Automatización de Edificios y Estándares ISA

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

Resumen: El “diseño” es una de las fases criticas dentro de los proyectos, los sistemas de automatización al igual que muchas disciplinas no quedan exentos de esta importante etapa. Un sistema bien diseñado e implementado, garantiza la continuidad operativa de la edificación. En este articulo abordaremos ejemplos de Sistemas de Automatización dentro de un Edificio y algunas referencias de los estándares ISA que pueden usarse para su diseño e implementación.

EJEMPLOS DE SISTEMAS DE AUTOMATIZACIÓN EN EDIFICIOS

La mayoría de las edificaciones requieren de servicios específicos como energía, Iluminación, climatización, salvaguarda, movilidad, tratamiento y distribución de agua, entre otros. Las necesidades de dichos servicios pueden variar y esto dependerá del tipo de edificación.

Todos los servicios de la edificación típicamente son controlados por sistemas de automatización independientes o sistemas dedicados, por ejemplo; los sistemas de salvaguarda específicamente los que están orientados a la detección y supresión de incendios, son conformados por controladores (Paneles de Incendio) que fueron desarrollados para recibir señales procedentes de detectores fotoeléctricos  y de monóxido de carbono, procesar dichas señales y ejecutar acciones como activación de alarmas para evacuación entre otras orientadas a la protección de los habitantes del edificio y protección de las instalaciones.

Otro ejemplo es el sistema de climatización que cuenta con equipos como Enfriadores, Bombas de Calor, Humidificadores que en conjunto brindan la climatización adecuada requerida por los usuarios de cada área de la edificación.  

El control de temperatura se logra a través de la implementación de sensores de temperatura distribuidos estratégicamente dentro de la edificación los cuales envían las mediciones a controladores que pueden ser en los casos mas sencillos Termostatos montados en pared o para los casos más complejos controladores avanzados, los cuales reciben las señales, las comparan contra el punto de ajuste requerido y envían comandos de activación o desactivación de los equipos antes mencionados los cuales trabajan en conjunto para brindar la temperatura requerida para cada área.

Cabe mencionar que la distribución de aire es a través de ductos en donde existen dispositivos (VAV) que regulan el volumen de aire requerido mediante actuadores eléctricos dedicados.

El ultimo ejemplo que abordaremos en este articulo son los sistemas de automatización y control para el tratamiento de aguas residuales. Al igual que en la industria los edificios requieren tratar sus aguas residuales con el fin de proteger al medio ambiente, dentro de estos sistemas existen por citar algunos ejemplos equipos de bombeo, sopladores, tanques de almacenamiento, sedimentadores que ayudados de sensores, controladores y actuadores como válvulas y VDF logran controlar el proceso de tratamiento de agua.

Un ejemplo especifico para este caso es el control de oxigeno disuelto el cual es requerido para alimentar a las bacterias que apoyan en la limpieza o tratamiento de agua, el oxigeno es medido a través de oxímetros los cuales envían señales hacia un PLC o controlador el cual compara con un punto de ajuste requerido típicamente en ppm y ejecuta acciones como por ejemplo enviar una mayor o menor cantidad de aire a través de los sopladores.

En todos los ejemplos anteriores hablamos de sensores, controladores y actuadores que ayudan a mantener los procesos y/o sistemas dentro de los parámetros ideales, sin embargo, falta abordar los temas de supervisión y análisis de datos.

RECOLECCIÓN Y ANÁLISIS DE DATOS (BUILDING MANAGEMENT)

El contar con diversos sistemas en la edificación representa una problemática a resolver ya que típicamente son sistemas distribuidos en diferentes lugares dentro de la edificación, lo cual complica la recolección de datos, pero sobre todo la supervisión adecuada para saber si todo está operando dentro de los parámetros requeridos.

La solución para esta problemática son los sistemas de Gestión de la Edificación llamados BMS, dichos sistemas se enfocan a la recolección y centralización de datos de todos los sistemas del edificio (Climatización, Salvaguarda, Agua, Energía, etc) esto a través de la implementación de redes de comunicación Serial y/o Ethernet que mediante el uso de protocolos estándar como son Bacnet, Modbus, KNX, Lon se logra el intercambio de información entre sistemas para su registro y análisis, generación de reportes, monitoreo de alarmas en tiempo real todo desde una sola plataforma de Software.

Con lo anterior tenemos que las arquitecturas que encontramos dentro de una edificación son como la siguiente;

USO Y APLICACIÓN DE ESTÁNDARES ISA EN AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS

Como en todas las disciplinas de la ingeniería, los sistemas de automatización de edificios pasan por la fase mas importante que es el diseño, el cual debe de ser alineado a las necesidades de la edificación.

