UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR Decanato de Estudios Profesionales Coordinación de Ingeniería Mecánica

i UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR Decanato de Estudios Profesionales Coordinación de Ingeniería Mecánica AUTOMATIZACIÓN DEL SISTEMA DE ACONDICIONAMIENTO DE AIRE PARA LA PLANTA DE ELABORACIÓN DE DERIVADOS SANGUÍNEOS QUIMBIOTEC, C.A. Por Lisandro Enrique López Lavié Realizado con la Asesoría de Ing. Roberto Leal Rangel (Tutor Industrial) Prof. Joaquín Santos (Tutor Académico) INFORME DE PASANTÍA Presentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar Como requisito parcial para optar al título de Ingeniero Mecánico Sartenejas, marzo de 2008

ii UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR Decanato de Estudios Profesionales Coordinación de Ingeniería Mecánica AUTOMATIZACIÓN DEL SISTEMA DE ACONDICIONAMIENTO DE AIRE PARA LA PLANTA DE ELABORACIÓN DE DERIVADOS SANGUÍNEOS QUIMBIOTEC, C.A. PROYECTO DE GRADO presentado por Lisandro Enrique López Lavié REALIZADO CON LA ASESORÍA DE Ing. Roberto Leal Rangel y Prof. Joaquín Santos RESUMEN Las condiciones del aire dentro de una planta de derivados sanguíneos imponen una consecuencia fundamental en el desarrollo de los procesos y en el resultado de los mismos. Este proyecto, encuadra los criterios que definen el contorno del diseño y automatización de sistemas de aire acondicionado con estrictos requerimientos de control. El trabajo enmarca la selección de variables a controlar en el proceso, la definición de entradas y salidas análogas o digitales necesarias para llevar a cabo el control, la selección de controladores de acuerdo a los datos anteriores, la elaboración de algoritmos que permitan lograr las propuestas de control, la trascripción de los mismos al lenguaje de los controladores, el diseño de una interfaz gráfica que permita al usuario interactuar con el sistema, y el acople de los controladores a esta interfaz. El sistema de refrigeración en cuestión consta, principalmente, de dos enfriadores de agua helada, ocho unidades manejadoras con distintas especificaciones, tres bombas de agua helada, tres bombas de agua caliente, dos bombas de agua de condensación y una torre de enfriamiento cuadrada de doble ventilador. Una vez seleccionados los controladores en base a las variables exigidas por los requerimientos de la planta se elaboraron algoritmos que permiten el encendido y apagado automático de equipos por horario y falla, rotación de los mismos de acuerdo a la fecha de operación, control de temperatura de los enfriadores de agua, control de temperatura, humedad y presión en los cuartos acondicionados y monitoreo de filtro en las unidades manejadoras. El monitoreo y acción sobre variables como temperatura, humedad y presión en zonas críticas requirió un control proporcional, integral y derivativo que permitiera salidas análogas a los actuadores correspondientes. En cuanto a las demás variables actuadores conectados a salidas digitales ON-OFF fueron suficientes. Posteriormente se desarrolló una interfaz gráfica con imágenes y animaciones que facilitara la manipulación de variables y visualización del proceso. PALABRAS CLAVE: Aire acondicionado, Control, Automatización, Algoritmos, Monitoreo. Aprobado con mención: Postulado para el premio: Sartenejas, marzo de 2008

iii DEDICATORIA Dedicado a mi familia, por su apoyo incondicional y constante oferta de oportunidades. Su apoyo me permite, día a día, perseverar en la búsqueda del lugar en el sendero donde la razón y el éxito colindan.

iv AGRADECIMIENTOS Y RECONOCIMIENTOS A Dios quien me ha regalado la vida, los valores, la moral y la salud. A Proyns, s.a. por abrirme las puertas e incluirme en su familia sin condición alguna. Al Profesor Joaquín Santos por su disposición, paciencia y oportunos consejos.

i ÍNDICE GENERAL ÍNDICE GENERAL...i ÍNDICE DE TABLAS...iv LISTA DE SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS...x INTRODUCCIÓN...1 CAPÍTULO 1: FUNDAMENTO TEÓRICO...4 1.1 Acondicionamiento de Aire...4 1.2 Ciclo Básico de Refrigeración...8 1.3 Sistemas de Aire Acondicionado...11 1.4 Torres de Enfriamiento...16 1.5 Sistemas de control para aire acondicionado...17 1.6 Modos de control para aire acondicionado...19 1.7 Redes de control para aire acondicionado...20 1.8 Entradas y Salidas Análogas y Digitales...33 1.9 Dispositivos típicos de medición...36 1.10 Lonwatcher 3.0...42 1.11 Londisplay 3.0...43 CAPÍTULO 2: MÉTODOS Y PROCEDIMIENTOS...44 CAPÍTULO 3: RECONOCIMIENTO DEL SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO E IDENTIFICACIÓN DE EQUIPOS...49 3.1 Enfriadores de agua...49 3.2 Bombas de agua fría...50 3.3 Bombas de agua caliente...51 3.4 Bombas de agua de condensación...52 3.5 Torre de enfriamiento...53 3.6 Unidades manejadoras de aire...53 3.7 Rejillas y Dampers...55 CAPÍTULO 4: FUNCIONAMIENTO DESEADO DEL SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO MEDIANTE LA IMPLEMENTACIÓN DE LA AUTOMATIZACIÓN...56

ii 4.1 Enfriadores de agua...56 4.2 Bombas de agua fría...57 4.3 Bombas de agua caliente...57 4.4 Bombas de agua de condensación...58 4.5 Torre de enfriamiento...58 4.6 UMA 1 Sala de llenado...58 4.7 UMA 2 y 3 Sala de llenado...59 4.8 UMA 1 Pasillos P.A....60 4.9 UMA 1, 2 y 3 Oficinas P.B. y UMA 2 Pasillos P.A...60 4.10 Dampers motorizados para el control de presión...61 CAPÍTULO 5: PUNTOS DE CONTROL...62 CAPÍTULO 6: SELECCIÓN DE CONTROLADORES...66 6.1 Identificación de entradas y salidas por equipo controlado...66 6.2 Cuantificación de entradas y salidas por tipo...74 6.3 Arquitectura, conexión y topología de red...81 6.4 Definición de controladores...82 CAPÍTULO 7: COMPOSICIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL...84 CAPÍTULO 8: PROGRAMACIÓN Y CONFIGURACIÓN...86 8.1 Controlador EC 12C para enfriadores de agua y bombas de agua helada...86 8.2 Controlador EC 67 para bombas de agua caliente...108 8.3 Controlador EC 67 para bombas de agua de condensación, torre de enfriamiento 110 8.4 Controlador EC 67 para la UMA 1 Sala de llenado...112 8.5 Controladores EC 67 para las UMA 2 y 3 Sala de llenado...113 8.6 Controlador EC 67 para la UMA 1 Pasillos P.A....114 8.7 Controladores EC 67 para las UMA 1, 2 Y 3 Oficinas P.B., UMA 2 Pasillos P.A.116 8.8 Controlador EC 8A Dampers 1-8...117 8.9 Controlador EC 8A Dampers 9-16...117 8.10 Controlador EC 67 Dampers 17-24...117 CAPÍTULO 9: ELABORACIÓN DE LA INTERFAZ GRÁFICA....118 9.1 Fase de diseño...118 9.2 Fase de montaje...126

