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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 con el uso de 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 llevar a cabo un proyecto de investigación financiado por la Fundación Federal Alemana para el Medioambiente (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 tiempo que se buscaba lograr la mejor eficiencia energética posible. El equipo del proyecto trabajó con una piscina cubierta cercana y la nueva tecnología de Siemens Industrial Edge.

Vista interior del centro recreativo de natación Saterland

Buen clima en la piscina

Un hombre vestido con una camiseta blanca y gafas está de pie junto a una piscina cubierta.

Los operadores de piscinas cubiertas deben vigilar de cerca sus costos de energía mientras, también se aseguran de que los visitantes tengan una experiencia agradable. Con este fin, las temperaturas deben mantenerse bastante calientes y la humedad debe ser bastante baja para evitar daños en el edificio. No es una tarea fácil si se tiene 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.

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 centros de datos, aplicaciones industriales y piscinas. Su cartera se divide en varias líneas de productos que se dirigen a diversas industrias y aplicaciones.

Dos hombres miran el equipo de ventilación de una piscina cubierta.

Entrada gratuita para el proyecto de investigación

Un hombre revisa los niveles en un sistema de ventilación de una piscina cubierta.

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

Más eficiencia energética gracias a la previsión basada en IA

Con el trabajo cooperativo desde la piscina, HANSA Klimasysteme y el proyecto de investigación de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Emden, se recopilaron datos de sensores durante un año, como temperatura, humedad y consumo de energía, así como las condiciones climáticas o el número de visitantes. Paralelamente, se alimentó un modelo basado en una red neuronal con estos datos. 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 espacio donde se encuentra la piscina con la mayor eficiencia energética posible.

Dispositivo perimetral pequeño con gran conectividad

Pronto se hizo evidente que el sistema de control basado en modelos necesitaba una plataforma para funcionar que pudiera servir como interfaz para el PLC y proporcionar acceso a los datos necesarios. De este modo, HANSA Klimasysteme comenzó su búsqueda de una IPC (PC industrial) adecuada, y pronto lo encontró en el dispositivo periférico industrial SIMATIC IPC227E, que es 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 la simplicidad para la integración en los sistemas existentes.

Imagen de producto de PC SIMATIC IPC227E Nanobox
HANSA Klimasysteme, en principio, acudió a nosotros para solicitar una IPC que pudiera usarse para establecer una conexión VPN. Rápidamente, me di cuenta de que manejarían grandes volúmenes de datos y les aconsejé que fueran con un dispositivo periférico.
Thorsten Wolf, Ventas, Siemens

Aplicaciones Edge para control inteligente del clima

Una persona sostiene una PC SIMATIC Nanobox mientras toca una pantalla.

SIMATIC IPC 227E se maneja como un dispositivo periférico en el ecosistema 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, también se usa la aplicación perimetral LiveTwin, que estaba en la etapa de desarrollo en Siemens al comienzo del proyecto, por lo que HANSA Klimasysteme la implementó como piloto. LiveTwin permite integrar modelos de simulación en dispositivos periféricos, por ejemplo, para permitir 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 de la IPC”, explica Christian Seltz.

Cerca de un 20 % de ahorro de energía

Anteriormente, los controles del sistema de ventilación solo respondían a eventos a medida que ocurrían, como el aumento del número de visitantes o la humedad elevada. Ahora puede hacer ajustes predictivos, es decir, incluso antes de que se lleven a cabo los eventos. En los últimos cuatro meses, estos controles han permitido que la piscina reduzca su consumo de energía alrededor de un 20 %. El siguiente paso es implementar esta solución completa en piscinas interiores adicionales. De hecho, ya se ha instalado en cuatro piscinas más y los resultados están siendo validados en la actualidad.

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 debería ajustarse en Matlab Simulink para los clientes involucrados y los requisitos en el sitio, y cargarlo en el dispositivo perimetral con el uso de SIMATIC LiveTwin. Es probable que muchos clientes de la industria puedan tener la misma experiencia que la piscina de Saterland, es decir, quizá, puedan lograr un control del clima inteligente, con eficiencia energética y, por ende, capaz de ahorrar recursos en función de los datos en vivo.

Por supuesto, el potencial de ahorro es muy alto en las piscinas cubiertas, porque su funcionamiento consume mucha energía. No obstante, estos principios también se pueden aplicar en otros sectores, para ayudar a lograr ahorros de energía dondequiera que nuestros sistemas de ventilación estén en uso.
Christian Seltz, Director del departamento de MSR, HANSA Klimasysteme

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