Monitorización de CO2 y calidad del aire con registradores Modbus/MQTT

La monitorización de la calidad del aire interior suele empezar por el CO2, porque muestra lo bien ventilada que está una sala según el número de personas que hay en ella. Las partículas, los compuestos orgánicos volátiles y el monóxido de carbono aportan información que el CO2 por sí solo no ofrece. Este artículo explica qué indica cada parámetro, cómo elegir entre los registradores de datos de la serie CL de ICP DAS, qué interfaces y protocolos ofrece cada modelo y cómo llevar los valores a un sistema de gestión de edificios (BMS) o a un SCADA mediante Modbus o MQTT.

Qué indica cada parámetro

• CO2 aumenta con la ocupación y disminuye con la ventilación, por lo que es la señal habitual para la ventilación controlada por demanda. La serie CL usa un sensor NDIR con un rango de 0 a 9.999 ppm y una precisión de ±40 ppm ±3 % de la lectura.
• PM1, PM2,5 y PM10 muestran partículas procedentes del aire exterior, de procesos o de una filtración deficiente. El grupo CL-220 usa un sensor láser con un rango de 0 a 1.000 µg/m³. Los modelos CL-210 a CL-213 miden solo PM2,5, de 0 a 400 µg/m³.
• TVOC es una señal agregada de un sensor de óxido metálico (de 0 a 60.000 ppb, ±15 %). No identifica compuestos, pero muestra tendencias tras una reforma, una limpieza o cambios en el uso. El CL-204 y el CL-207 añaden un sensor electroquímico de formaldehído (HCHO).
• CO indica fuentes de combustión, por ejemplo en aparcamientos y zonas de carga. La serie CL usa un sensor electroquímico con un rango de 0 a 1.000 ppm.
• Temperatura, humedad y punto de rocío los miden todos los modelos CL y ayudan a evaluar el confort y el riesgo de condensación.

El registrador mide; no decide qué es aceptable. Establece los umbrales de alarma y de control según las guías o normas que se apliquen a tu edificio y a su uso.

Cómo elegir un modelo de la serie CL

Todos los modelos siguientes miden también temperatura, humedad y punto de rocío. Cada uno se suministra en versión -E (RS-485 y Ethernet con PoE) y en versión -WF, que añade Wi-Fi.

Para otros gases, el CL-205-E mide NH3, el CL-206-E H2S y el CL-250-E O2.

Interfaces y protocolos por modelo

• Modelos -E disponen de un puerto RS-485 con DCON y Modbus RTU, y de un puerto Ethernet con Modbus TCP y MQTT. Pueden alimentarse por PoE o desde un bloque de terminales (de +12 a +48 VDC; de +10 a +30 VDC para el CL-250-E).
• Modelos -WF añaden Wi-Fi IEEE 802.11b/g/n en modo infraestructura o AP limitado. Modbus TCP funciona por Ethernet y por Wi-Fi, pero MQTT solo es compatible con la interfaz Ethernet. Disponen de entradas de alimentación redundantes (PoE, IEEE 802.3af clase 1, y CC) y de un filtro IP de lista blanca con contraseña web.
• Todos los modelos almacenan hasta 450.000 registros con fecha y hora y disponen de reloj en tiempo real. La herramienta iAir Utility configura los registradores, los agrupa, muestra los valores en tiempo real y descarga los registros como archivos CSV.
• Cada modelo tiene una salida de relé Form A de 16 A a 30 VDC o 250 VAC, pensada para una alarma o para controlar equipos de calidad del aire interior.

Si una ubicación solo dispone de Wi-Fi y necesitas MQTT, consulta el registrador -WF por Modbus TCP y deja que un controlador publique los datos.

Llevar la monitorización de la calidad del aire interior a BMS y SCADA

• Modbus TCP: los sistemas SCADA y HMI consultan los registradores directamente por Ethernet o Wi-Fi.
• Modbus RTU: varios registradores comparten una línea RS-485 hasta un PLC o hasta una pasarela tGW-715 que los hace accesibles por Modbus TCP.
• BACnet/IP: la GW-2493M actúa como servidor BACnet/IP y cliente Modbus TCP para hasta 32 estaciones, asignando registros a objetos BACnet. La GW-2492M hace lo mismo con dispositivos Modbus RTU.
• MQTT: los registradores publican en un broker que alimenta una plataforma IoT o un historiador.
• Controlador edge: el WISE-5231 lee los módulos CL, registra datos, ejecuta reglas IF-THEN-ELSE, envía correos electrónicos y reenvía valores por MQTT o a IoTstar.

Ejemplo práctico: salas de reuniones en una planta de oficinas

Ocho salas de reuniones tienen cada una un CL-202-E en el techo, alimentado por PoE desde el switch de planta. La zona diáfana cuenta con un CL-222-E para CO2 y partículas. El BMS usa BACnet/IP, así que una GW-2493M consulta los nueve registradores por Modbus TCP y asigna el CO2, la temperatura y la humedad a objetos BACnet, muy por debajo de su límite de 32 estaciones. El controlador de ventilación usa los valores de CO2 para el control por demanda. En cada sala de reuniones, el relé del registrador está cableado como respaldo local que activa un ventilador de refuerzo si el CO2 se mantiene por encima de su consigna. Los registros mensuales se descargan con iAir Utility para los informes.

Instalación y mantenimiento

• Los registradores CL se montan en techo o pared, tienen una carcasa IP20 y funcionan de 0 a 50 °C con un 10 a 90 % de HR, sin condensación. Son para salas interiores, no para zonas húmedas.
• Colócalos en la zona ocupada, lejos de puertas, ventanas y salidas de aire de impulsión.
• Prevé un tiempo de calentamiento tras la conexión: 5 minutos para los sensores de CO2 y CO, y 180 segundos para los de TVOC y HCHO.
• En el grupo CL-220, el sensor de partículas tiene una vida útil declarada de 5 años y el usuario sustituye el parche de filtro (FLT-C002). Los parches FLT-C001 figuran como accesorios para los CL-210 a CL-213.
• Las vidas útiles declaradas de los CL-221 a CL-223 son de 15 años para el sensor de CO2 y de 5 años para el sensor de CO.

Qué productos de ICP DAS encajan

Los registradores de la serie CL-200 cubren las mediciones, con versiones -E para instalaciones cableadas con PoE y versiones -WF cuando el Wi-Fi resulta más sencillo. Las pasarelas tGW-700 conectan líneas RS-485 con Modbus TCP, las GW-2492M y GW-2493M conectan dispositivos Modbus con BACnet/IP, y los controladores edge WISE con IoTstar gestionan el registro, las reglas y el almacenamiento centralizado de datos.

Envíanos las salas, los parámetros y el sistema de destino que tienes en mente, y nuestro equipo técnico de ventas te propondrá modelos y una vía de integración.