De acuerdo con la normativa nacional china Clase A, Nivel 3, los hospitales deben implementar sistemas de construcción energéticamente eficientes para optimizar y reducir el consumo total de energía. El cumplimiento de esta norma requiere la implementación de sistemas de automatización integrales que gestionen ventiladores, bombas, iluminación y otros equipos esenciales. El Hospital Fuwai de Yunnan logró este objetivo mediante un avanzado sistema de control basado en PC, capaz de integrar más de 200 estaciones de control digital directo (DDC). El Hospital Fuwai, reconocido por su especialización en enfermedades cardiovasculares, se encuentra en la provincia de Yunnan, en el suroeste de China, una región estratégica con conexiones al sur y sureste asiático. Administrado conjuntamente por el gobierno de la provincia de Yunnan y la Academia China de Ciencias Médicas, el hospital fue inaugurado en 2014 con una superficie total de 229.500 m2 y costó unos 3.273 millones de yuanes (unos 470 millones de dólares estadounidenses). El complejo de 1.000 camas, compuesto por el Hospital Fuwai de Yunnan y el Hospital Internacional de Yunfu, ambos para enfermedades cardiovasculares, fue diseñado para tratar a 1.200 pacientes ambulatorios al día, o 300.000 pacientes ambulatorios al año. Conformado por cinco edificios, el Hospital Fuwai de Yunnan dedica uno de ellos de cuatro plantas a las urgencias, otro de cinco plantas a tecnología médica, dos edificios a la hospitalización para tratamientos estacionarios (teniendo éstos 11 plantas y 15 plantas, respectivamente), y otro más a albergar el Centro Médico Suroeste del Centro Nacional de Investigación de Enfermedades Cardiovasculares (cuatro plantas) y 12 quirófanos. El Hospital de Yunfu, por otro lado, ocupa un edificio polivalente de 20 plantas con salas para servicios ambulatorios, tecnología médica, tratamiento hospitalario y tres quirófanos.
La arquitectura de sistema abierto facilita la implantación
Debido al gran número de edificios y a la complejidad de los equipos que contienen, la automatización de toda la instalación requería un sistema de control abierto y de amplia escalabilidad. En consecuencia, los responsables eligieron el control basado en PC de Beckhoff porque ofrece todas las ventajas de un sistema abierto con un amplio espectro de interfaces de bus de campo. Otro factor decisivo fue el sólido historial de la compañía en el desarrollo exitoso de aplicaciones de automatización a nivel mundial. El sistema de automatización gestiona los objetos distribuidos en seis edificios. Para controlar las distintas áreas de forma local e independiente, se utilizan PC integrados CX8090 y controladores de terminal de bus BC9050 de Beckhoff. El sistema también cuenta con más de 200 PC de panel CP6606 para visualización y operación. El centro de supervisión central del hospital utiliza una estación de trabajo que ejecuta el sistema operativo Windows 10. Aquí es también donde reside el servidor TwinCAT OPC para la comunicación con las distintas estaciones DDC. El tráfico de datos entre el software de supervisión y el sistema Beckhoff también se realiza a través de OPC. Las estaciones DDC están alojadas en armarios de control de alta/baja tensión y se utilizan principalmente para supervisar los sistemas de ventilación, aire acondicionado, refrigeración, la sala que alberga la bomba de agua caliente, la iluminación, el agua y las aguas residuales, el suministro y la distribución de electricidad, el suministro de gases medicinales y el sistema de agua caliente. Se instalaron más de 200 controladores DDC y 1.200 terminales de bus, incluidos más de 30 módulos de comunicación, para gestionar más de 20.000 variables OPC. La comunicación ADS altamente eficiente y el mecanismo multihilo del servidor OPC TwinCAT son capaces de gestionar este gran volumen de datos con facilidad. [caption id="attachment_1900" align="alignnone" width="2079"]
Control center for monitoring the building automation systems across the entire hospital facilities. Fotografía: Fuwai, China.[/caption]
Tecnología de control flexible, compacta y potente
El Hospital Fuwai utiliza el PC embebido CX8090 para gestionar los requisitos de rendimiento de los controladores locales y las pasarelas de comunicación. El operador del hospital cree que su diseño compacto y su bajo consumo de energía, unidos al alto rendimiento informático de su procesador ARM de 32 bits que funciona a 400 MHz, lo hacen ideal para este fin. El software de automatización TwinCAT 2 se utiliza para la programación conforme a la norma IEC 61131-3. Tres puertos Ethernet y la compatibilidad con una amplia gama de protocolos de comunicación, como TCP/IP, Modbus-TCP y ADS, hacen que el CX8090 sea especialmente flexible. El sistema modular de E/S puede adaptarse en función de la distribución de los respectivos puntos de datos. Los terminales de bus de Beckhoff admiten más de 20 protocolos de bus de campo, como interfaces serie, Modbus-RTU, M-Bus, MP-Bus, DALI, EIB/KNX y EnOcean, que permiten acceder a sensores y actuadores de terceros. Por ejemplo, el contador de agua utiliza el protocolo RS485, el contador de energía funciona con Modbus-RTU y el sistema de aire acondicionado de alta precisión utiliza BACnet. Según Fuwai, todos estos dispositivos y sistemas podían integrarse fácilmente con el sistema Beckhoff, lo que logró reducir los costes generales de implantación. Gracias al amplio rango de E/S de Beckhoff, que incluye desde terminales de conmutación simples hasta terminales de regulación, medición de potencia y comunicación con uno, dos, cuatro o 16 canales, una estación DDC no solo puede monitorizar el estado de todos los dispositivos, sino también gestionar la comunicación de datos de potencia y funcionar como una pasarela para interactuar con sistemas de terceros.
El control exacto de objetos mejora la comodidad
La válvula de agua para el suministro de aire puro de la unidad de tratamiento y aire acondicionado se controla mediante un circuito PID de bucle cerrado que permite regular variaciones de temperatura de tan sólo 0,2ºC mediante bloques de funciones PID TwinCAT. Puesto que los valores característicos de cada unidad difieren ligeramente, tener un único conjunto de parámetros de control PID no es lo adecuado para todas ellas. Según Fuwai, la intuitiva TwinCAT Scope View permite visualizar de forma óptima los cambios en los valores objetivo y de realimentación, lo que simplifica considerablemente el ajuste de los parámetros. Jinghua Yang, Technical Support Engineer en Beckhoff Automation China