iii 9.3 Fase de montaje y acople...133 CAPÍTULO 10: EVALUACIÓN DEL FACTOR COSTO BENEFICIO...136 10.1 Costos del sistema de manejo de energía...137 10.2 Costos de manejo del sistema de aire acondicionado automatizado...138 10.3 Costos de manejo del sistema de aire acondicionado sin automatización...140 10.4 Flujo de caja del sistema de aire acondicionado...141 CONCLUSIONES...145 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS...148 Libros...148 Manuales...148 Conferencias...149 Documentos de Internet...149 ANEXO A: PLANOS DE CONEXIÓN DE CONTROLADORES EN QUIMBIOTEC, C.A...150 ANEXO B: PLANOS DE INSTALACIONES MECÁNICAS EN QUIMBIOTEC, C.A...151 ANEXO C: REFERENCIAS DE CONTROLES, ACCESORIOS Y PERIFÉRICOS DEL SISTEMA DE CONTROL...152 ANEXO D: PROGRAMACIÓN Y CONFIGURACIÓN...153 ANEXO E: ESPECIFICACIONES DE LOS EQUIPOS DE AIRE ACONDICIONADO...205

iv ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1 Elementos Componentes del Aire....5 Tabla 2 Señales de control...34 Tabla 3 Señales de entrada en forma de resistencias termosensibles....35 Tabla 4 Señales de salida en forma de resistencias....36 Tabla 5 Identificación de entradas y salidas requeridas por los enfriadores....67 Tabla 6 Identificación de entradas y salidas requeridas por las bombas de agua fría....67 Tabla 7 Identificación de entradas y salidas requeridas por las bombas de agua caliente....68 Tabla 8 Identificación de entradas y salidas requeridas por las bombas de condensación...68 Tabla 9 Identificación de entradas y salidas requeridas por las unidades manejadoras....69 Tabla 10 Identificación de entradas y salidas requeridas por las unidades manejadoras....70 Tabla 11 Identificación de entradas y salidas requeridas por las unidades manejadoras....70 Tabla 12 Identificación de entradas y salidas requeridas por las unidades manejadoras....71 Tabla 13 Identificación de entradas y salidas requeridas por las unidades manejadoras....71 Tabla 14 Identificación de entradas y salidas requeridas por las unidades manejadoras....72 Tabla 15 Identificación de entradas y salidas requeridas por las unidades manejadoras....72 Tabla 16 Identificación de entradas y salidas requeridas por las unidades manejadoras....73 Tabla 17 Identificación de entradas y salidas requeridas por la torre de enfriamiento....73 Tabla 18 Identificación de entradas y salidas requeridas por los dampers...74 Tabla 19 Cuantificación de entradas y salidas requeridas por los enfriadores de agua...74 Tabla 20 Cuantificación de entradas y salidas requeridas por las bombas de agua fría...75 Tabla 21 Cuantificación de entradas y salidas requeridas por las bombas de agua caliente...75 Tabla 22 Cuantificación de entradas y salidas requeridas por las bombas de condensación..75 Tabla 23 Cuantificación de entradas y salidas requeridas por las unidades manejadoras...76 Tabla 24 Cuantificación de entradas y salidas requeridas por las unidades manejadoras...76 Tabla 25 Cuantificación de entradas y salidas requeridas por las unidades manejadoras...77 Tabla 26 Cuantificación de entradas y salidas requeridas por las unidades manejadoras...77 Tabla 27 Cuantificación de entradas y salidas requeridas por las unidades manejadoras...78 Tabla 28 Cuantificación de entradas y salidas requeridas por las unidades manejadoras...78

v Tabla 29 Cuantificación de entradas y salidas requeridas por las unidades manejadoras...79 Tabla 30 Cuantificación de entradas y salidas requeridas por las unidades manejadoras...79 Tabla 31 Cuantificación de entradas y salidas requeridas por la torre de enfriamiento...80 Tabla 32 Cuantificación de entradas y salidas requeridas por los dampers....80 Tabla 33 Formulario para selección de la arquitectura de red...81 Tabla 34 Formulario para selección de la conexión de red....82 Tabla 35 Entradas Controlador EC-12C (Enf. y bombas A.F)...89 Tabla 36 Salidas Controlador EC-12C (Enf. y bombas A.F)....90 Tabla 37 Variables Controlador EC-12C (Enf. y bombas A.F)....91 Tabla 38 Timers Controlador EC-12C (Enf. y bombas A.F)....94 Tabla 39 Entradas en formas de variables de red Controlador EC-12C (Enf. y bombas A.F) 95 Tabla 40 Salidas en formas de variables de red Controlador EC-12C (Enf. y bombas A.F)..96 Tabla 41 Costos de implementación del sistema de manejo de energía...137 Tabla 42 Consumo eléctrico de los equipos del sistema A.A.....139 Tabla 43 Consumo eléctrico de los dispositivos del sistema de manejo de energía....139 Tabla 44 Consumo eléctrico de equipos del sistema A.A.. sin automatización...140 Tabla 45 Costos de mano de obra en un sistema no automatizado....141 Tabla 46 Flujo de caja con automatización....141 Tabla 47 Flujo de caja sin automatización....142 Tabla 48 Resultados del flujo de caja...142 Tabla 49 Entradas Controlador EC-67 (Bombas A.C.)...153 Tabla 50 Salidas Controlador EC-67 (Bombas A.C.)....154 Tabla 51 Variables Controlador EC-67 (Bombas A.C.)...154 Tabla 52 Timers Controlador EC-67 (Bombas A.C.)...156 Tabla 53 Entradas en forma de variables de red Controlador EC-67 (Bombas A.C.)...157 Tabla 54 Entradas en forma de variables de red Controlador EC-67 (Bombas A.C.)...157 Tabla 55 Entradas Controlador EC-67 (Bombas agua condensación y torre enfriamiento). 165 Tabla 56 Salidas Controlador EC-67 (Bombas agua condensación y torre enfriamiento)...166 Tabla 57 Variables Controlador EC-67(Bombas agua condensación y torre enfriamiento). 167 Tabla 58 Timers Controlador EC-67 (Bombas agua condensación y torre enfriamiento)...168

