Sensores de Calidad del Aire - Cómo Funcionan

Figura 1: Sensor de calidad del aire

Los sensores de calidad del aire son dispositivos electrónicos que detectan y cuantifican la concentración de contaminantes y sustancias nocivas presentes en el aire. Estos sensores desempeñan un papel crítico en la protección de la salud humana y el bienestar ambiental tanto en entornos industriales como residenciales. Los sensores de calidad del aire emplean varios mecanismos de detección, como electroquímica, infrarrojo no dispersivo (NDIR) y dispersión de luz, para medir una multitud de contaminantes del aire. Los objetivos comunes incluyen:

Materia particulada (PM): fracciones PM1, PM2.5 y PM10, que son partículas microscópicas suspendidas en el aire y vinculadas a problemas respiratorios.
Gases: Monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2), dióxido de nitrógeno (NO2), ozono (O3), dióxido de azufre (SO2) y compuestos orgánicos volátiles (COV), todos los cuales pueden tener efectos perjudiciales para la salud a concentraciones elevadas.

Tabla de contenidos

Importancia
Instalación
Ejemplo de aplicación
Criterios de selección
Calibración del sensor de calidad del aire
Preguntas frecuentes

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Sensores De Calidad Del Aire HVAC

Importancia

Los sensores de calidad del aire monitorean y proporcionan datos sobre la calidad del aire en un entorno dado, lo cual tiene varias implicaciones importantes:

Control de emisiones: Los sensores de calidad del aire son fundamentales en entornos industriales/comerciales para monitorear las emisiones de los procesos de fabricación. Estos datos en tiempo real del sensor de calidad del aire permiten ajustes para optimizar las operaciones y asegurar el cumplimiento de las regulaciones ambientales.
Seguridad de los trabajadores: La detección temprana de fugas de gases peligrosos o picos en las concentraciones de contaminantes protege al personal al permitir la activación inmediata de sistemas de ventilación o protocolos de emergencia.
Calidad del aire interior (IAQ): Los sensores de calidad del aire pueden desplegarse en hogares y edificios para identificar y abordar fuentes de contaminación del aire interior, como moho, materiales de construcción que emiten gases o ventilación inadecuada.
Gestión de la salud: Para individuos con condiciones respiratorias como el asma, los sensores de calidad del aire pueden proporcionar información valiosa para gestionar la exposición a contaminantes del aire que pueden desencadenar síntomas.

Instalación

La colocación de los sensores de calidad del aire es crítica para una monitorización precisa y efectiva.

En entornos industriales, los sensores se instalan típicamente en fuentes de emisión, como chimeneas de escape, y en áreas donde los empleados probablemente estarán expuestos a contaminantes.
Los sensores de calidad del aire al aire libre a menudo se colocan en varias ubicaciones estratégicas a lo largo de ciudades y comunidades para monitorear la calidad del aire ambiente. Estas ubicaciones pueden incluir intersecciones de tráfico, áreas industriales, barrios residenciales y cerca de escuelas u hospitales.
Para aplicaciones residenciales, los sensores de calidad del aire generalmente se instalan en espacios habitables, dormitorios, cocinas y sótanos. Es importante colocar los sensores lejos de fuentes directas de contaminación (por ejemplo, estufas, chimeneas) para evitar lecturas distorsionadas y asegurar que reflejen la calidad general del aire interior.

Ejemplos de aplicación

Al monitorear los parámetros de contaminantes, un sistema HVAC puede ajustar su operación para mantener o mejorar la calidad del aire dentro de un espacio, por ejemplo, aumentando la ventilación cuando se detectan niveles altos de CO2 o ajustando los niveles de humedad. Esta integración mejora la comodidad y la salud de los ocupantes del edificio asegurando que el aire que respiran esté limpio y bien circulado.

Un purificador de aire equipado con un sensor de calidad del aire monitorea activamente los niveles de contaminantes y partículas en el ambiente en tiempo real. Basado en los datos recopilados por el sensor, el purificador ajusta automáticamente sus configuraciones de filtración, aumentando su intensidad cuando los niveles de contaminantes son altos y conservando energía cuando el aire está más limpio. Este ajuste dinámico asegura que el purificador de aire opere de manera óptima, eliminando contaminantes como polvo, polen, humo y compuestos orgánicos volátiles (COV) de manera más eficiente. En consecuencia, esta integración mejora significativamente la calidad del aire interior, haciendo que el ambiente sea más saludable y cómodo para los ocupantes.

