Controlador personalizado para automatizar sistemas de cortinas de aire

Las cortinas de aire se utilizan en aberturas entre zonas con diferentes temperaturas o condiciones ambientales. Un flujo de aire controlado forma una barrera sobre la abertura y reduce el intercambio de aire, así como la transferencia asociada de calor, humedad y contaminantes. Su rendimiento depende de factores como la velocidad de salida, el ángulo de descarga, la geometría de la abertura, la diferencia de presión y las condiciones de temperatura. Las investigaciones han demostrado que estos parámetros influyen directamente en la infiltración y exfiltración de aire a través de una puerta abierta.

Entre las aplicaciones habituales se encuentran las puertas de carga, las entradas de almacenes, las cámaras frigoríficas y de congelación, los accesos a zonas de producción y las transiciones entre áreas con diferentes requisitos de temperatura o higiene. En estas aplicaciones, el funcionamiento de la cortina de aire debe responder a factores como la apertura de la puerta, la temperatura, la demanda del ventilador y las necesidades de calefacción.

Para un fabricante líder de sistemas de cortinas de aire y cortinas de aire caliente, akYtec desarrolló un controlador OEM personalizado basado en su relé programable PR103. El proyecto combina algoritmos de control específicos para la aplicación, una interfaz de usuario simplificada y una configuración de hardware adaptada a los requisitos de los equipos del fabricante.

El enfoque utiliza una plataforma de control establecida en lugar de desarrollar desde cero toda la arquitectura de hardware y software. Según akYtec, esto reduce el esfuerzo de desarrollo y permite producir un dispositivo personalizado en un plazo de desarrollo relativamente corto.

Funciones de control para calefacción, flujo de aire y funcionamiento de puertas
El controlador personalizado gestiona las funciones de funcionamiento necesarias en sistemas comerciales e industriales de cortinas de aire. Estas incluyen el control automático de la calefacción y la temperatura, la regulación de la velocidad del ventilador y varios modos de funcionamiento mediante contactos de puerta.

El controlador también puede gestionar horarios de funcionamiento, funciones de protección del equipo, alarmas y supervisión de fallos. Es compatible con cortinas de aire con calefacción eléctrica y con calefacción mediante agua, y puede adaptarse a diferentes familias de productos dentro de la cartera del fabricante OEM.

Estas funciones son relevantes porque el rendimiento de una cortina de aire no depende únicamente de que el ventilador esté funcionando. Los estudios sobre sistemas de cortinas de aire muestran que la velocidad de salida, el ángulo de descarga y las diferencias de presión afectan a la estabilidad y eficacia del flujo de aire. El viento y otras perturbaciones externas también pueden modificar las condiciones del flujo de aire en una abertura.

En los sistemas calefactados, el control de la temperatura introduce otro factor. Las investigaciones experimentales han demostrado que el calentamiento de la cortina de aire puede modificar su flotabilidad y que un calentamiento excesivo puede reducir la eficacia aerodinámica en determinadas condiciones. Por ello, la coordinación del flujo de aire y la calefacción es relevante cuando el sistema se utiliza entre espacios con diferencias de temperatura importantes.

PR103 integra entradas, salidas y comunicación industrial
El controlador se basa en el mini-PLC PR103 con Ethernet. La plataforma está diseñada para aplicaciones que incluyen ventilación, calefacción y control de equipos, y dispone de Ethernet junto con dos interfaces RS-485. Es compatible con Modbus TCP a través de Ethernet y con Modbus RTU/ASCII mediante RS-485.

El PR103 está disponible en configuraciones con seis entradas digitales, cuatro entradas digitales rápidas, seis entradas analógicas y hasta 10 salidas digitales, o bien ocho salidas digitales más dos salidas analógicas. Las cuatro entradas rápidas pueden procesar señales de impulsos de hasta 100 kHz.

Sus entradas analógicas admiten señales de 4–20 mA, 0–10 V, Pt1000 y NTC/PTC, entre otros tipos de señal configurables. Esto permite conectar directamente sensores de temperatura y otros dispositivos de campo analógicos al controlador sin necesidad de utilizar necesariamente un dispositivo independiente de conversión de señales. La velocidad máxima especificada de actualización de las entradas analógicas es de 1 ms.

El controlador también puede ampliarse con hasta dos módulos de expansión PRM. Sus interfaces de programación y configuración incluyen MicroUSB, Ethernet y RS-485, mientras que los algoritmos de control se desarrollan mediante el entorno de programación akYtec ALP. El controlador incorpora un reloj de tiempo real para funciones como la programación de horarios.

El PR103 funciona con una tensión nominal de alimentación de 24 V CC, con un rango de alimentación especificado de 9 a 30 V. Su rango de temperatura de funcionamiento es de -40 °C a +55 °C. El dispositivo para montaje en carril DIN mide 123 × 108 × 58 mm y dispone de una carcasa con grado de protección IP20.