vi Tabla 59 Entradas en forma de variables de red Controlador EC-67 (Bombas agua condensación y torre enfriamiento)....168 Tabla 60 Salidas en forma de variables de red Controlador EC-67 (Bombas agua condensación y torre enfriamiento)....169 Tabla 61 Constantes Controlador EC-67(Bombas agua condensación y torre enfriamiento)169 Tabla 62 Entradas Controlador EC-67 (UMA 1 Sala de llenado)...174 Tabla 63 Salidas Controlador EC-67 (UMA 1 Sala de llenado)....175 Tabla 64 Variables Controlador EC-67 (UMA 1 Sala de llenado)...175 Tabla 65 Timers Controlador EC-67 (UMA 1 Sala de llenado)...176 Tabla 66 Entradas en forma de variables de red Controlador EC-67 (UMA 1 Sala llenado)176 Tabla 67 Constantes Controlador EC-67 (UMA 1 Sala llenado)....177 Tabla 68 Controladores internos Controlador EC-67 (UMA 1 Sala llenado)....177 Tabla 69 Entradas Controlador EC-67 (UMA 2 y 3 Sala llenado)...179 Tabla 70 Salidas Controlador EC-67 (UMA 2 y 3 Sala llenado)....180 Tabla 71 Variables Controlador EC-67 (UMA 2 y 3 Sala llenado)....180 Tabla 72 Timers Controlador EC-67 (UMA 2 y 3 Sala llenado)....181 Tabla 73 Entradas en forma de variables de red Control. EC-67 (UMA 2 y 3 Sala llenado)181 Tabla 74 Entradas Controlador EC-67 (UMA 1 Pasillos P.A)...184 Tabla 75 Salidas Controlador EC-67 (UMA 1 Pasillos P.A.)....184 Tabla 76 Variables Controlador EC-67 (UMA 1 Pasillos P.A)....185 Tabla 77 Timers Controlador EC-67 (UMA 1 Pasillos P.A)....185 Tabla 78 Entradas en forma de variables de red Controlador EC67 (UMA 1 Pasillos P.A).186 Tabla 79 Constantes Controlador EC-67 (UMA 1 Pasillos P.A)....186 Tabla 80 Controladores internos Controlador EC-67 (UMA 1 Pasillos P.A)....186 Tabla 81 Entradas Controlador EC-67 (UMA 1,2 Y 3 Ofic. P.B. y UMA 2 Pasillos P.A.)..189 Tabla 82 Salidas Controlador EC-67 (UMA 1,2 Y 3 Ofic. P.B. y UMA 2 Pasillos P.A)...189 Tabla 83 Variables Controlador EC-67 (UMA 1,2 Y 3 Ofic. P.B. y UMA 2 Pasillos P.A.).190 Tabla 84 Timers Controlador EC-67 (UMA 1,2 Y 3 Ofic. P.B. y UMA 2 Pasillos P.A.)....190 Tabla 85 Entradas en forma de variables de red Controlador EC-67 (UMA 1, 2 y 3 Oficinas P.B. y UMA 2 Pasillos P.A.)....191 Tabla 86 Constantes Controlador EC-67 (UMA 1,2,3 Oficinas P.B. UMA 2 Pasillos P.A.)191

vii Tabla 87 Controladores internos Controlador EC-67 (UMA 1,2,3 Oficinas P.B. UMA 2 Pasillos P.A.)....191 Tabla 88 Entradas Controlador EC-8A (Dampers 1-8)....194 Tabla 89 Salidas Controlador EC-8A (Dampers 1-8)....195 Tabla 90 Constantes Controlador EC-8A (Dampers 1-8)....196 Tabla 91 Controladores internos Controlador EC-8A (Dampers 1-8)....196 Tabla 92 Entradas Controlador EC-8A (Dampers 9-16)....198 Tabla 93 Salidas Controlador EC-8A (Dampers 9-16)....199 Tabla 94 Constantes Controlador EC-8A (Dampers 9-16)....200 Tabla 95 Controladores internos Controlador EC-8A (Dampers 9-16)....200 Tabla 96 Entradas Controlador EC-8A (Dampers 17-24)....202 Tabla 97 Salidas Controlador EC-8A (Dampers 17-24)....202 Tabla 98 Constantes Controlador EC-8A (Dampers 17-24)....203 Tabla 99 Controladores internos Controlador EC-8A (Dampers 17-24)....204 Tabla 100 Especificaciones de los enfriadores de agua....205 Tabla 101 Especificaciones de las bombas de agua fría...205 Tabla 102 Especificaciones de las bombas de agua caliente...206 Tabla 103 Especificaciones de las bombas de agua de condensación...206 Tabla 104 Especificaciones de la torre de enfriamiento...206 Tabla 105 Especificaciones de las unidades manejadoras...207 Tabla 106 Especificaciones de las unidades manejadoras...208 Tabla 107 Especificaciones de las unidades manejadoras...209 Tabla 108 Especificaciones de las unidades manejadoras...210 Tabla 109 Especificaciones de las unidades manejadoras...211 Tabla 110 Especificaciones de las unidades manejadoras...212

viii INDICE DE FIGURAS Figura 1 Ciclo de Refrigeración....8 Figura 2 Diagrama p-h ciclo básico de refrigeración....10 Figura 3 Sistema de Agua Helada....14 Figura 4 Distribución Básica....26 Figura 5 Distribución básica unida a un sistema de manejo local...26 Figura 6 Arquitectura Cliente Servidor....26 Figura 7 Distribución básica con manejo fuera de sitio....27 Figura 8 Distribución básica con manejo fuera de sitio....27 Figura 9 Cliente basado en un buscador de Web Simple....28 Figura 10 Topología Bus....29 Figura 11 Terminación de canales TP/ FT-10 para topologías tipo bus...29 Figura 12 Terminación de canales TP/ XF-1250 para topologías tipo bus....29 Figura 13 Topología Libre...30 Figura 14 Terminación de canales TP/ FT-10 para topologías tipo bus...30 Figura 15 Topología Backbone....31 Figura 16 Modelaje bomba de agua fría...119 Figura 17 Modelaje bomba de agua caliente....119 Figura 18 Modelaje bomba de agua de condensación...120 Figura 19 Enfriador encendido...121 Figura 20 Enfriador apagado....121 Figura 21 Ventiladores de las torres de enfriamiento...122 Figura 22 Ventiladores centrífugos de las unidades manejadoras de aire...123 Figura 23 Damper con actuador proporcional...124 Figura 24 Modelo 1 de plantilla para los formularios de la interfaz gráfica....125 Figura 25 Modelo 2 de plantilla para los formularios de la interfaz gráfica....125 Figura 26 Modelo 3 de plantilla para los formularios de la interfaz gráfica....126 Figura 27 Formulario para la selección del modo de operación...128 Figura 28 Formulario para el monitoreo de la sala de máquinas...129

