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

Siemens Industrial Edge en Hansa Klimasysteme

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

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 Alemana para el Medio Ambiente (Deutsche Bundesstiftung Umwelt). El objetivo del proyecto era lograr las condiciones óptimas en una piscina cubierta con respecto a la temperatura y la humedad al mismo tiempo que fuera lo más eficiente energéticamente posible. El equipo del proyecto trabajó con una piscina cubierta cercana y la nueva tecnología Siemens Industrial Edge.

Interior view of Saterland recreational swim center

Gran 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 tienen que asegurarse de que los visitantes tengan una experiencia agradable. Para ello, las temperaturas se tienen que mantener bastante calientes. Al mismo tiempo, la humedad tiene que ser bastante baja para evitar daños al edificio. Eso no es tarea fácil considerando que a 30°C, el agua se evapora a una velocidad de alrededor de 0.4 litros por hora por pie cuadrado de superficie.

Un conjunto completo de posibles aplicaciones

HANSA Klimasysteme GmbH es una empresa mediana con sede en Saterland, Alemania, con más de 170 empleados. Sus principales productos son sistemas de ventilación y aire acondicionado para data centers, aplicaciones industriales, y albercas. Su portafolio 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 para el proyecto de investigación

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

El centro recreativo de natación Saterland, ubicado a pocos kilómetros de la sede de HANSA Klimasysteme, estaba en el mercado de un nuevo sistema de ventilación cuando se inició 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 podría ser utilizada como un proyecto de investigación. A cambio, la empresa pudo instalar sensores adicionales en el edificio y en el sistema y acceder a la alberca en cualquier momento con fines de investigación.

Mayor eficiencia energética gracias a la previsión basada en IA

El cooperativo de piscina, HANSA Klimasysteme y el proyecto de investigación de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Emden, recopilaron datos de sensores durante un año, como temperatura, humedad y consumo de energía, así como condiciones meteorológicas o número de visitantes. En paralelo, 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 manera autodidacta. Reconoce qué medida es la más adecuada para lograr las condiciones específicas en la sala de la piscina con la mayor eficiencia energética posible.

Dispositivo de borde 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 para el PLC y proporcionar acceso a los datos necesarios. Y así, HANSA Klimasysteme comenzó su búsqueda de un IPC (PC industrial) adecuado, y pronto lo encontró en el dispositivo de borde industrial. SIMATIC IPC227E, que forma parte de la cartera de Siemens. No sólo 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 originalmente vino a nosotros con una solicitud de un IPC que podría usarse para establecer una conexión VPN. Pronto me di cuenta de que estarían manejando grandes volúmenes de datos y les aconsejé que fueran con un dispositivo de borde.
Lobo Thorsten, Ventas, Siemens

Aplicaciones Edge para control de clima inteligente

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

SIMATIC IPC 227E se opera como un dispositivo de borde en el ecosistema abierto Industrial Edge de Siemens. Gracias a la interfaz gráfica de usuario, que incluye un conjunto de funciones predefinidas, el Creador de flujo de aplicaciones perimetrales facilita la creación de soluciones de conectividad y procesamiento de datos. Además, el aplicación perimetral LiveTwin también se usa, que apenas estaba en etapa de desarrollo en Siemens al inicio del proyecto, por lo que HANSA Klimasysteme lo ejecutó como piloto. LiveTwin permite integrar modelos de simulación en dispositivos perimetrales, por ejemplo, para habilitar controles predictivos como los necesarios para el proyecto de investigación. “Con la app edge, hemos podido traducir los modelos que hemos creado en Matlab Simulink al lenguaje del IPC”, dice Christian Seltz.

Alrededor del 20% de ahorro de energía

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

Pero la solución no solo estará disponible para piscinas en el futuro. El plan es aplicar gradualmente la solución completa a las otras líneas de productos y desarrollarla aún más, por ejemplo, para las industrias farmacéutica o de alimentos y bebidas. El modelo simplemente tendría que ajustarse en Matlab Simulink para los clientes involucrados y los requisitos en el sitio, y cargarlo en el dispositivo perimetral usando SIMATIC LiveTwin. Muchos clientes de la industria podrían tener la misma experiencia que el pool de Saterland: podrían lograr un control climático inteligente, energéticamente eficiente y, por lo tanto, que ahorre recursos sobre la base de datos en vivo.

Por supuesto, el potencial de ahorro es muy alto en las piscinas cubiertas debido a que su operación es muy intensiva en energía. Pero estos principios también se pueden aplicar en otros sectores, para ayudar a lograr un ahorro energético dondequiera que nuestros sistemas de ventilación estén en uso.
Christian Seltz, Jefe del departamento MSR, HANSA Klimasysteme