Los hospitales ahorran energía con Integrated Architecture

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CASO PRÁCTICO | 8 MINUTOS DE LECTURA

Vital Efficienci remplaza la solución para el control de energía obsoleta por una Integrated Architecture de Allen‑Bradley contemporánea para ahorrar energía en forma continua durante los próximos 15 años.

Antecedentes

El York Teaching Hospital NHS Foundation Trust se diseñó en los años 60 y se construyó en los 70 y, por ello, gran parte de la infraestructura energética está llegando al fin de su vida útil. Esto representó la oportunidad de realizar mejoras importantes en la manera que el hospital genera y consume energía y calefacción.

Con un personal de más de 8,000 empleados, esta institución atiende a más de 700,000 pacientes por año, lo que se asemeja a los requisitos energéticos de un pueblo pequeño. De hecho, en el período 2012-2013, la factura combinada de gas y electricidad fue de £2.45 millones y se emitieron 13,586 toneladas de CO2.

Mediante un proceso de abastecimiento competitivo, se seleccionó al Vital Energi Group para que brindara una solución energética con bajo contenido de carbono, que garantizara ahorros financieros y de carbono a través de sus empresas operativas:

• Vital Energi Utilities, que diseña, fabrica y opera soluciones energéticas con bajo contenido de carbono para la generación, el suministro y la distribución localizados de calefacción, energía y refrigeración

• Vital Solutions, que desarrolla e incorpora contratos de rendimiento energético a largo plazo para hospitales, universidades y grandes áreas industriales y comerciales

• Vital Efficienci, que diseña y brinda soluciones de reducción de carbono y energía mediante la evaluación, la gestión, el control y la implementación de soluciones para reducir el consumo de energía

Vital Efficienci se diseñó para reducir la demanda de energía del hospital. Un desafío que se dificultó mucho más por el hecho de que el proyecto pasaría de la etapa de abastecimiento a la puesta en marcha en solo 20 meses. El dinero que se ahorraría gracias a la nueva infraestructura luego se invertiría en cuidados clínicos de primera línea, lo que mejoraría el servicio e implicaría beneficios reales y tangibles a las personas de Yorkshire.

Vital Efficienci trabajó con Rockwell Automation para desarrollar una solución de control y gestión energética personalizada que ayudara a la institución a medir y gestionar el consumo de energía, al tiempo que se le daba acceso remoto al sitio en tiempo real al Vital Energi Group para la gestión, el ajuste y el monitoreo constantes.

Desafío

El proyecto en York se gestionó y entregó en conjunto con el Carbon and Energy Fund, un marco de suministro creado para facilitar y gestionar las actualizaciones de infraestructuras de energía complejas para el Servicio Nacional de Salud (NHS) y sectores públicos más amplios. El dinero invertido en soluciones de reducción de CO₂ se financia a partir de los ahorros generados. Vital Group tiene un contrato de mantenimiento y operación por 15 años, lo que asegurará que se consigan ahorros todos los años. Cuando sea posible, tratará de superar los ahorros garantizados, que luego se comparten entre el NHS Foundation Trust y Vital Energi Group.

Vital Energi Utilities fue responsable de entregar el proyecto general y Vital Efficienci entregó la solución de controles de supervisión y adquisición de datos completa, junto con las filosofías, los principios operativos y la metodología de optimización desarrolladas para la planta. La solución de control se divide en dos partes:

• El BMS, proporcionado por un socio especialista de suministros, que gestiona y optimiza los activos de energía descendientes; y
• El sistema de controles de supervisión y adquisición de datos, proporcionado por Vital Efficienci, que gestiona y optimiza el centro de energía principal (sala de calderas) con las dos salas principales de la planta y utiliza una arquitectura Allen‑Bradley.

Según Kenneth Kunz, director técnico en Vital Efficienci: “Este es un acuerdo por 15 años, por lo que necesitábamos un sistema industrial sólido que funcionara en un ambiente exigente y siguiera siendo estable. Por este motivo decidimos optar por nuestro propio sistema de controles de supervisión y adquisición de datos y basarlo en un sistema industrial abierto comprobado, con controladores CompactLogix de Rockwell Automation en el centro”.

Solución

El sistema de energía existente constaba de calderas de vapor a gas controladas por una arquitectura de control más antigua, que se había vuelto incompatible. La administración decidió proceder con la ECS (solución de control de energía), comúnmente conocida como solución de controles de supervisión y adquisición de datos, de Vital Efficienci, que se basa principalmente en productos Integrated Architecture de Allen‑Bradley.

De hecho, el NHS Foundation Trust fue el primer cliente del nuevo sistema y necesitó que se actualizara y se desplegara por completo una nueva infraestructura de control. “Desarrollamos diferentes módulos en nuestro sistema ECS”, explica Kenneth, “que son únicos para Vital Energi Group. Nuestra solución es muy abierta, a diferencia de otros sistemas BMS típicos, que suelen ser un poco más cerrados y parecidos a una ‘caja negra’. Estos en general son buenos para las alarmas y el monitoreo, pero a menudo no están optimizados para centros de energía. Desarrollamos nuevos módulos para hacerla única y diferente en el mercado”.

Vital Efficienci realizó la codificación interna y trabajó junto con Rockwell Automation en el diseño y la transcripción del software para el protocolo MBus (comunicaciones). Los medidores de energía estándar para la industria utilizan comunicaciones MBus y, por el momento, no fue posible integrarlos a los controladores CompactLogix. Por esto, los consultores técnicos globales del OEM (GOTC) de Rockwell Automation y Kenneth transcribieron un software nuevo, que admitía la implementación de ciertos medidores de energía en el sistema de control general.