ix Figura 29 Formulario para el monitoreo de las torres de enfriamiento y bombas de agua de condensación....130 Figura 30 Formulario para el monitoreo de las unidades manejadoras de aire....131 Figura 31 Formulario para el monitoreo del control de presión...132 Figura 32 Distribución de costos del sistema de aire acondicionado con automatización...143 Figura 33 Distribución de costos del sistema de aire acondicionado sin automatización...143 Figura 34 Gráfica de análisis económico....144

x LISTA DE SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS AI: Entrada análoga tras sus siglas en inglés (Analogal Input). ANSI: Instituto Nacional Estadounidense de Estándares tras sus siglas en inglés (American National Standards Institute). AO: Salida análoga tras sus siglas en inglés (Analogal Output). ASHRAE: Sociedad Estadounidense de Ingenieros de Calefacción y Refrigeración tras sus siglas en inglés (American Society of Heating and Refrigeration Engineers). BacNet: Red de automatización y control de edificios tras sus siglas en inglés (Building Automation and Control Network). Protocolo de comunicación estándar utilizado en aplicaciones HVAC. Bypass: Dícese de un conducto que comunique la entrada y salida a un dispositivo sin cruzar el sendero del mismo. Chiller: Denominación en inglés y en términos de refrigeración de enfriador de agua. Damper: Restrictores de paso de aire para el control de presión en ductos y recintos. DDC: Controlador Directo Digital tras sus siglas en inglés (Direct Digital Controller). DI: Entrada digital tras sus siglas en inglés (Digital Input). Display: Denominación en inglés de indicador gráfico de objetos a través de un dispositivo electrónico. Distech Controls: Compañía canadiense encargado de la manufactura de controladores DDC y software de manejo para la automatización y control integral de edificios y plantas. DIN: Instituto Alemán de Normas tras sus siglas en alemán (Deutsches Institut für Normung). DO: Salida digital tras sus siglas en inglés (Digital Output).

xi Donut: Sensor de corriente digital, utilizado en el diseño de automatización y control para verificar el estado de dispositivos accionados eléctricamente. EC 67: Controlador manufacturado por Distech Controls. Ver Anexo 1. EC 8A: Controlador manufacturado por Distech Controls. Ver Anexo 1. EC 12C: Controlador manufacturado por Distech Controls. Ver Anexo 1. HTML: Lenguaje de Marcas Hipertextuales tras sus siglas en inglés (Hyper Text Markup Language). HVAC: Calefacción, Ventilación y Aire Acondicionado tras sus siglas en inglés (Heating, Ventilation and Air Conditioning). Illustrator: Software para ilustraciones, elaborado por Adobe. Inventor: Software de modelaje de sólidos, elaborado por Autodesk. IP: Identificador lógico de un computador dentro de una red de comunicación con protocolo de internet. IVIC: Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas. LAN: Red de Área Local tras sus siglas en inglés. (Local Area Network). LNS: Servidor de red Lon tras sus siglas en inglés (Lon Network Server). Londisplay 3.0: Software para la elaboración de interfaces gráficas para el monitoreo de sistemas de manejo de energía, elaborado por Distech Controls. LonTalk: Protocolo de comunicación estándar utilizado en aplicaciones HVAC. Lonwatcher 3.0: Software para la creación de bases de datos, configuración y programación de controladores en un sistema de manejo de energía, elaborado por Distech Controls. LonWorks: Red de comunicación de dispositivos comunicándose a través de un protocolo LonTalk. LVCH, C.A.: Nombre de la firma consultora encargada del diseño del aire acondicionado de QUIMBIOTEC, C.A. NF: Normativa Francesa tras sus siglas en francés (Normative Française). Offset: Dícese de la desviación de un valor con respecto a la referencia. PI: Control proporcional y derivativo.

xii PICS: Declaración de Conformación en la Implementación del Protocolo tras sus siglas en inglés (Protocol Implementation Conformance Statement). PID: Control proporcional, integral y derivativo. PROYNS, S.A. Nombre de la firma consultora encargada del diseño de automatización y control de QUIMBIOTEC, C.A. QUIMBIOTEC,C.A.: Nombre de la planta de elaboración de derivados sanguíneos que contrata la automatización de su sistema de aire acondicionado. RTD: Sensores de temperatura resistivos. Set Point: Valor de referencia que deben alcanzar las variables controladas por el sistema de control. THR: Sensor termistor. TIMER: Temporizador. UMA: Unidad Manejadora de Aire. WAN: Red de Área Local tras sus siglas en inglés (Wide Area Network).

1 INTRODUCCIÓN Los requerimientos de precisión en condiciones ambientales acoplados a la creciente tendencia hacia el ahorro energético revelan la necesidad de proponer sistemas de automatización de recintos basados en protocolos de control abierto. En tal sentido, la automatización de sistemas de cualquier índole se inclina hacia la posesión de un criterio de flexibilidad que permita acoplar equipos de distintos proveedores consintiendo una visualización y control de variables adecuado y simple. En este orden de ideas, el diseño de la automatización de cualquier proceso representa una necesidad de garantizar ahorro, versatilidad y sencillez permitiendo un intuitivo monitoreo y control de las variable en cuestión. Con base en este argumento de diseño se plantea la necesidad de comprender el funcionamiento del sistema de acondicionamiento de aire de la planta productora de derivados sanguíneos perteneciente al IVIC, QUIMBIOTEC, C.A. Los estrictos criterios de modernidad y condiciones de proceso exigen un manejo puntual y preciso de las variables de control. Así mismo, se presenta como solución a esta inquietud ingenieril la implantación de controladores configurables y programables DDC (Direct Digital Controllers) manufacturados por la sociedad Distech Controls, los cuales presentan todas las cualidades notadas anteriormente y encuadran las necesidades de control de sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado modernos. Basados en protocolos abiertos LonWorks y permitiendo la integración de protocolos de comunicación BacNet, los controladores Distech constituyen la base que sostiene la automatización que se presenta. Unidos a los sensores y actuadores seleccionados y acoplados a una red de comunicación se logra la estabilidad de las condiciones de acuerdo a los requerimientos. Como antecedentes, QUIMBIOTEC, C.A. había instado a la empresa subcontratada Proyectos Ambientales LVCH, C.A., a elaborar un informe piloto concerniente a los beneficios que traería la automatización del aire acondicionado y control de cuarto limpio sobre la

