Aplicaciones de Smart Building : control de temperatura en ambientes calefaccionados por aire caliente

Abstract

El presente trabajo aborda el diseño e implementación de un sistema de control de temperatura en el marco de IoT (Internet de las cosas), con el objetivo de controlar la temperatura de la sala de reuniones del Departamento de Electrónica de la Universidad Nacional de la Patagonia San Juan Bosco (UNPSJB). Se busca garantizar confort térmico y maximizar la eficiencia de la distribución de calor del sistema de calefacción por aire existente. Primero, se realizan modelos matemáticos para evaluar la dinámica de la temperatura en la sala de estudio y caracterizar de manera correcta el modelo de la planta térmica. Posteriormente, se calcula un controlador utilizando las metodologías aprendidas en las asignaturas de Control. Luego, se diseña un difusor de caudal variable, y se fabrica mediante impresión 3D. Esto con el objetivo de reemplazar los difusores manuales actuales por el actuador personalizado controlado. Finalmente, se integra una arquitectura de software para el monitoreo y control remoto del sistema y del actuador. Se implementa y ensaya en su totalidad, validando así su desempeño y contrastando los resultados con las simulaciones teóricas realizadas previamente.The present work addresses the design and implementation of a temperature control system within the framework of the Internet of Things (IoT ), with the objective of regulating the temperature of the meeting room of the Department of Electronics at the Universidad Nacional de la Patagonia San Juan Bosco (UNPSJB). The aim is to ensure thermal comfort while maximizing the efficiency of heat distribution of the existing forced-air heating system. First, mathematical models are developed to analyze the temperature dynamics of the studied room and to accurately characterize the thermal plant. Subsequently, a controller is designed using the methodologies acquired in control-related courses. Next, a variable-flow air diffuser is designed and manufactured using 3D printing technology. This diffuser is intended to replace the existing manual diffusers with a customized, actively controlled actuator. Finally, a software architecture for remote monitoring and control of the system and the actuator is integrated. The complete system is implemented and experimentally tested, thereby validating its performance and comparing the obtained results with the previously conducted theoretical simulations.