“MBus no es una norma”, explica Kenneth, “pero descubrí un módulo de comunicaciones en serie en ProSoft Technology (un socio Encompass de Rockwell Automation) dentro de la familia Logix, por lo que pudimos desarrollar un driver ASCII que se comunicara con el protocolo MBus. En realidad, MBus se utiliza solo para medidores de calefacción, pero en la actualidad, cada vez más medidores de calefacción ofrecen la capacidad de utilizar Modbus. Utilizábamos MBus en York, pero de ahora en adelante utilizaremos Modbus RTU/TCP-IP”.

El sistema ECS de Vital Efficienci funciona en controladores L33ER y L24ER CompactLogix™ de Allen‑Bradley® ejecutables en una red EtherNet/IP™, proporcionados por múltiples puntos E/S y switches Ethernet administrados Stratix 5700™.

“Necesitamos estas interfaces diferentes porque tenemos muchos medidores de calefacción, electricidad, vapor y gas en el centro de energía, que miden los puntos de ajuste”, explica Kenneth. “Estos puntos de datos nos permiten ingresar un archivo CSV diario con datos sin procesar, que se envía a medianoche a nuestra oficina central en Blackburn y luego se almacena en la nube. Los datos, que se obtienen cada 30 minutos, luego se ingresan en un software especializado que permite ver dónde se realizan los ahorros y comparar cifras con los puntos de ajuste deseados”.

El año pasado, Kenneth cambió el estándar de medidores de Vital para reunir datos más uniformes y de mejor calidad. “Ahora hay mayor coherencia, es mucho más fácil trabajar todos los días. La recolección de datos se basa en SQL, una solución versátil que también interactúa con muchos otros sistemas, y el sistema se construyó a partir de estándares de excelencia, con productos que estarán en el mercado por muchos años.

“Por encima de los controladores CompactLogix existe una serie de servidores completos que aseguran la solidez y la estabilidad del sistema que diseñamos y entregamos, así como su garantía respecto del futuro”, explica Kenneth. “El servidor de supervisión del ECS gestiona los gráficos y la solución SQL, mientras que el servidor de informes del ECS trabaja aparte para generar los datos. Ambos se controlan con una pantalla, un teclado y un mouse. Los servidores también son a prueba de fallos en caso de que uno deje de funcionar o de que necesitemos desactivar uno para mantenimiento”.

Kenneth también cree que el Vital Energi Group ofrece una solución única en comparación con los enfoques típicos. “Tenemos dos maneras de acceder en forma remota al sistema de esta institución: por acceso externo o a través de una aplicación de teléfonos inteligentes. El acceso externo es a través de un explorador, mediante un IP fijo. Con esto podemos conectarnos con el supervisor del ECS del NHS Foundation Trust. Todo está encriptado, ofrece diferentes niveles de acceso e incluye una interface de operador donde nuestros propios ingenieros pueden cambiar diferentes cosas, como puntos de ajuste o alarmas. El acceso por la aplicación está hecho más para nuestros ingenieros, pero podemos abrirlo a otros; nuestra aplicación de fuente abierta se utiliza mucho y se puede descargar gratis para Apple o Android”.

Vital Efficienci también desarrolló un sistema de registro y gestión de alarmas que el personal de Vital monitorea y los ingenieros utilizan para gestionar su sistema de guardias. Utiliza una tarjeta SIM y un módem industrial móvil (con antena). Cada vez que se genera una alarma en el controlador Allen‑Bradley, se enciende una luz en el panel, aparece en el servidor de supervisión del ECS y se envía al ingeniero de servicio por SMS, llamada telefónica y correo electrónico. Vital Energi o el Trust pueden determinar qué tipo de acciones desean realizar y pueden establecer prioridades sobre la gravedad del problema.

“Ahora que la solución ECS se entregó, instaló y probó, estamos completamente preparados para manejar un rango de proyectos y aplicaciones mucho más amplio”, se entusiasma Kenneth, “y no solo en hospitales: cualquier establecimiento grande se puede beneficiar. Pronto estaremos apuntando a complejos industriales; nuestro sistema es flexible y puede abordar la variedad”.

Resultados

Brian Golding, el gerente de energía de la administración explica: “Queríamos que Vital examine nuestros objetivos fundamentales: reducir la huella de carbono, reducir el consumo de energía, mejorar nuestra resiliencia de electricidad y poner en práctica el proyecto por 15 años”.

“Brian está más que impresionado con nuestra solución”, desarrolla Kenneth, “se entregó e instaló dentro de los plazos acordados y no sufrió ningún problema después de un año en funcionamiento; además brinda el nivel de control y ahorro de energía imaginado en el diseño original. El sistema seguirá en continuo desarrollo y, con la flexibilidad y capacidad de escalado de la Integrated Architecture de Allen‑Bradley, se puede implementar fácilmente en sistemas existentes, como hemos visto en York.

“La calidad es el impulso clave y necesitamos tener confianza en el equipo que implementamos”, explica Kenneth. “Necesitamos soluciones sólidas con materiales de calidad superior. Insistimos en brindar calidad en cada proyecto en el que trabajamos y por eso debemos utilizar material de calidad para brindar productos de calidad”.

“La asistencia de Rockwell Automation en el Reino Unido fue excelente”, concluye Kenneth. “Sin el equipo correcto cerca de ti y el material correcto de los proveedores es imposible alcanzar las metas y tener éxito; Rockwell Automation definitivamente forma parte de nuestro equipo”.

Los resultados que se mencionaron anteriormente son específicos del uso que hacen Vital Energi Group y York Teaching Hospital NHS Foundation Trust de los productos y servicios de Rockwell Automation junto con otros productos. Los resultados específicos pueden variar para otros clientes.

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