2 elaboración de derivados sanguíneos y fármacos. En vista de los ahorros energéticos, control preciso de variables y compatibilidad prometidos por el informe, la propuesta fue aprobada para la expansión de fármacos necesaria en la planta, designándose las responsabilidades a los autores del informe quienes, paralelamente, subcontratarían a PROYNS, S.A. para el diseño del sistema de energía. Consecuentemente, el proyecto justifica su causa en los requerimientos locales y globales de disminución en los consumos de energía así como en la necesidad de un control estricto de variables ambientales para garantizar una correcta gestión de calidad sobre los productos elaborados por la planta. Las inmensas posibilidades de expansión de la automatización de acuerdo con la compatibilidad del sistema pretendido con otros en el área de edificio inteligente, hace aun más apetecible la propuesta que busca modernizar las condiciones del recinto. El objetivo principal de este trabajo es: Automatización del sistema de acondicionamiento de aire de QUIMBIOTEC, C.A. mediante la utilización de controladores DDC. En cuanto a los objetivos específicos, estos son: Estudio y verificación de los equipos y elementos que conforman el sistema de aire acondicionado. Proposición de los puntos de control requeridos para llevar a cabo la automatización. Estudio específico de los requerimientos de diseño en cuanto a controladores. Selección, con base en el estudio realizado, de los controladores y sensores. Preparación de diagramas de conexiones que esclarezcan la conexión entre los controladores, así como las entradas y salidas físicas de los mismos. Elaboración de una interfaz gráfica que permita al usuario interactuar con el sistema de control.

3 Programación y configuración de los controladores de acuerdo a las necesidades del contratista. Ejecución de pruebas del sistema en el laboratorio. Evaluación del factor costo beneficio acarreado por el proyecto. Como alcance: La dinámica únicamente enmarca la etapa de diseño del sistema de manejo de energía, dejando por fuera la instalación del mismo. Así mismo, el presente escrito cubre únicamente la ingeniería y planteamiento de automatización, dejando como otro posible tema de tesis, pasantía o proyecto, la instalación, y simulación de planta para el establecimiento de valores PID, del mismo de acuerdo a las especificaciones notadas en el presente. Para ello, el trabajo se organizará siguiendo como lineamientos los objetivos descritos y siguiendo el siguiente esquema general: Fundamento teórico Métodos y Procedimientos Reconocimiento del sistema de aire acondicionado e identificación de equipos Verificación del funcionamiento deseado del sistema de aire acondicionado mediante la implementación de la automatización. Definición de los puntos de control Selección de controladores Composición del sistema de control Programación y configuración Elaboración de la interfaz gráfica Evaluación del factor costo beneficio Conclusiones

4 CAPÍTULO 1 FUNDAMENTO TEÓRICO Los sistemas de aire acondicionado, refrigeración, calefacción y ventilación mecánica se encuentran estrechamente vinculados a mecanismos de control capaces de regular los procesos involucrados. Éstos permiten la automatización y regulación sistemática del funcionamiento de los equipos y demás componentes de la instalación mecánica. Con base en ello se presentan, a continuación, los lineamientos teóricos necesarios para comprender las actividades desempeñadas por los elementos de un sistema de acondicionamiento de aire y de un control automático funcionando en conjunto. 1.1 Acondicionamiento de Aire El acondicionamiento de aire consiste en proveer control durante el ciclo anual de diversas condiciones del aire, como, temperatura, humedad, limpieza y moción del mismo (Howell et al., 2005, pp. 1). Todo sistema capaz de lograr este control sobre un espacio cerrado es llamado sistema de aire acondicionado o, sistema HVAC tras sus iniciales en inglés (calefacción, ventilación y aire acondicionado). En tal sentido, Howell calca una distinción entre los sistemas de aire acondicionado de acuerdo a su funcionalidad. Es decir, un sistema HVAC es diferenciado por su propósito de generar y acumular condiciones de confort para los ocupantes de un recinto cerrado y acondicionado o por su cualidad de mantener condiciones específicas, de acuerdo a la causa en cuestión, que permitan obtener resultados óptimos en un proceso que ocurre en un espacio con las mismas características. En este orden de ideas, la posibilidad de acondicionar el aire reside en la manipulación de una combinación de factores claves que definen las condiciones del aire atmosférico. Por ello se hace pertinente revisar las más importantes características y propiedades del mismo. El aire que respiramos presenta la composición mostrada en la Tabla 1.

5 Tabla 1. Elementos Componentes del Aire. (Carnicer, 1995, pp.12) Volumen [%] Masa [%] Nitrógeno 78,09 75,51 Oxígeno 20,95 23,15 Argón 0,93 1,28 Dióxido de Carbono 0,03 0,046 Otros 0,0027 0,014 Esta composición describe la anatomía del aire. Sin embargo, por definición son las propiedades del mismo las que permiten una manipulación para ajustar las condiciones de un entorno. El aire atmosférico es, específicamente, aire húmedo constituido por aire seco surtido de vapor de agua. 1.1.1 Humedad Relativa La medida de la cantidad de vapor de agua con respecto al aire seco indica el valor de humedad relativa del aire y resulta una cifra representativa en la comodidad humana pues calca la saturación del aire y la posibilidad de la persona de exhalar el vapor de agua generado por el metabolismo. La humedad relativa denota una relación entre la presión de vapor del agua en el aire y la presión de vapor del agua del aire en condiciones de saturación para una misma temperatura (Carrier, 1968, pp. 1-115). En tal sentido, para cualquier unidad coherente: p vw W = (1) p vs m w W = (2) m a p vw = Presión del vapor de agua p vs = Presión de saturación @ T m w = Masa del vapor de agua m a = Masa del aire seco

6 1.1.2 Temperatura de Bulbo Seco Se conoce como la temperatura de bulbo seco, a aquella registrada por un termómetro convencional sea de mercurio, alcohol, tolueno u otro. Los termómetros encargados de medir temperaturas de esta índole también son conocidos, en ocasiones, como termómetros secos debido a la naturaleza de su medición. 1.1.3 Temperatura de Bulbo Húmedo Esta medida representa la temperatura a la cual el agua (líquida o sólida), evaporándose a aire húmedo a una temperatura de bulbo seco dada t y humedad relativa W, puede saturar el aire adiabáticamente a la misma temperatura t*, mientras que la presión p se mantiene constante (Howell et al., 2005, pp. 28). Este concepto implica la necesidad de un proceso adiabático de medición del mismo. No obstante, debido a que los procesos de medición existentes representan una buena aproximación y ninguna corrección se hace, otros profesionales del área han simplificado el concepto de temperatura del bulbo húmedo a aquella registrada por un termómetro cuyo bulbo se encuentra envuelto por un material poroso y húmedo y ha sido expuesto a una corriente de aire (Carrier, 1968, pp. 1-115). La temperatura de bulbo húmedo siempre será menor que la temperatura de bulbo seco debido al entorno conceptual de los términos. 1.1.4 Punto de Rocío El punto de rocío es un indicador de la temperatura a la cual el aire comienza la saturación. Así, este concepto hace referencia a la temperatura mínima, a una presión determinada, a la cual una masa de aire atmosférico es capaz de contener una cantidad determinada de vapor de agua.

