Control energético mediante el diseño de las instalaciones
Control integrado
Mecanismos de control

Texto de referencia

"In summary, the control system should manage passive solar gains, ventilation, cooling, auxiliary heating and daylighting in such a way that it minimizes energy consumption and provides good thermal and daylighting conditions in the building throughout the year (...). Both, the control strategy and the basic design of the building, affect comfort and auxiliary energy consumption, and because of the complexity of the interactions it is difficult to give general rules. In practice one needs to simultaneously optimize the control strategy and the building design."

"Energy in Architecture. The European Passive Solar Handbook" (pág. 127)
The Energy Research Group, School of Architecture, University College Dublin for Commission of the European Communities
B.T. Batsford Limited. London 1994. ISBN: 0-7134-69188

Comentario

Podemos definir los Sistemas de control integrado, también llamados telegestión o BEMS (Building Energy Management Systems), como el conjunto de técnicas informáticas y de comunicación que, integradas en el propio edificio, aseguran al usuario el control inteligente de aspectos relacionados con el confort, la seguridad, las comunicaciones y, en especial, con la gestión de la energía. El neologismo "domótica" (o la expresión "home systems" en países de habla inglesa) es el más utilizado cuando el sistema se encuentra integrado en viviendas.

En estos sistemas "inteligentes", los elementos tienen la capacidad de comunicarse interactivamente entre sí, con el fin de obtener información del entorno y transmitirla a una unidad central que, en función de su programación, procesa la información recibida y actúa sobre los equipos correspondientes.

El amplio abanico de posibilidades que proporcionan los sistemas de control (activables incluso telefónicamente) permiten tanto la instalación de equipos relativamente sencillos como la de redes muy sofisticadas (fig. 1).

Respecto a la gestión de la energía, los sistemas de control tienen como misión principal el optimizar la explotación de los recursos energéticos de los edificios, sobre todo en lo que se refiere a eficacia y economía de funcionamiento.

Así, por ejemplo, pueden establecerse programas de racionalización de los consumos eléctricos que eviten el funcionamiento de equipos no esenciales durante las puntas de demanda, pudiendo contratar potencias inferiores a las instaladas. Por ejemplo, instalando detectores de presencia, fotocélulas u otros elementos que conecten automáticamente la iluminación en el caso de que el nivel de luz natural sea inferior a un valor prefijado, o que por el contrario, accionen persianas de protección cuando la radiación solar sea excesiva.

Las condiciones de temperatura interior pueden ser igualmente controladas ajustando la velocidad de ventiladores que activen la entrada de aire exterior, que accionen la apertura de ventanas cuando se alcance una determinada temperatura o en función de la calidad del aire (medida a partir de la concentración de CO2), o que conecten automáticamente instalaciones de calefacción o refrigeración . Al mismo tiempo, el sistema puede actuar sobre éstas, regulando la temperatura y la humedad de forma independiente según zonas, horarios y necesidades, fijar una temperatura mínima a partir de la cual se ponga automáticamente en marcha la calefacción para prevenir el riesgo de heladas, establecer dos o más niveles de temperatura (por ejemplo el de confort y el económico), etc.

Finalmente, y sin ser exhaustivos, determinados sistemas de control integrado son capaces de comparar las diversas posibilidades de funcionamiento de los equipos y decidir cual es la modalidad de operación más rentable en cada momento, detectar fugas de agua o gas, cortando automáticamente el suministro correspondiente y transmitiendo un mensaje de alarma, o conocer la evolución, en tiempo real, de cada uno de los consumos, así como detectar errores de programación o posibles pérdidas de rendimiento en alguno de los equipos (facilitando su mantenimiento y alargando su vida útil).

Los sistemas de control integrado son altamente recomendables, por no decir imprescindibles, en el diseño de edificios que incorporen energías renovables, ya que reducen significativamente el coste energético y de explotación, en relación a un sistema de regulación convencional.

Un sistema de telecontrol que permita conocer en cada momento la energía solar aprovechada en cada circuito de consumo (por ejemplo, calefacción, agua caliente sanitaria o electricidad a partir de células fotovoltaicas) optimizará la instalación convencional en función de las aportaciones energéticas de la instalación solar (fig. 2), actuará sobre los sistemas adicionales de calefacción, desviará a la red de suministro convencional el excedente de electricidad fotovoltaica, etc.

