EDIFICIOS INTELIGENTES
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SOSTENIBILIDAD
En la actualidad la humanidad es enfrenta a grandes retos en cuanto al uso adecuado de los recursos con los que cuenta el planeta que aunque son abundantes también son finitos. Existe la necesidad de encontrar métodos que permitan un uso racional de los recursos de tal forma que se garantice la sostenibilidad tanto de la humanidad como del ecosistema planetario.
El termino sostenibilidad se centra en la protección tanto de los ecosistemas como de los recursos naturales. Se encuentran una serie de aspectos de carácter social y cultural que necesitan ser protegidos; asociados a la sostenibilidad. Dentro de lo social se encuentra la protección del confort, la salud humana, la seguridad y en general el bienestar de las personas. Dentro de lo cultural se tiene la protección de los recursos culturales, sistemas históricos urbanos, biotipos protegidos y paisajes elaborados por el hombre.
La sostenibilidad también nos habla de evitar los gases que producen el efecto invernadero, el cual produce cambios climáticos a nivel global debidos en su gran mayoría a gases como el dióxido de carbono que una vez emitidos a la atmosfera afectan la forma como el calor escapa de la tierra y lo atrapan progresivamente.
Otro aspecto clave para la sostenibilidad es el uso de la energía, que debe hacerse de la manera más eficiente posible. La energía en nuestra sociedad actual se usa principalmente en sectores tales como el transporte, edificaciones comerciales y residenciales e industrias.
EDIFICACIONES
Una edificación debería garantizar en primer lugar un sostenibilidad económica, que se divide básicamente en dos áreas, la inversión y los costos de operación. Respecto a la inversión la sostenibilidad de la edificación debe velar por encontrar soluciones que tengan la más alta durabilidad y reusabilidad. Respecto a los costos de operación la sostenibilidad debe buscar soluciones con bajo consumo de energía, fáciles de limpiar, fáciles de operar, fáciles de mantener y de bajo impacto ambiental.
Toda edificación tiene un ciclo de vida propio, durante el cual consume recursos, produce emisiones y por consiguiente afecta al ecosistema.
El proceso de diseño de una edificación debe centrarse en minimizar y maximizar ciertos aspectos claves: minimizar el consumo de recursos, las emisiones provenientes de su construcción, operación, mantenimiento, reparación y procesos de eliminación y debe minimizar también el impacto ambiental; maximizar el reciclaje de elementos y materiales de construcción, la recuperación del calor y el múltiple uso del agua.
Los ocupantes de una edificación deberían tener un alto nivel de productividad garantizado mediante aspectos tales como el confort térmico, el confort visual y la calidad el aire circulante, para lo cual existen varios tipos de sistemas disponibles en la actualidad.
Por definición un edificio inteligente debería contar como mínimo con los siguientes sistemas basicos para su funcionamiento:
- Sistema de automatización de edificación
- Sistema de telecomunicaciones
- Sistema de automatización de oficinas
- Sistemas asistidos por computador para administración de las instalaciones
Adicionalmente existen distintos tipos de programas que corren sobre los sistemas nombrados anteriormente y que son los encargados de regular todos los aspectos concernientes a garantizar la sostenibilidad de la edificación, entre los cuales se cuentan:
- Administracion de energía
- Iluminacion
- Administracion del mantenimiento
- Medicion de utilidades
- Monitoreo de energía de habitantes
- Eficiencia en la planta de calefacción y enfriamiento
Las edificaciones inteligentes cuentan con sistemas de control que son responsables de gran parte de su funcionamiento, dichos sistemas se estructuran bajo dos grandes arquitecturas: centralizada o distribuida. Respecto a la arquitectura de control centralizada es ampliamente usada, la sincronización entre sus componentes es crítica y mueve altos volúmenes de flujos de datos. La arquitectura de control distribuida cuenta con dispositivos y sistemas débilmente acoplados, su sincronización es menos crítica, y sus componentes básicos son sensores inteligentes, actuadores y controladores.