7 1.1.5 Carta Psicrométrica Se define psicrometría como la ciencia que estudia las propiedades termodinámicas del aire atmosférico y el efecto de la humedad sobre los materiales y el confort humano (Howell et al., 2005, pp.28). La psicrometría se ha encargado de simplificar el estudio de procesos que envuelven al aire mediante la presentación de la carta psicrométrica, la cual muestra donde evaluar propiedades como la temperatura, humedad relativa, humedad absoluta y entalpía del aire en cualquier estado. Howell, en su obra Principles of heating, refrigeration and air conditioning denota los cinco procesos básicos referentes al aire acondicionado: El calentamiento simple o sensible consta en un cambio en la temperatura del bulbo húmedo sin variación de la humedad absoluta. La humidificación y deshumidificación consiste en un cambio de la humedad relativa sin variación en la temperatura de bulbo húmedo. El enfriamiento y deshumidificación es el resultado de una disminución de la temperatura de bulbo seco acoplado a una disminución de la humedad relativa. El calentamiento y humidificación es el resultado de un aumento de la temperatura de bulbo seco acoplado a un aumento de la humedad relativa en el fluido estudiado. El enfriamiento evaporativo es consecuencia del intercambio de calor del aire con el vapor de agua, ocurriendo que el calor sensible desprendido por el aire es absorbido por el agua como calor latente. En la carta psicrométrica la temperatura de bulbo húmedo permanece constante mientras que la temperatura de bulbo seco cae a medida que la humedad crece.

8 1.2 Ciclo Básico de Refrigeración El ciclo básico de refrigeración, mostrado en la Figura 1, se basa en la compresión de vapor y la transferencia de calor a través de dos intercambiadores. En su forma más simple consta de cuatro elementos principales que permiten la remoción de calor en un espacio y la absorción de calor por parte de otro. Figura 1 Ciclo de Refrigeración. El evaporador es el intercambiador designado para remover el calor del recinto que se pretende acondicionar. El refrigerante que circula por medio del serpentín de evaporación, entra a éste, en condiciones de diseño típicas, a una temperatura cercana a los 7 C y en estado líquido lo que le da la capacidad de remover calor sensible del espacio acondicionado. Es de esperar que la temperatura del refrigerante aumente a lo largo del serpentín a medida que la presión cae provocando un cambio de estado en la masa que fluye a través del aparato.

9 El compresor es el encargado de suministrarle energía al fluido y vencer las caídas de presión en el circuito. El condensador recibe refrigerante en estado gaseoso a altas presiones, cuyos valores son estrictamente dependientes del refrigerante y las condiciones de diseño. El calor es removido a medida que el fluido circula por el serpentín de condensación y el ventilador forza la convección. El resultado de esta transferencia es el cambio de estado gaseoso a líquido del refrigerante, permitiendo un posterior correcto funcionamiento de la válvula de expansión y, en consecuencia, condiciones óptimas del refrigerante a la entrada del evaporador. La válvula de expansión funciona como un agente reductor de presión encargado también de bajar la temperatura del líquido drásticamente. Además debe regular el paso de refrigerante al evaporador según sea pertinente. Para esto, es indispensable contar con un sensor de temperatura a la salida del evaporador. En este sentido, las válvulas de expansión pueden ser del tipo termostáticas o electrónicas, de acuerdo al tipo de senso hecho sobre el fluido. En equipos pequeños la válvula de expansión es sustituida por un equipo más sencillo denominado tubo capilar; se trata de un tubo muy fino de cobre, de diámetro interior variable entre 0,7 y 3 mm, y de longitud también variable, en función de la relación de presión que se quiera obtener entre los circuitos de alta y baja presión de la instalación (Buqué, 2007, pp.169, tomo 1). De acuerdo a los distintos criterios de diseño de los fabricantes, capacidades de los equipos y tamaños de las instalaciones, el circuito hidráulico cerrado formado por el ciclo puede estar complementado por accesorios como: Un receptor de refrigerante delegado a acumular y liberar refrigerante de acuerdo a las condiciones de salida del refrigerante en el evaporador y las demás condiciones de flujo en el circuito (Buqué, 2007). Un filtro secador comisionado a retirar cualquier rastro de vapor refrigerante (Buqué, 2007). en la línea de

10 Una mirilla o visor de flujo que permita visualizar el estado físico del refrigerante (Buqué, 2007). Una válvula solenoide que regule el paso de refrigerante al evaporador, mediante la alimentación eléctrica de una bobina electromagnética que controle la apertura del émbolo interno (Buqué, 2007). En términos termodinámicos el ciclo de refrigeración básico puede ser representado en el diagrama presión entalpía presentado en la Figura 2. Figura 2 Diagrama p-h ciclo básico de refrigeración. Durante la expansión, líquido subenfriado pasa isentálpicamente a estado de saturación, lo que resulta en la producción de vapor instantáneo denotado flash gas en el recorrido del refrigerante por la válvula. La etapa de evaporación es representada por la línea horizontal inferior de la Figura 2 y presenta una sección de sobrecalentamiento. Posteriormente una sección de compresión es marcada por un aumento en la entalpía y presión para luego entrar