Criterios de selección

Considere los siguientes criterios al seleccionar un sensor de calidad del aire:

Tipos de contaminantes detectados: Asegúrese de que el sensor pueda medir los contaminantes específicos de interés, como dióxido de carbono, temperatura, humedad absoluta, punto de rocío y compuestos orgánicos volátiles (COV). La capacidad de monitorear múltiples parámetros con un solo dispositivo puede ser ventajosa para una evaluación completa de la calidad del aire.
Compatibilidad con sistemas de monitoreo: El sensor debe ofrecer señales de salida que sean compatibles con los sistemas de monitoreo existentes o planificados. Las señales de salida comunes incluyen 0-5V, 0-10V y 4-20mA. La elección depende de los requisitos del sistema de control o registrador de datos al que se conectará el sensor.
Compatibilidad física: Las dimensiones físicas del sensor, incluyendo longitud y diámetro, deben ser adecuadas para la ubicación de instalación prevista, ya sea en conductos, tubos o al aire libre. Asegúrese de que el tamaño del sensor se alinee con los requisitos de montaje y las limitaciones espaciales.
Integración con sistemas de gestión de edificios (BMS): Para sensores utilizados en entornos con BMS, es importante seleccionar sensores que admitan protocolos de comunicación relevantes, como BACNET MSTP o Modbus RTU. Esto asegura una integración y un intercambio de datos sin problemas con el BMS.
Rango de medición y precisión: El sensor debe tener un rango de medición de CO2 y una precisión que cumplan con los requisitos de la aplicación. Considere los niveles de concentración típicos esperados en el entorno monitoreado para asegurar que el sensor pueda proporcionar mediciones precisas y confiables.
Protección ambiental y durabilidad: Elija sensores con un grado de protección adecuado (por ejemplo, IP65) para asegurar que puedan resistir las condiciones ambientales donde se instalarán. La resistencia a los UV también es importante para sensores expuestos a la luz solar.
Requisitos de suministro de energía: Verifique que el voltaje nominal del sensor coincida con el suministro de energía disponible, ya sea AC o DC.
Tecnología: Elija sensores que utilicen tecnología confiable y probada, como NDIR (Infrarrojo No Dispersivo) para la medición de CO2, para asegurar estabilidad y precisión a largo plazo.
Instalación y montaje: Considere si el sensor es adecuado para el tipo de montaje previsto (por ejemplo, montaje en conducto) y si viene con el alojamiento o accesorios de montaje necesarios.
Características adicionales: Los sensores de calidad del aire con características como conectividad inalámbrica o una pantalla integrada pueden no estar disponibles en todos los modelos, pero podrían ser importantes para ciertas aplicaciones. Evalúe la necesidad de estas características basándose en la facilidad de instalación, los requisitos de monitoreo y la interacción del usuario.

Calibración del sensor de calidad del aire

La calibración del sensor de calidad del aire corrige discrepancias entre las lecturas de un sensor y las de un monitor de referencia de alta precisión conocido. Este proceso ajusta la salida del sensor para alinearla con las concentraciones reales de contaminantes en el ambiente.

Se utilizan dos enfoques principales:

Co-ubicación: El sensor y el instrumento de referencia se colocan uno al lado del otro durante un período, recopilando mediciones simultáneas. Luego, se derivan modelos estadísticos para correlacionar los datos del sensor con los valores de referencia, permitiendo la corrección de las lecturas del sensor.
Pre-calibración: Los fabricantes pueden pre-calibrar sensores en entornos controlados utilizando mezclas de gases estandarizadas. Esto ofrece un nivel básico de precisión, pero puede no tener en cuenta las variaciones en las condiciones de despliegue en el mundo real.

Los sensores de calidad del aire avanzados con un mecanismo de auto-calibración de doble canal aseguran un monitoreo de CO2 preciso y confiable en varios entornos, incluso donde los métodos de calibración tradicionales fallan. A diferencia de la Calibración Automática de Fondo (ABC), que se basa en la exposición regular al aire fresco con niveles conocidos de CO2 para ajustar las lecturas del sensor, esta auto-calibración utiliza dos canales independientes para corregir automáticamente las mediciones. Esto es crucial en entornos donde el aire no regresa regularmente a un nivel de CO2 de referencia, haciendo que estos sensores sean adaptables y fiables en diferentes edificios y aplicaciones sin necesidad de calibración manual.

Lea nuestro artículo sobre instrumentos HVAC para más información sobre los diversos instrumentos utilizados para el control y monitoreo de un sistema HVAC.