santiago
AT Automation México
mario@atautomation.com.mx
Presidente Comité Automatización de Edificios ISA Sección México

Resumen: Este articulo va orientado al entendimiento del uso de las tecnologías emergentes de la Industria 4.0 (IoT, EdgeComputing, Realidad Aumentada, Inteligencia Artificial, Cloud, Bigdata, Ciberseguridad) aplicadas para edificios Inteligentes (Edificios Automatizados) y como estas aportan al incremento de eficiencia, ahorro en costes de operación/ mantenimiento, asi como detección y atención y solución temprana de fallas.
Colocaremos especial énfasis en las tecnologías de Internet de las Cosas que son la base para la recolección de información y como estas se interconectan a los sistemas de control de climatización, iluminación, energía, incendio, entre otros mediante protocolos de comunicación estandarizados como son Bacnet, KNX, Modbus, LON para envió de información a servidores locales y/o en la nube con el fin de brindar acceso remoto a múltiples usuarios con necesidades diferentes tanto de información que les apoye a ser más optimo el mantenimiento así como operación eficiente de la edificación. Inclusive como los proveedores de servicios pueden explotar dicha información para dar un soporte post venta más eficiente sacando el máximo provecho a la transformación digital de los sistemas.

LA AUTOMATIZACIÓN TRADICIONAL DE EDIFICIOS

Los edificios modernos son estructuras complejas con muchos aspectos. Esto es cierto si el edificio es una torre de oficinas, un centro comercial, un edificio de infraestructura publica o un edificio habitacional.

Por ejemplo, cada edificio moderno contiene un sistema completo de distribución de agua, y algunos incluso mantienen instalaciones de tratamiento y eliminación de agua dentro de ellos. Estos sistemas requieren instrumentos como medidores de flujo, sensores de nivel, transmisores de presión, analizadores de química húmedad y un conjunto completo de controladores.

Estos controladores enviarán señales a válvulas, unidades de frecuencia variable y otros elementos de control final, ya sea mediante cableado analógico o, más probablemente, protocolos de red digital como son KNX, Bacnet, Modbus, LonWoxs, ya sea con cable o inalámbrico.

La temperatura, la humedad y la iluminación también deben controlarse y controlarse en cualquier edificio moderno asi mismo los controles de incendios y la gestión de alarmas son importantes.

Cualquiera que esté a cargo de un edificio moderno, que sea Facility Manager, operador o trabajador de mantenimiento, está trabajando con algunos de los sistemas de automatización más complejos jamás diseñados.

Tan solo los sistemas  para operar controladores de aire y sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) son extremadamente complejos e incluyen estrategias de control avanzadas por lo tanto dentro de los edificios también se implementan estrategias de control retroalimentado como PID, controles cascada e incluso control difuso.

SISTEMAS DE GESTIÓN DEL EDIFICIO (BUILDING MANAGEMENT SYSTEM)

En el ámbito de la industrial existen sistemas SCADA que recolectan y centralizan la información de todos los procesos y maquinaria convirtiéndose en una herramienta que aporta a la optimización de la producción.

Los edificios no son la excepción ya que existen sistemas aislados como son los sistemas de climatización, sistemas de Movilidad (Escaleras, elevadores), sistema de detección y supresión de incendios, sistemas de bombeo de agua, calderas, iluminación, entre otros por lo tanto asi como en el caso de Industria se requiere de manera imperativa digitalizar y sobre todo centralizar la información.

La plataforma central basada en software es típicamente llamada “BMS” Building Management System la cual integra a los diversos sistemas del edificio mediante la infraestructura de comunicaciones del edificio y haciendo uso de protocolos de comunicación digitales estándar (Bacnet, Lon, KNX, Modbus, Dali, etc.)

El principal objetivo  de un BMS es garantizar que todos los sistemas del inmueble funcionen en conjunto y brinda la capacidad de coordinar, organizar toda la información de manera lógica y centralizada permitiendo acceder a dicha información mediante displays gráficos intuitivos, visibilidad de alarmas y eventos en tiempo real y sobre todo tener herramientas de registro histórico para analítica de datos, reporteo y toma de decisiones eficientes, por ejemplo; para ahorrar energía en los sistemas de climatización e iluminación sin sacrificar confort para los usuarios, detectar conatos de incendio de una manera eficaz así como detectar problemas en los sistemas de movilidad y seguridad de la infraestructura

Cuando las instalaciones son monitoreadas y controladas de manera integrada se crea un ambiente de trabajo mucho más confiable, Además, la eficiencia introducida a través de la automatización permite que el equipo de administración de las instalaciones del edificio adopte prácticas más sostenibles.

LA INDUSTRIA 4.0 APLICADA EN EL SECTOR DE LA CONSTRUCCIÓN

Industria 4.0 es considerada como la cuarta revolución industrial, que consiste en la introducción de las tecnologías digitales. Estas tecnologías digitales tienen una implicación clave en la industria de la construcción, tecnologías tales como el Cloud,Edge Computing, Big data,  IoT, Realidad Aumentada implementadas de manera eficiente traen una verdadera revolución.

La base tecnológica de la Industria 4.0 es la conectividad y analítica de datos enfocada mejorar los procesos tradicionales. Un ejemplo claro de ello son las tecnologías para Hogares Inteligentes (Domotica) orientadas al confort y ahorro de energía dentro de los hogares, otra de las aplicaciones son los sistemas de redes eléctricas inteligentes (SmartGrids).

Gracias a la integración y adopción de las tecnologías de la Industria 4.0  los edificios pueden crear sistemas en tiempo real verdaderamente inteligentes, orientados a garantizar a los ocupante del inmueble los servicios de temperatura, iluminación, seguridad y confort disminuyendo la huella de carbono de las edificaciones producida por consumos energéticos excesivos, así mismo la predicción de fallas en sistemas críticos para la operación normal de la infraestructura.

De esta forma los administradores pueden tomar decisiones tempranas evitando sobrecostos operacionales y tiempos de parada inaceptables en operación.

EL INTERNET DE LAS COSAS Y SUS BENEFICIOS EN LA EDIFICACIÓN

El Internet de las Cosas (IoT) se han anticipado a los profundos cambios que están por venir en el control y la gestión de infraestructuras y edificios.

La entrada de la tecnología de sensores y la conectividad en la gestión de edificaciones no constituye una novedad, pues ya hace algunos años que los sistemas BMS (Building Management Systems) dotados de software y hardware realizan la supervisión y el control de ciertas edificaciones emblemáticas, definiendo lo que hasta la fecha se ha venido considerando como el sistema de automatización integral de inmuebles a través de IT.

No obstante, el elevado coste de los BMS había frenado su entrada en edificios de pequeña o mediana envergadura por lo tanto abre una ventana de oportunidad a las plataformas actuales de IoT destinadas a edificios e infraestructuras permiten conectar hacia un entorno digital en la nube el equipamiento del edificio como son manejadoras de Aire, Calderas, Subestaciones eléctricas, sistemas de iluminación, sistemas de movilidad e incluso sistema de detección y supresión de incendios.

Como se habló antes, por medio de tecnologías de  Internet de las cosas se hace la recolección y envío de información para su posterior concentración en sistemas Big Data e inteligencia artificial.

1+
Compartir:

Dejar un comentario

Este sitio usa Akismet para reducir el spam. Aprende cómo se procesan los datos de tus comentarios.