11 en la etapa de condensación donde el fluido finalmente es subenfriado hasta la entrada de la válvula de expansión, permitiéndose así un funcionamiento cíclico del sistema termodinámico presentado. 1.3 Sistemas de Aire Acondicionado Carnicer (1995) clasifica los equipos de aire acondicionado, en un principio, de acuerdo a la manera en que es condensado el refrigerante en el ciclo básico de refrigeración, existen dos tipos: Los sistemas condensados por aire condensan el refrigerante por medio de aire atmosférico. Presentan ventiladores en el serpentín de condensación para compensar las propiedades convectivas del aire y pueden presentar la unidad condensadora directamente expuesta al exterior o conectada a ductos de comunicación. Los sistemas condensados por agua son aquellos donde la transferencia de calor en la etapa de condensación correspondiente al ciclo básico de refrigeración es hecha hacia agua que circula por el intercambiador. En estos equipos, por lo general, se utilizan torres de enfriamiento. Éstas son encargadas de enfriar el agua que absorbe el calor del refrigerante en el condensador para poder recircular el fluido por medio de un sistema de bombeo, eliminando la necesidad de renovar el agua constantemente. En términos generales, de acuerdo a las propiedades refrigerantes del agua, los sistemas condensados por este fluido son más compactos y pequeños que los sistemas condensados por aire, presentando intercambiadores de calor tubo y coraza en sustitución de múltiples condensadores del tipo compacto. Así mismo, Carnicer (1995) menciona que los equipos también pueden ser clasificados de acuerdo a la disposición de los elementos del ciclo de refrigeración en el espacio. Esta clasificación establece dos posibilidades:

12 Los equipos compactos, identificados por poseer todos los conformantes del ciclo dentro de un mismo espacio físico. Los equipos partidos, caracterizados por poseer el serpentín de condensación y el compresor separados de la válvula de expansión y el evaporador. En estos equipos se le llama unidad condensadora a la unidad exterior (compresor y condensador) y unidad evaporadora a la unidad interior. 1.3.1 Equipos de Ventana Son equipos compactos de pequeñas capacidades condensados por aire. Su montaje implica un posicionamiento del equipo tal que parte de la unidad se encuentre en el exterior (etapa de condensación) del recinto y parte en el interior (etapa de evaporación); debido a esta necesidad las ventanas representan el lugar ideal de instalación. Presentan la ventaja de requerir muy poco trabajo de instalación. Como desventaja se encuentra la antiestética producida en el exterior del edificio. En términos generales, presentan un ventilador centrífugo para el serpentín de evaporación y un ventilador axial para el serpentín de condensación. Comúnmente la válvula de expansión es sustituida por un tubo capilar y presentan compresores herméticos rotativos. Su diseño se realiza para prestaciones/ciclo frío, para una temperatura exterior de 35 C con T s = 27 C y T h = 19 C dando entre 1,45 a 6,98 kw (Carnicer, 1995, pp. 70) de potencia frigorífica. 1.3.2 Paquetes El término paquete de acondicionamiento de aire, hace referencia a dispositivos compactos, condensados por agua o aire. Todos los elementos que conforman el ciclo de compresión de vapor incluido en este dispositivo se encuentran confinados en un espacio común.

13 Los aires acondicionados tipo paquete incluyen una salida de aire que debe estar acoplada a un ducto encargado de distribuir el aire acondicionado a lo largo de la red de recintos de recintos tomados en cuenta en el cálculo de cargas térmicas incluido en el diseño de la instalación. Estos equipos suelen ubicarse en las azoteas de los edificios, adquiriendo, en ocasiones, el nombre de unidades de techo. No obstante, dispositivos de esta índole condensados por agua pueden ser ubicados en espacios cerrados debido a la ausencia de la necesidad de intercambiar calor con el aire circundante. 1.3.3 Splits y Mini Splits El ciclo de refrigeración en estos equipos presenta una partición, por lo cual, los sistemas del tipo partido presentan una unidad condensadora en el exterior y una unidad manejadora en el interior del recinto a acondicionar, conectándose el circuito de refrigeración a través de tuberías de cobre. El sistema split permite el acoplamiento de ductos a la unidad evaporadora permitiendo distribuir el aire enfriado en diferentes particiones del recinto, mientras que el sistema tipo mini split presenta una evaporadora cuyo único fin es absorber el calor del recinto donde se encuentra. En términos generales su rango de capacidades va desde 67,44 a 79,07 kw con refrigerante R - 22 (Carnicer, 1995, pp. 76) de potencia frigorífica. 1.3.4 Sistemas de Agua Helada Este tipo de instalaciones mecánicas incluyen una red cerrada de agua para llevar a cabo su funcionamiento. Los sistemas de agua helada forman parte de una rama mayor que representa el enfriamiento o calefacción hidráulica: Los sistemas de agua que transmiten o retiran calor de un espacio acondicionado con agua caliente o helada son llamados sistemas hidráulicos (Howell et al., 2005, pp.357).

14 Un sistema de agua helada, como el expuesto en la Fig.3.3, está conformado, principalmente, por un enfriador, el cual presenta un ciclo de refrigeración convencional al igual que otros sistemas, con la diferencia de que el evaporador se encuentra encargado de enfriar agua en sustitución del aire. Este enfriador puede ser condensado por agua o por aire. Una vez el agua es enfriada, esta es impulsada a través de un sistema de bombeo cerrado a unidades manejadoras o ventiloconvectores, donde el calor es retirado del aire circundante y añadido al agua que retornará de nuevo al enfriador de agua. Figura 3 Sistema de Agua Helada. Los enfriadores son los encargados de remover el calor del agua del circuito, éstos están compuestos por los mismos componentes de un ciclo básico de refrigeración (condensador, acumulador de refrigerante, filtro secador, mirilla, válvula solenoide, válvula de expansión con ecualización externa, evaporador, compresor y mecanismos encargados de recuperar el aceite). Entre las variaciones con el ciclo convencional está la de presentar un intercambiador de tubo y coraza en el caso del evaporador a manera de retirar eficientemente el calor del agua del circuito hidráulico. El condensador puede estar conformado igualmente por un intercambiador tubo coraza con distinto número de pases y baffles en el caso de

