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Tres hombres miran hacia arriba mientras están parados en la terraza de una piscina cubierta.

Siemens Industrial Edge en Hansa Klimasysteme

Las piscinas cubiertas son edificios que consumen mucha energía. Los controles predictivos de los sistemas de ventilación basados en inteligencia artificial ofrecen una forma excelente de ahorrar energía. La Universidad de Ciencias Aplicadas de Emden y HANSA Klimasysteme colaboraron en estos controles utilizando dispositivos y aplicaciones Industrial Edge de Siemens.

Cooperación entre la investigación y la industria

A finales de 2017, HANSA Klimasysteme GmbH se asoció con la Universidad de Ciencias Aplicadas de Emden para un proyecto de investigación financiado por la Fundación Federal de Medio Ambiente de Alemania (Deutsche Bundesstiftung Umwelt). El objetivo del proyecto era lograr las condiciones óptimas en una piscina cubierta con respecto a la temperatura y la humedad y, al mismo tiempo, ser lo más eficiente posible desde el punto de vista energético. El equipo del proyecto trabajó con una piscina cubierta cercana y con la nueva tecnología de Siemens Industrial Edge.

Interior view of Saterland recreational swim center

Buen clima en la piscina

A man in a white t-shirt and glasses stands next to an indoor pool.

Los operadores de piscinas cubiertas deben vigilar de cerca sus costos de energía. Al mismo tiempo, también deben asegurarse de que los visitantes tengan una experiencia agradable. Para ello, las temperaturas deben mantenerse bastante cálidas. Al mismo tiempo, la humedad debe ser bastante baja para evitar daños al edificio. No es una tarea fácil teniendo en cuenta que a 30 °C, el agua se evapora a una velocidad de alrededor de 0,4 litros por hora por pie cuadrado de superficie.

Todo un conjunto de posibles aplicaciones

HANSA Klimasysteme GmbH es una empresa mediana con sede en Saterland, Alemania, con más de 170 empleados. Sus principales productos son los sistemas de ventilación y aire acondicionado para centros de datos, aplicaciones industriales y piscinas. Su cartera se divide en varias líneas de productos que se dirigen a diversas industrias y aplicaciones.

Two men look at ventilation equipment for an indoor pool.

Entrada gratuita al proyecto de investigación

A man checks levels on a ventilation system for an indoor pool.

El centro de natación recreativa de Saterland, ubicado a pocos kilómetros de la sede de HANSA Klimasysteme, estaba buscando un nuevo sistema de ventilación cuando comenzó el proyecto de investigación en 2017, y se pusieron en contacto con la empresa. La piscina estaba equipada con un nuevo sistema de ventilación y podía usarse como proyecto de investigación. A cambio, la empresa pudo instalar sensores adicionales en el edificio y en el sistema y acceder a la piscina en cualquier momento con fines de investigación.

Mayor eficiencia energética gracias a la previsión basada en la IA

La colaboración de la piscina, HANSA Klimasysteme y el proyecto de investigación de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Emden, recopilaron datos de sensores durante un año, como la temperatura, la humedad y el consumo de energía, así como las condiciones climáticas o el número de visitantes. Paralelamente, se alimentó con estos datos un modelo basado en una red neuronal. Este modelo basado en IA determina y optimiza sus parámetros de control de forma autodidacta. Reconoce qué medida es la más adecuada para lograr las condiciones específicas en la sala de piscinas con la mayor eficiencia energética posible.

Dispositivo periférico pequeño con gran conectividad

Pronto se hizo evidente que el sistema de control basado en modelos necesitaba una plataforma en la que funcionar que pudiera servir como interfaz con el PLC y proporcionar acceso a los datos necesarios. Así pues, HANSA Klimasysteme comenzó a buscar un IPC (PC industrial) adecuado, y pronto lo encontró en los dispositivos industriales de vanguardia SIMATIC IPC227E, que forma parte de la cartera de Siemens. No solo cumplía con los estándares de seguridad requeridos y los estándares generales de la industria, sino que también ofrecía un alto grado de conectividad, lo que significaba que era fácil de integrar en los sistemas existentes.

SIMATIC IPC227E Nanobox PC product image
HANSA Klimasysteme nos llegó originalmente con una solicitud de un IPC que pudiera usarse para establecer una conexión VPN. Pronto me di cuenta de que manejarían enormes volúmenes de datos y les aconsejé que optaran por un dispositivo periférico.
Thorsten Wolf, Ventas, Siemens

Aplicaciones periféricas para un control climático inteligente

A person holds a SIMATIC Nanobox PC while tapping a screen.

El SIMATIC IPC 227E funciona como un dispositivo periférico en el ecosistema abierto Industrial Edge de Siemens. Gracias a la interfaz gráfica de usuario, que incluye un conjunto de funciones predefinidas, el aplicación edge Flow Creator facilita la creación de soluciones de conectividad y procesamiento de datos. Además, el aplicación perimetral LivetWin también se utiliza, que estaba en fase de desarrollo en Siemens al principio del proyecto, por lo que HANSA Klimasysteme lo ejecutó como piloto. LivetWin permite integrar modelos de simulación en dispositivos periféricos, por ejemplo, para habilitar controles predictivos como los necesarios para el proyecto de investigación. «Con la aplicación perimetral, hemos podido traducir los modelos que hemos creado en Matlab Simulink al lenguaje del IPC», afirma Christian Seltz.

Ahorro energético de alrededor del 20%

Anteriormente, los controles del sistema de ventilación simplemente respondían a los eventos a medida que ocurrían, como el aumento del número de visitantes o el aumento de la humedad. Ahora es capaz de realizar ajustes predictivos, es decir, incluso antes de que se produzcan los eventos. Durante los últimos cuatro meses, estos controles han permitido a la piscina reducir su consumo de energía en alrededor de un 20 por ciento. El siguiente paso es implementar esta solución completa en piscinas cubiertas adicionales. De hecho, ya se ha instalado en cuatro piscinas más y los resultados se están validando actualmente.

Pero la solución no solo estará disponible para piscinas en el futuro. El plan es aplicar gradualmente la solución completa a las demás líneas de productos y desarrollarla aún más, por ejemplo, para las industrias farmacéutica o de alimentos y bebidas. Simplemente habría que ajustar el modelo en Matlab Simulink para los clientes involucrados y los requisitos in situ, y cargarlo en el dispositivo periférico mediante SIMATIC LivetWin. Muchos clientes de la industria podrían tener la misma experiencia que el grupo Saterland: podrían lograr un control climático inteligente, eficiente desde el punto de vista energético y, por lo tanto, ahorrador de recursos sobre la base de datos en tiempo real.

Por supuesto, el potencial de ahorro es muy alto en las piscinas cubiertas porque su funcionamiento consume mucha energía. Sin embargo, estos principios también se pueden aplicar en otros sectores para ayudar a lograr ahorros de energía dondequiera que se utilicen nuestros sistemas de ventilación.
Christian Seltz, Jefe del departamento de MSR, Sistemas de aire acondicionado HANSA