Edificando el futuro

Gran parte de nuestra vida transcurre en edificios. Los edificios de hoy deben ser eficientes, fiables y seguros, pero también proporcionar valor a negocios y personas. Un edificio inteligente es un edificio sin papeles, hiperconectado y que utiliza los datos para la mejora del confort, la eficiencia energética o el mantenimiento predictivo de las instalaciones. El proceso de transformación digital necesario para conseguir la creación de edificios inteligentes es el objetivo de este artículo en el que participan varios tecnólogos del sector.

PREGUNTAS

1. ¿Cuáles son las características clave que debe integrar un edificio inteligente para ser considerado como tal?
2. ¿Es posible reconvertir edificios históricos o no demasiado jóvenes en edificios inteligentes?
3. ¿Cómo contribuye la digitalización a la optimización del consumo de energía en edificios inteligentes?
4. ¿Qué papel tienen las comunicaciones cableadas y no cableadas en la sensorización de este tipo de edificios? ¿Cuáles son los protocolos clave?¿Existe tecnología IOT que esté contribuyendo a una mayor sensorización de edificios?
5. ¿Qué ofrece su compañía para el equipamiento y gestión de este tipo de edificios?

Antonio Paz, Product Manager BMS en Schneider Electric 

1. La conectividad, el acceso a la información y la trazabilidad del dato. En los Smart Buildings todo está conectado, con acceso a la información para saber lo que está pasando tanto dentro, como fuera del edificio. Todo esto para adaptar su uso a cada instante, predecir requerimientos futuros y establecer, así, estrategias globales que redundan en favor de la eficiencia energética y la sostenibilidad del edificio y en el confort de los usuarios. Además, optimizan su espacio y atraen y retienen a los inquilinos. En este sentido, los avances en tecnología y dispositivos IoT permiten a propietarios y operadores utilizar Big Data e Inteligencia Artificial para reducir considerablemente los costes operativos y mejorar la productividad abordando la gestión del espacio, la eficiencia operativa y la experiencia de los ocupantes. Así, por ejemplo, impactan en la eficiencia del edificio adaptando automáticamente la climatización o la iluminación de las estancias a los niveles de ocupación. O en la seguridad de las personas, monitorizando la salubridad de cada estancia, asegurando que la limpieza se está realizando correctamente o identificando qué espacios se están utilizando y cómo.

Para ello es indispensable contar con la sensorización adecuada, a través de equipos y dispositivos IoT, y un sistema BMS (sistema de gestión de edificios). Para lograr que los edificios sean sostenibles, el sistema BMS debe ayudar a reducir los costes energéticos, rastreando las carencias y optimizando los recursos disponibles. Por otro lado, para mejorar el bienestar de los ocupantes, el sistema BMS debe ofrecer una experiencia interactiva y digital que respalde el bienestar y productividad de sus integrantes.

Además, un edificio sostenible puede contar con fuentes de energía renovable on-site, como, por ejemplo, energía fotovoltaica que se puede controlar y gestionar a través de sistemas microgrids para sacar el máximo provecho de la energía, tanto on-site como de la proveniente de la red, gestionando la oferta y demanda en función de la variabilidad de las tarifas energéticas. De este modo, conseguimos que nuestro edificio sea más sostenible a la vez que reducimos los costes energéticos.

2. Claro, no solo estamos hablando de nueva construcción, es necesario actualizar los edificios digitalizando los sistemas existentes con sensores conectados, condicionamiento de energía, monitorización energética y dispositivos de control. De hecho, en el escenario actual, es urgente transformar edificios y viviendas, para ahorrar todo lo posibles en los costes de la luz y del gas y reducir la dependencia energética. Los cambios deben pivotar alrededor de tres pilares: la eficiencia energética, la generación de energías renovables propias y la electrificación. Para entrar al detalle, a la hora de transformar un edificio normal a un edificio inteligente, el sistema BMS es clave: busca las carencias, reduce los costes energéticos y optimiza los recursos y ofrece experiencias digitales e interactivas que colaboran al bienestar de los individuos. Por ejemplo, nuestro BMS EcoStruxure Building Operation integra un nuevo sensor que permite saber la ocupación dentro de los espacios del edificio para así crear entornos personalizados capaces de equilibrar el confort y la eficiencia energética.