15 enfriadores condensados por agua o, por una red de intercambiadores de calor del tipo compacto apoyados por ventiladores que incentiven una convección forzada, en el caso de que el enfriador sea condensado por aire. Los ventiloconvectores o fan coils son entidades encargadas de recibir el agua helada producida por los enfriadores, circularla por un serpentín y recircular aire extraído del espacio, añadiendo, en ocasiones, aire nuevo de manera que éste pueda intercambiar calor con el agua helada. Naturalmente, los ventiloconvectores presentan, según Carnicer, un ventilador, normalmente del tipo centrífugo, varias etapas de filtros acorde a la precisión del equipo, y las aletas del intercambiador de calor, dentro de una chapa de acero (1996, pp. 80). Por otro lado, estos elementos son acondicionadores que tienen aplicación en edificios con elevado número de dependencias, y donde se necesite un control individual de la temperautura. (Carnicer, 1995, pp. 80). Así mismo, los ventiloconvectores se encuentran diseñados para cumplir con las necesidades de acondicionamiento de particiones específicas de un edificio y, aunque pueden ser acoplados a sistemas de ductos, su propósito es el de acondicionar espacios tipo habitaciones y locales. Físicamente, estos dispositivos permiten controlar la temperatura del espacio acondicionado mediante la manipulación del agua que circula por el serpentín a través de la ejecución de un control digital o modulante, de acuerdo al caso, sobre una válvula tres vías ubicada, generalmente, a la salida del dispositivo sea un ventiloconvector o una unidad manejadora. En tal sentido, la válvula tres vías ubicada en la salida de la carga (serpentín) permitirá un mayor flujo de agua a través del serpentín y uno menor a través del bypass, cuando una disminución de temperatura sea requerida en el espacio acondicionado. En casos excepcionales, existe una entrada de agua caliente en estas unidades de intercambio de calor, que permite junto a la entrada de agua fría, ejercer un control de la temperatura y humedad del recinto en cuestión. La red de agua caliente puede tener las mismas características de conexión que la de agua fría mostrada en la Figura 3 o, simplemente presentar una válvula dos vías a la salida de la carga en sustitución de la válvula tres vías y el bypass.

16 Las unidades manejadoras presentan la misma dinámica y principio de funcionamiento de los ventiloconvectores, en cuanto a conexiones, valvulería y control. No obstante, en términos generales, sus salidas de aire se encuentran acopladas a una red de ductos que desprenden el mismo a través de diversos difusores y rejillas simples, de acuerdo al nivel de precisión de la máquina. En este sentido, las unidades manejadoras son utilizadas en el acondicionamiento de grandes recintos o zonas con requerimientos similares. Así mismo, se diferencian de los ventiloconvectores en que los últimos son utilizados para el acondicionamiento de particiones. 1.4 Torres de Enfriamiento La creciente contaminación térmica de reservas naturales de agua junto al alto costo de servicios de acueducto justifica el reciclamiento de agua utilizada en procesos de acondicionamiento de aire. Así mismo, las torres de enfriamiento se presentan como dispositivos mecánicos encargados, en términos de refrigeración, de disminuir la temperatura del agua caliente proveniente del condensador de un equipo cualquiera condensado por agua, con el fin de readaptarla cíclicamente y permitir la recirculación de la misma. Las torres de enfriamiento fundamentan su principio de funcionamiento en el principio del enfriamiento evaporativo que se da durante el intercambio de calor entre el agua de condensación y el aire que hace contacto con ésta. En términos físicos una torre de enfriamiento utilizada en procesos de refrigeración es alimentada con el agua caliente de condensación a través de su parte superior mediante el uso de rociadores encargados de esparcir el flujo sobre un relleno plástico forzando, a la vez, una expansión en el área superficial que ocupa el líquido. Paralelamente, una corriente de aire, típicamente forzada por un o una serie de ventiladores, circula en contra flujo o flujo cruzado, de acuerdo al tipo de torre, para promover el intercambio de calor entre ambos flujos. El resultado es la evaporación de pequeñas cantidades del agua de condensación, enfriando, consecuentemente, el resto del líquido que ha entrado en contacto con el aire (Cengel y Boles, 2003).

17 Las torres de enfriamiento de tiro inducido son de uso común para aplicaciones de acondicionamiento de aire donde se requiera condensación por agua. El término inducido hace referencia a la convección forzada provocada por la sección de ventiladores incluidos en la torre de enfriamiento. Adicionalmente, las torres de tiro inducido son, generalmente, ramificadas de acuerdo a la manera en que circula el flujo de aire por el interior del mecanismo. Así mismo, el flujo de aire puede cruzar la torre de enfriamiento en términos cruzados con respecto al desprendimiento del agua rociada, en el caso de una torre de enfriamiento de tiro inducido con convección cruzada o, el flujo de aire puede atravesar la torre de enfriamiento en dirección paralela al desprendimiento de agua pero en sentido contrario, en el caso de una torre de tiro inducido con convección en contraflujo. Las torres de enfriamiento de tiro natural presentan una dinámica de operación similar pero sin la inclusión de ventiladores. El agua caliente es alimentada a través de rociadores, en algún sector de la torre no estandarizado, a medida que el flujo de aire exterior entra al dispositivo a través de aletas en sus costados para circular en contraflujo al desprendimiento del agua rociada. La circulación del aire se logra debido al contenido de aire húmedo liviano en el interior de la torre de enfriamiento que se desplaza en dirección vertical permitiendo que aire exterior circule a través de la torre y recupere su posición original (Cengel y Boles, 2003). 1.5 Sistemas de control para aire acondicionado El control y automatización de un sistema aire acondicionado central requiere la utilización de distintos dispositivos electromecánicos que permitan, en primera instancia la lectura de las variables en cuestión para luego ejercer la actuación necesaria sobre las variables manipuladas. Al igual que en cualquier otro proceso, los elementos básicos de un sistema de control para aire acondicionado enmarcan la medición de una variable, la transmisión de una señal y una interpretación de la misma que permita tomar una acción correctiva sobre las variables de proceso involucradas.

18 Los sensores son aquellos dispositivos que permiten la lectura de cambios en los valores de las variables controladas. Esta lectura es interpretada por el sensor, como una señal eléctrica tipo resistencia, voltaje o corriente de acuerdo al diseño del dispositivo. Los transmisores tienen la función de traducir la señal de baja energía producida por el sensor en un impulso o señal adecuada para ser comprendida por el controlador. Las señales proporcionales comúnmente recibidas y enviadas por controladores son llamadas señales estándar de control y tienen valores de 4-20 ma ó 0-10 V. Los controladores se encuentran encargados de recibir la señal traducida por el transmisor, interpretarla de acuerdo a la programación y valores de referencia correspondientes, y producir una señal de salida que sirva de guía para el actuador. En resumen, el controlador es diseñado para mantener las variables de proceso según los requerimientos del usuario o proceso. Los actuadores reciben la señal establecida por el controlador designado y se presentan como los encargados de realizar la acción necesaria para manipular la variable de proceso. Algunos elementos de control en refrigeración y aire acondicionado tienen la capacidad de sensar y tomar acciones directamente sin la necesidad de equipos complementarios como controladores y actuadores. Entre estos elementos destacan los distintos tipos de termostatos y presostatos presentes en el mercado. 1.5.1 Sistemas de manejo de energía La necesaria tendencia hacia el ahorro energético ha hecho a los sistemas de control en el área del HVAC, iluminación, control de acceso e incendio adquirir el denominativo de sistemas de manejo de energía. La disposición de una lógica computacional de distribución de recursos energéticos junto a una serie de hardware y software necesario para su aplicación, representa la posibilidad