Nosotros como profesionales en automatización cuando nos encontramos por primera vez con proyectos en la industria de la construcción, entramos en la confusión de que normativas o estándares debemos de aplicar para documentar este tipo de sistemas. La intensión de este articulo si bien es abordar una introducción general a la automatización de edificios también va orientada a brindar algunas sugerencias de uso y aplicación de los estándares de la ISA

A continuación se enlistan algunas estándares que si bien no están orientados en su totalidad a Automatización de Edificios, estos pueden ser utilizados para el diseño y documentación de los mismos, desde como realizar diagramas de lazo y diagramas lógicos de control hasta como diseñar una interfaz dentro del software BMS adecuada e intuitiva para los operarios y un sistema de alarmas eficaz.

  • ANSI/ISA-S5.1 (Identificación y símbolos de instrumentación)

Es uno de los estándares de la ISA más utilizado durante la Ingeniería de Diseño de plantas químicas en la realización de Planos y Documentos; por ejemplo, en Diagrama de Tubería e Instrumentación (DTI ́s).

  • ANSI/ISA-S5.2 (Diagramas lógicos binarios para operaciones de procesos)

Esta norma provee un método de diagramación lógica de entrelazado y secuencia binaria para el arranque de sistemas, operación, alarma, para de equipos y procesos en diferentes sectores de la industria.

  • ANSI/ISA-S5.4 (Diagramas de lazo de instrumentación)

Esta norma establece la información mínima requerida y adicional para un lazo de instrumentación; donde este lazo forma parte de un proceso descrito sobre alguna clase de dibujo de ingeniería como por ejemplo P&ID (Piping and Instruments Drawings).

  • ANSI/ISA S5.5 (Símbolos gráficos para desplegados de proceso)

Esta norma sirve como complemento a las normas ISA-S5.1 e ISA-S5.3 para proveer una unión de la simbología gráfica y los diagramas de flujo de uso común en la industria. El sistema tiene como finalidad facilitar una rápida comprensión por parte del usuario de la información que es presentada a través de despliegues y permite establecer uniformidad en los diferentes procesos industriales.

  • ANSI/ISA-18.2 Manejo y Gestión de Alarmas

Esta norma sirve para el desarrollo, diseño, instalación y administración de un Sistema de Alarmas en los procesos industriales. Es una guia en donde se indican los criterios para gestión de alarmas dependiendo su criticidad.

  • ISA/IEC 62443 Estándar para Ciberseguridad Industrial

Esta norma nos sirve para gestionar los riesgos de seguridad cibernética inherentes de los sistemas de control y la protección La serie de normas ISA / IEC 62443 proporciona un marco común basado en el riesgo para abordar y mitigar las amenazas a los sistemas de automatización y control

La adopción de los estándares antes mencionados puede aportar valor en la fase de diseño y durante el proceso de implementación de los sistemas de automatización de edificios dado que las topologías de red, señales eléctricas, tipos de sensores, actuadores y controladores son muy similares a los utilizados a nivel industrial.

En la ISA México Sección Central contamos con un comité llamado “Automatización de Edificios” cuyo objetivo es difundir las bases técnicas para la correcta implementación de los Sistemas de Medición, Control y Automatización dentro de las Edificaciones.

Te invito a conocer acerca del nuevo jugador dentro de los sistemas de automatización de edificios, la INDUSTRIA 4.0 (Para más información de este tema les sugiero leer el artículo TECNOLOGÍAS DE INDUSTRIA 4.0 Y TRANSFORMACIÓN DIGITAL APLICADAS EN AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS “ de la ISA México Sección Central.

ACERCA DEL AUTOR

Mario Agreda. Ingeniero en Control y automatización egresado de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica unidad Zacatenco Ciudad de México. Apasionado por la innovación tecnológica y el emprendimiento con 14 Años de experiencia en la implementación de sistemas de Automatización y Monitoreo para diversos sectores en la industria pública y privada.

Durante su carrera profesional ha participado en proyectos para optimización de procesos a través del uso de tecnologías de información, censado, y automatización para Fabricas, Procesos y Edificios (Smart Buildings), en los últimos años se ha especializado en proyectos para monitoreo de Infraestructura y automatización remota de activos en los sectores;  Oil & Gas, Generación de Energía,  Agua, Procesos Industriales, Maquinaria y en el sector comercial “Retail”, Edificios,  implementando sistemas de Manejo de Energía (EMS), sistemas SCADA, Bigdata, & IIoT.

Socio Fundador de:

AT Automation México (Compañía dedicada a la Integración de Proyectos para Automatización y transformación digital de Fabricas, Procesos y Edificios)

IIoT Supervisor (Compañía dedicada al desarrollo de soluciones para recolección de datos procedentes de activos remotos usando Tecnologías IIoT (Hardware y Software)

Participación en Asociaciones

  • ISA México Sección Central: Presidente del comité de                               “Automatización de Edificios”
  • AMERIC: Vice-Presidente del Sector TIC´s
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