3. Dotar de conectividad e inteligencia a nuestros edificios es la clave indiscutible para mejorar nuestra eficiencia energética. No podemos hablar de un edificio eficiente, si este no cuenta con un sistema de regulación y control. Por muy eficientes que sean nuestros sistemas, necesitamos dotarlos de la conectividad necesaria y generar esos automatismos que nos permitan sacar el máximo partido de los mismos. Estamos hablando de ahorros energéticos de un 30% extra, que podemos obtener con un sistema de BMS de última generación. Los actuales sistemas de BMS no solo controlan los sistemas de clima, como lo hacían tradicionalmente, si no que además, gestionan, controlan y coordinan todos los sistemas alimentados. Un buen ejemplo de ello sería el hospital Fraternidad - Muprespa en Madrid, que ha obtenido la certificación LEED Healthcare en su categoría Platino, y utiliza EcoStruxure de Schneider Electric para tener una conectividad total y control 24/7 del aire acondicionado, la iluminación, el control de accesos, la gestión de la energía y la operación del edificio, han conseguido obtener un ahorro de eficiencia energética del 43% respecto a otros edificios de referencia.

4. A medida que los edificios se vuelven más conectados, complejos y dinámicos, se genera una necesidad exponencial de tecnologías que proporcionen una ‘inteligencia’ en nuestros edificios capaz de procesar la información basada en datos para maximizar la eficiencia operativa, reducir desperdicio de energía y tener unos costes operativos más bajos. Independientemente de que esta adquisición del dato se proporcione mediante controladores y sensores cableados o inalámbricos, las plataformas de gestión deben de ser lo más abiertas posibles y estar a la vanguardia de los principales estándares de los protocolos industriales abiertos, pero no solo nos podemos quedar aquí, si queremos tener unas instalaciones preparadas para el futuro, ya que cada vez se está quedando más diluida la delgada línea entre los mundos OT y IT, por lo que es esencial que los sistemas de gestión de edificio estén al máximo nivel requerido de ciberseguridad, cumpliendo con los normativas más exigentes y sometiéndolos a constantes pruebas durante su desarrollo y puesta en servicio. Hablamos entonces que las claves de integración de nuestros sistemas en el futuro vendrán dadas por las herramientas propias del mundo IT, como los servicios web, SNMP o el MQTT y especialmente este último, el MQTT, conjunto con el Zigbee, con su comunicación basada en publicador, suscritor y sus paquetes ligeros serán los protocolos que liberarán todo el potencial de la sensórica IoT inalámbrica y plug and play que ya se encuentra en el mercado y la que está por venir, y se convertirán en la principal fuente de adquisición de información de nuestros edificios.

5. Tenemos un amplio abanico de soluciones end-to-end para una gestión activa y más eficiente de la energía en los edificios: desde dispositivos conectados, como interruptores, sensores, etc. hasta plataformas de software que garanticen la continuidad digital a lo largo de todo el ciclo de vida del edificio; sistemas que permitan unificar todas las operaciones, aunando de forma integrada el confort, la gestión de la energía y de los espacios; e incluso soluciones específicas para microgrids.

David Hernández Gutiérrez, director técnico del Canal Indirecto en España y Portugal de JCI

1. En mi opinión, existen una serie de características que todos los dispositivos de un edificio inteligente deben cumplir, las cuales enumero añadiendo una imagen del entorno OpenBlue, de Johnson Controls que plasma los beneficios que aportan dichos sistemas:

1. Dimensionamiento, instalación y puesta en marcha de los distintos componentes.
2. Programación y ajustes de los distintos módulos de programación.
3. Interconexión entre los distintos componentes de la instalación y con el exterior implementando las últimas novedades en ciberseguridad.
4. Escalabilidad y actualización del sistema.
5. Protocolos abiertos de comunicaciones, para la implementación con dispositivos de distintos fabricantes y si dichos protocolos están certificados.
6. Certificaciones UE y UL (EE.UU)
7. Sistema de predicción de averías, envío de alarmas vía mail y reportes automáticos del sistema.

