Utilice sensores inalámbricos de recolección de energía para simplificar las instalaciones y adaptaciones de HVAC

En una época solía visitar a algunos clientes ubicados en edificios divertidos, como graneros renovados y antiguos almacenes que se habían transformado en espacios de oficinas. Eso funciona bien para pocas personas, pero una vez que empiezan a poner a cientos de personas en una instalación construida antes de los sistemas modernos de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC), la circulación del aire se convierte en un desafío. Y no se trata solo de comodidad, ya que una ventilación saludable es importante para todos; los edificios antiguos son pintorescos pero sorprendentemente difíciles de adaptar a HVAC.

Por ejemplo, un cliente estaba ubicado en un edificio de oficinas antiguo y muy grande. La empresa había intentado modernizar el antiguo edificio con varios grados de éxito. Uno de los mayores problemas era la ventilación, por lo que la empresa instaló conductos y rejillas de ventilación con un moderno controlador de HVAC.

Sin embargo, una ventana abierta en verano o invierno en ese edificio era un gran problema, lo que generó una enorme cantidad de energía desperdiciada mientras el sistema de HVAC funcionaba para cumplir con la configuración del termostato. Yo hubiera colocado sensores de lengüeta en las ventanas para detectar si una ventana estaba abierta a fin de que el sistema de HVAC pudiera responder de forma inteligente. Sin embargo, los sensores de ventana en esa época requerían tender cables entre el sensor y el controlador de HVAC tanto para la señal como para la alimentación, lo cual dejaba cables antiestéticos y un aspecto poco profesional.

Los sensores de lengüeta para ventanas evolucionaron más adelante para que funcionaran con baterías y enviaran una señal inalámbrica a un controlador de HVAC con un receptor adecuado. He instalado sensores de lengüeta inalámbricos como parte del sistema de alarma antirrobo de un amigo. Los sensores inalámbricos alimentados por batería tienen la ventaja de eliminar el cableado adicional, pero con una duración de batería de dos años, requieren mantenimiento para cambiarlas.

Se trata, por supuesto, de baterías pequeñas que vienen con sus propios problemas, ya que con frecuencia se extravían o faltan en el gabinete de mantenimiento. Con el tiempo, las baterías también se degradan durante el almacenamiento, como comprobé cuando descubrí que uno de los interruptores de lengüeta que instalé tenía una batería agotada. Para empeorar las cosas, era una batería de tamaño extraño que requería un viaje corto a la tienda para comprar un reemplazo. Esto hizo que se planteara la pregunta: ¿compro baterías de repuesto que podrían permanecer en un estante durante dos años antes de ser necesarias?

La recolección de energía resuelve el dilema de instalación y mantenimiento

Figura 1: El interruptor de lengüeta magnético e inalámbrico E9T-MDCCP de Illumra es adecuado para detectar la apertura de una puerta o ventana. No requiere baterías y se mantiene cargado gracias a la celda solar rectangular visible en el interruptor de arriba. (Fuente de la imagen: Illumra)

Una solución de ingeniería moderna consistiría en instalar sensores de ventana inalámbricos con capacidad de recolección de energía que eviten por completo la necesidad de cambiar la batería. Un buen ejemplo es el E9T-MDCCP de Illumra (Figura 1). Illumra, un fabricante de controles inalámbricos autónomos, tiene una familia completa (E9T-MDCCP/E9T-MCS) de sensores inalámbricos para puertas y ventanas de 902 megahercios (MHz). Estos pueden transmitir a un receptor compatible a una distancia de hasta 60 pies (ft.), según el entorno, con el protocolo EnOcean.

El E9T-MDCCP carga una pequeña batería recargable mediante una celda solar rectangular en el cuerpo del interruptor. El sensor tiene un interruptor de lengüeta magnético que se activa cuando se encuentra junto al imán suministrado, y ambos se fijan con adhesivos o tornillos de seguridad resistentes a la manipulación.

En funcionamiento, el imán del interruptor de lengüeta debe estar a 4.5 milímetros (mm) del sensor para generar una condición de cierre. Al cerrarse, el sensor de lengüeta emitirá un leve chasquido. Al hacer la transición de una posición abierta a cerrada, parpadeará un LED del sensor. Esto ayuda a los instaladores a alinear correctamente el sensor y también ayuda con cualquier diagnóstico del sistema.

Cuando esté completamente cargado, el E9T-MDCCP podrá continuar funcionando en la oscuridad hasta cinco días. Si la batería recargable está totalmente agotada, se necesitan menos de 2.5 minutos a 25 ºC de temperatura ambiente de 400 lux de iluminación natural o artificial para cargarse hasta que el interruptor vuelva a estar operativo. La celda solar solo necesita unas 2 horas por día de iluminación de 200 lux para mantener un funcionamiento constante y confiable del interruptor. Sin necesidad de cambiar las pilas con regularidad, el único mantenimiento requerido es asegurarse de que el interruptor y el imán sigan fijados a la pared y que nadie haya tocado los tornillos de seguridad.

El E9T-MDCCP puede funcionar desde -20 ºC a +60 ºC, lo que resulta adecuado para la mayoría de los edificios y las aplicaciones empresariales, mientras garantiza que los interruptores no se dañen si se dejan en entornos sin temperatura controlada, como los armarios de almacenamiento de partes.

Aunque los sensores pueden utilizarse en ventanas o puertas y son adecuados para HVAC, hay muchas más aplicaciones, incluida la detección automática de puertas, las puertas de frigoríficos y seguridad, los refrigeradores de supermercados y los sistemas de alarma.

Si está interesado en la recolección de energía en general, eche un vistazo a la variedad de módulos inalámbricos y kits de desarrollo de EnOcean. Hay mucho para jugar aquí, incluido el kit de evaluación del transceptor de recolección de energía de la serie EDK350U Dolphin (Figura 2).

Figura 2: El kit de recolección de energía EDK350U incluye todo lo necesario para comenzar a explorar ideas de diseños inalámbricos de recolección de energía, incluidos un sensor solar, un generador de energía mecánica y un adaptador de sensor. (Fuente de la imagen: EnOcean)

El kit EDK350U Dolphin incluye una placa de demostración, una puerta de enlace USB, un módulo transceptor de radiofrecuencia (RF), un adaptador de módulo del sensor, un sensor de temperatura alimentado por energía solar, un generador de energía mecánica, un módulo transmisor y todo el cableado y las interfaces de desarrollo de software necesarios.

Conclusión

A veces, los sistemas de construcción heredados pueden parecer resistirse a la modernización, a menos que quiera sacrificar el aspecto, el estilo y la comodidad de los empleados. Primero había sensores inalámbricos y ahora hay sensores inalámbricos y "sin batería". Si se hace correctamente, su proyecto de modernización actual y los diseños futuros se pueden mejorar para brindar un rendimiento eficiente y confiable, con un aspecto profesional y un mantenimiento mínimo.

Estoy seguro de que el sensor inalámbrico para puertas y ventanas de recolección de energía Illumra hubiera salvado la situación en mi edificio heredado, manteniendo a todos cómodos.