TECNOLOGIA DE LOS EDIFICIOS INTELIGENTES
Para que una edificación pueda ser considerada como inteligente es necesario que cuente por lo menos con cuatro sistemas básicos que son descritos a continuación:
Sistema de automatización de edificios (Building Automation System - BAS)
Sistema de automatización de edificios, es el encargado de la automatización general del edificio, se basa en el control digital directo. Define diferentes esquemas de control:
- Esquema de control de ventilación: puede ser de cantidad fija de aire exterior, aire mixto o de control economizador de aire mixto.
- Esquemas de control de calefacción: control de agua caliente de temperatura constante, control de reinicio de agua caliente, control de descarga de aire, control de reinicio de descarga de aire, control de temperatura espacial.
- Esquemas de control de calefacción, enfriamiento, humedad, anti humedad : control de agua fría, control de anti humedad, control de humedad, secuenciamiento de enfriamiento y calefacción, secuenciamiento de humedad y anti humedad.
- Esquemas de control de iluminación: Control de iluminación ocupado - desocupado, control de intensidad lumínica.
- Componentes de la edificación (la piel del edificio) : fachada inteligente del edificio (debe ser parte integral desde la etapa del concepto arquitectónico), debe ser adaptable de tal forma que incluya aspectos como dispositivos de sombra externa, paneles fotovoltaicos, ventilación de pila, suministro de aire de pre calentamiento, calefacción básica.
El sistema de automatización de edificios adicionalmente debe contar con diversos programas de administración de energía de la edificación, entre los cuales se tienen:
- Programa de limitación a la demanda de energía
- Programa de periodo sin ocupación
- Programa de inicio y parada óptimos
- Programa de purga nocturna de no ocupación
- Programa de entalpía
- Programa de reinicio de carga
- Programa de banda de energía cero.
Los componentes más importantes del sistema BAS son los siguientes:
- Unidades de control de red (network control units - NCUs): controlan los equipos de la planta central, cada una administra un área de las instalaciones de la edificación, su capacidad puede incrementarse con paneles remotos llamados unidades de expansión de red (network expansion units - NEUs). Son el corazón de toda la red.
- Unidades de expansión de red (network expansion units - NEUs) : Son unidades que extienden a las NCUs, agregan funcionalidad.
- Estaciones de trabajo (operator workstations - OWSs) : Pueden ser computadores personales estándar, desde donde los operadores monitorean todos los sistemas.
- Controladores específicos de aplicación (application specific controllers - ASCs) : Administran pequeños ventiladores, bombas de calefacción, circuitos de iluminación, y otros servicios del edificio. Existen diferentes tipos:
a. Unidades controladoras de aie (AHU : air handling unit controller)
b. Contoladores de iluminación inteligentes (ILC : intelligent lighting controller)
c. Controladores de caja de volumen de aire (VAV : variable air volume box controller)
d. Controlador de equipo unitario (UNT : unitary equipment controller)
e. Controlador de acceso inteligente (IAC : intelligent access controller)
f. Controlador de fuego inteligente (IFC : intelligent fire controller)
g. Terminales de red (NTs : network terminals)
Sistema de telecomunicaciones (Telecommunications System - TS)
Es el sistema que se encarga de comunicar a las diferentes unidades de la edificación, básicamente se traduce en redes de comunicación, las cuales están divididas en 2 tipos:
- Red de área local N1 (N1 local area network - LAN): Es el la columna vertebral de la red de comunicaciones, intercomunica a los NCUs con los OWSs.
- Bus N2 : Es la red secundaria, encargada de conectar a los NCUs con los ASCs y los NEUs.
Adicionalmente existen otros dos sistemas con los cuales una edificación debería contar para ser considerada como inteligente: Sistema de automatización de oficina (Office Automation System - OAS) y Sistema asistido por computador de administración de las instalaciones (Computer Aided Facility Management System - CAFMS)