2. Es totalmente posible dotar a cualquier edificio histórico con un sistema de gestión que permita realizar las mismas funciones que un edifico de nueva construcción. Un ejemplo lo podemos tener en el sector hotelero, ya que son numerosos los casos en los que se utiliza un edificio protegido para dichos usos. Similares son los casos en los que los ayuntamientos o las distintas administraciones utilizan edificios históricos para el desarrollo de sus funciones. Estos edificios tienen que cumplir normativa energética y tienen un sistema BMS que se encarga de ellos. En el caso de edificios históricos, todas las instalaciones deben de cumplir la normativa que afecta a su estructura al ser edificios protegidos.

3. Permite tener una serie de estudios detallados que nos dan la información necesaria para conocer dónde, cuándo y cómo se produce un evento que afectará a la eficiencia energética del edificio, permitiendo optimizar el funcionamiento del mismo.

4. Tanto las comunicaciones cableadas (TCP IP / RS-485) o inalámbricas (Wifi), que son las más comunes, aunque no las únicas, permitirán monitorizar y registrar la información obtenida por los distintos sensores, temperatura, calidad de aire, presión, etc.

Con toda esta información se gestionará tanto los procesos automáticos como alarmas, estudios de tendencias y estudios energéticos, entre otros.

¿Cuáles son los protocolos clave?

Los principales protocolos de comunicación por uso son:

• BACnet MSTP / IP
• Modbus RTU / TCP
• KNX
• M-BUS
• LON

  
  

Otras comunicaciones usadas actualmente, solo Ethernet:

• MQTT
• API
• SOX
• Tcom

  
  

¿Existe tecnología IOT que esté contribuyendo a una mayor sensorización de edificios?

La definición de IoT podría ser la interconexión de dispositivos y objetos a través de una red privada o internet. Teniendo esto en cuenta, podemos decir que aplica a cualquier equipo supervisor, controlador de campo o sensores, entre otros dispositivos con comunicaciones por red privada o internet, ya sea conexión RJ-45 o Wifi. El uso de IoT se ha dado a conocer principalmente por la conectividad entre distintos dispositivos más comunes en hogares como son los electrodomésticos, pero también se utiliza en la gestión de edificios y entornos industriales, cumpliendo las normativas de comunicaciones que aplique en cada caso.

Un ejemplo de esto pueden ser determinadas gamas de sensores que vía Wifi pueden almacenar y tomar datos vía API REST. Otra opción puede ser tomar datos de cualquier API que nos dé información acerca de las temperaturas que se darán en los próximos días para aprovechar la energía existente en el exterior o, en caso contrario, poner en funcionamiento las producciones de frío-calor.

Dependiendo de la API y sistema, podrías llegar a tomar datos de consumo de la compañía eléctrica, gas o agua. Estas API´s pueden llegar a ser integradas en los dispositivos que estén preparados para ello.

5. Johnson Controls ofrece un amplio catálogo de productos y soluciones a todos los niveles para este propósito, desde sistemas BMS, soluciones HVAC, sistemas de detección de incendios, sistemas de intrusión y seguridad, todos integrables entre ellos bajo una misma plataforma. A nivel de equipamiento e instrumentación de campo disponemos de una gran cantidad de sondas, válvulas, actuadores, termostatos, variadores de frecuencia y otros dispositivos. Por la parte de equipos de HVAC para edificios e industria, York e Hitachi, marcas pertenecientes a Johnson Controls, disponen a su vez de amplios catálogos de producto siendo líderes en su sector.