Para un fabricante OEM de cortinas de aire, esta combinación de entradas digitales, entradas analógicas para temperatura, salidas y comunicaciones industriales permite integrar en una misma arquitectura de control funciones como la supervisión de contactos de puerta, la medición de temperatura, el control del ventilador, el control de la calefacción y la comunicación con equipos de supervisión.

Personalización OEM desde el software hasta el hardware
El proyecto muestra un modelo de desarrollo en el que una plataforma de automatización estándar proporciona el hardware de control básico, mientras que los elementos específicos del fabricante OEM se implementan mediante adaptaciones de software, interfaz de usuario y hardware.

akYtec indica que el plazo habitual desde la consulta inicial hasta disponer de un dispositivo personalizado y listo para su uso es de aproximadamente dos meses. La empresa ofrece versiones sin la marca akYtec y versiones con etiquetado personalizado del cliente.

El servicio OEM también incluye modificaciones de software, adaptaciones de los algoritmos del dispositivo y desarrollo de placas de circuito impreso específicas para el cliente. Esto permite ampliar el alcance de la personalización más allá de la programación cuando la configuración estándar del controlador no se ajusta completamente a los requisitos del fabricante del equipo.

Para fabricantes que producen varios modelos de cortinas de aire, el software específico para cada aplicación también puede permitir configurar una plataforma de hardware común para diferentes requisitos de funcionamiento. El grado de reutilización depende de la configuración de entradas y salidas, la tecnología de calefacción, los sensores, los actuadores y los requisitos de comunicación de cada familia de productos.

Contexto adicional:
Esta sección incluye especificaciones técnicas y una comparación competitiva que no figuraban en el anuncio original del producto

El PR103 se sitúa en el segmento de la automatización compacta, entre los relés programables tradicionales y las arquitecturas de PLC de uso más general. Su combinación de entradas analógicas, múltiples interfaces de comunicación y capacidad de expansión lo hace adecuado para aplicaciones que requieren más que simples funciones de conmutación digital.

Puede establecerse una comparación directa con plataformas de automatización compactas como Siemens LOGO! 9 y Schneider Electric Zelio Logic SR2/SR3, aunque los productos presentan arquitecturas y características diferentes.

El PR103 proporciona seis entradas digitales estándar más cuatro entradas digitales rápidas, seis entradas analógicas y hasta 10 salidas digitales. Una configuración incorpora dos salidas analógicas en lugar de dos de las salidas digitales. También integra Ethernet con Modbus TCP y dos interfaces RS-485 compatibles con Modbus RTU/ASCII. Se pueden conectar hasta dos módulos de expansión PRM.

Zelio Logic SR2/SR3 de Schneider Electric es una plataforma de relé inteligente comparable para aplicaciones de automatización de pequeña escala. Schneider Electric especifica hasta 26 entradas y salidas en una carcasa de 124,6 × 90 × 59 mm, con configuraciones de 6, 10 o 14 entradas y salidas digitales, mientras que las entradas y salidas analógicas están disponibles mediante módulos de extensión. Modbus y Ethernet se proporcionan mediante módulos de comunicación, en lugar de mediante la misma configuración de comunicación integrada utilizada por el PR103.

Siemens LOGO! 9 adopta un enfoque diferente al combinar un controlador lógico compacto con conectividad Ethernet integrada y entradas y salidas escalables. Siemens especifica una ampliación del sistema de hasta 64 entradas digitales, 60 salidas digitales, 16 entradas analógicas y 16 salidas analógicas. LOGO! 9 también admite directamente Modbus TCP/IP y MQTT e incorpora un servidor web para supervisión y visualización.

La comparación muestra que ninguna especificación individual determina qué plataforma es preferible para una aplicación de cortina de aire. Los criterios relevantes incluyen el número y tipo de señales analógicas y digitales, la posibilidad de conectar directamente sensores de temperatura, la disponibilidad de Ethernet y comunicación serie, las necesidades de expansión, el entorno de programación y el grado de personalización OEM requerido.

Para la aplicación descrita por akYtec, el PR103 combina seis entradas analógicas, varios canales de entradas y salidas digitales, dos interfaces RS-485 y Ethernet en un único controlador para montaje en carril DIN. Esta configuración puede reducir el número de componentes de interfaz independientes necesarios cuando un sistema de cortina de aire requiere medición de temperatura, supervisión del estado de la puerta, control del ventilador y la calefacción, y comunicación con equipos externos de automatización.

Los requisitos técnicos de la propia cortina de aire también siguen siendo importantes. Las investigaciones publicadas identifican la velocidad de salida, el ángulo de descarga, la diferencia de presión, la diferencia de temperatura y la geometría de la abertura como factores clave que afectan al rendimiento de la barrera de aire. Por lo tanto, el valor del controlador reside principalmente en coordinar el equipo de acuerdo con sus requisitos de funcionamiento definidos, y no en determinar por sí mismo la eficacia de la cortina de aire independientemente de su diseño mecánico y aerodinámico.

Editado por Sucithra Mani, redactora de Induportals – adaptado mediante IA.

www.akytec.com