En líneas generales, un sistema de control está formado por una unidad central que, debidamente programada, recibe y envía información a los llamados sistemas periféricos a través de una red interior.

 

Los sistemas periféricos son, fundamentalmente, dos:

- los elementos de campo, como detectores o sondas, que permiten convertir una magnitud física en una señal eléctrica que es enviada a la central inteligente, y

- los elementos terminales, como climatizadores, emisores, circuitos o puntos de luz, etc, que actuan a partir de la información enviada por los elementos de campo y que es recibida y procesada por la unidad central.

La red interior está constituída básicamente por una infraestructura de cableado con circuitos independientes para la transmisión de señales simples (pulsadores, termostatos...) y señales complejas (imagen, sonido, conjunto de datos extenso...). Además, están las transmisiones por infrarrojos (mandos a distancia) o radiofrecuencia (como las alarmas, necesitadas de emisores y receptores) que no responden a una configuración específica, ya que se soportan sobre redes virtuales que dependen de los productos que las utilizan.

La transmisión de señales simples (sobre todo las relativas a seguridad y a gestión de la energía) se realiza normalmente mediante redes de pequeña tensión (24 V), también llamadas de corriente débil. Si se utiliza este sistema, se hace imprescindible introducir mecanismos universales que permitan integrar los equipos de todos los fabricantes, ya que el cableado de pequeña tensión no se encuentra aún normalizado.

La transmisión también puede realizarse superponiendo una señal a la red de baja tensión (220 V), de forma que un emisor genere una onda codificada que sea interpretada por determinados receptores, pero en este caso la velocidad de transmisión es muy limitada a causa de la "contaminación" que suele sufrir la red de baja tensión.

La coexistencia entre las redes de baja y de pequeña tensión se rige por las condiciones de seguridad para las personas, de calidad de transmisión de datos y de protección de los equipos, pero hay que evitar el contacto entre ambas, puesto que la red de 220V puede originar perturbaciones importantes en los cables de transporte de datos. Para evitarlas, es recomendable separar los trayectos paralelos de cables, como mínimo:

La transmisión convencional de señales complejas se realiza normalmente a través de un cableado coaxial o de tipo telefónico (par trenzado). La transmisión por fibra óptica suele utilizarse en redes necesitadas de mayor capacidad de transporte de información y total insensibilidad a las perturbaciones electromagnéticas.

Principio

El control integrado permite adecuar las condiciones interiores de los edificios a su utilización y a los parámetros ambientales, ajustándose a las condiciones de los equipos y obteniendo mayor rendimiento de ellos, por lo que ayuda significativamente a reducir el consumo de energía. Es especialmente importante en edificios que dispongan de sistemas de aprovechamiento solar puesto que, al regularse automáticamente, requieren la mínima intervención del usuario, optimizando la eficacia de los sistemas.

Aplicabilidad del principio

- En cuanto a la gestión de la energía, el control integrado ofrece unas posibilidades de regulación, programación y optimización que permiten utilizar la cantidad justa de energía para satisfacer las necesidades de los edificios al mínimo coste: seleccionar temperaturas en zonas independientes según horarios o días de la semana, dar prioridad al funcionamiento de determinados equipos en tarifa nocturna, activación automática de sistemas activos o pasivos de calefacción o ventilación, etc.

- El diseño y la configuración de un sistema de control deben proporcionar una serie de servicios olvidando su existencia. Por lo tanto, en sistemas simples como los aplicados generalmente en viviendas, la ergonomía debe ser un factor decisivo: el usuario debe interrelacionarse con aquél mediante un lenguaje lo más sencillo posible, que no necesite un aprendizaje previo.

- El diseño de los edificios debería prever la posibilidad de incorporación de sistemas de control automático: instalar un pre-cableado en el momento de realizar una construcción de nueva planta resulta mucho más económico que efectuarlo cuando el edificio está en servicio.

- La implantación de sistemas modulares, así como la utilización de zócalos para la conducción de cables eléctricos, ofrece una gran flexibilidad, facilitando la adaptación de la instalación a posibles cambios posteriores.