Hicham Kabbaj, director de Dassault Systèmes para España y Portugal

1. Los smart buildings suponen un gran avance, tanto a nivel sostenible, como a nivel de beneficios para los usuarios, ya que esta tipología de edificios es más segura, cómoda y permite mayores ahorros en los suministros habituales. Tecnologías de vanguardia como IoT, Inteligencia Artificial y digitalización permiten analizar y procesar datos provenientes de diferentes elementos y conseguir un control automatizado y total del funcionamiento en tiempo real de un edificio. Asimismo, se consigue aumentar la eficiencia energética, la usabilidad, la seguridad y la accesibilidad de estos espacios arquitectónicos.

Para que un edificio se considere inteligente debe reunir algunos aspectos que enumeramos a continuación:

• Debe contar con una integración total de los equipos instalados para que todas las variables estén bajo control y se puedan realizar estimaciones de consumos para ser más eficientes.
• Sus comunicaciones deben ser excelentes para que todo esté conectado.
• Es necesario que cuente con sistemas de protección y seguridad que incluyen prestaciones de carácter preventivo y soluciones para resolver posibles peligros potenciales.
• Sus instalaciones y sistemas deben estar automatizadas en lo que se refiere a: telecomunicaciones, suministros eléctricos, de gas, agua, iluminación, climatización y ventilación, seguridad personal, extinción de incendios, control de accesos y contra inundaciones.
• Los sistemas de control del edificio tienen que permitir tener todos los servicios al día (reparaciones, gastos energéticos de funcionamiento, revisiones etc.).

2. Sí, es posible, pero se necesita una gran inversión y mucha planificación de recursos.

3. La digitalización es clave para mejorar la eficiencia energética y la sostenibilidad en los edificios inteligentes. De hecho, en España aproximadamente un 2% de los edificios cuenta con una calificación A o B. Un dato que muestra el importante reto al que se enfrentan tanto constructoras como otras empresas privadas y organismos públicos. Los objetivos de sostenibilidad obligan a la renovación de estas instalaciones y los Fondos NextGenerationEU son una oportunidad para rehabilitar el actual parque edificado.

La digitalización sirve de palanca para optimizar el consumo de energía en los edificios inteligentes. Y gracias a su implementación, ayuda a monitorizar, a medir la eficiencia; interconectar sistemas, información y datos; y automatizar procesos. El objetivo es una óptima toma de decisiones en materia de ahorro energético, y consecuentemente de costes asociados. Los smart buildings automatizados y/o digitalizados ofrecen mejores resultados en el aprovechamiento de los recursos debido a que todas sus disciplinas están perfectamente conectadas.

5. Los procesos de diseño e ingeniería para el desarrollo de proyectos de edificios e infraestructuras requieren una estrecha colaboración entre los participantes en todas las fases del proyecto. Además, los proyectos de construcción son cada vez más complejos y necesitan que todos los equipos se basen en la tecnología de gemelos virtuales de CATIA y la plataforma 3DEXPERIENCE como lenguaje común para facilitar la colaboración y reducir la repetición del trabajo entre fases. CATIA permite a los arquitectos, ingenieros, propietarios y gobiernos construir y colaborar más allá de los límites de los métodos tradicionales de entrega de proyectos con una gama de soluciones de modelado en 3D y experiencia que abarcan todo el proceso de diseño, ingeniería y entrega. El resultado es una continuidad digital completa para diversos equipos de proyectos en la plataforma 3DEXPERIENCE.

En Dassault Systèmes contamos con varias soluciones que ayudan a optimizar la construcción de edificios y afrontar todos los retos a los que el sector se enfrenta. Destacamos:

• Civil Infraesfracture Ingeneering. Se trata de una solución que permite diseñar infraestructuras listas para entregar con un diseño basado en conocimiento.
• Bulding Design for Fabrication. Una solución que integra el diseño de edificios para la fabricación y el montaje.
• Integrated Built Environment para compartir información de confianza a otros colaboradores del proyecto. Conecta a todos los participantes de un proyecto en un referente multiescala basado en la web, aprovechando el gemelo virtual como marcador de toda la información del proyecto.

Este artículo aparece publicado en el nº 540 de Automática e Instrumentación págs. 36 a 40.