Apunte Introductorio

DOMÓTICA E INMÓTICA INTRODUCTORIO P03E22

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DOMÓTICA E INMÓTICA INTRODUCTORIO P03E22

Introducción a los sistemas domóticos e inmóticos

INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DOMÓTICOS E INMÓTICOS

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ÍNDICE Introducción 1 Introducción a los sistemas domóticos e inmóticos

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1.1 Denición y comprensión de los conceptos domótica e inmótica

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1.2 Identicación de los sistemas de control para la implementación de nuevas

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tecnologías 1.3 Discriminación de las necesidades básicas de una instalación inteligente BIBLIOGRAFÍA

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DOMÓTICA E INMÓTICA

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INTRODUCTORIO P03E22

INTRODUCCIÓN A lgunos términos como la domótica, inmótica o incluso urbótica pueden parecer, para muchos, conceptos le janos e incluso desconocidos, sin embargo, para otros son conceptos que cada vez se escuchan más o rondan en el ámbito del desarrollo de nuestra especialidad. Debemos darnos cuenta que muchos de los productos cotidianos han evolucionado al concepto “smart”, como son los smatphone, smart TV o incluso los smart watch, pasando de ser un solo producto a sistemas que pueden realizar múltiples funciones de manera simultánea. Son sistemas que nos sorprenden y nos llevan a preguntar si es posible llevar este concepto, con sus bondades y ventajas, a las instalaciones eléctricas, donde el elemento más básico, como es el interruptor simple, tuvo sus comienzos en los tiempos de Thomas Alva Edison y sigue totalmente vigente en cualquier instalación eléctrica, independiente del tamaño o característica de la instalación en la cual estemos trabajando o haciendo uso.

La globalización en el mercado chileno es otra arista que se debe tener en cuenta, ya que al ser una economía de libre mercado, nos enfrentamos a diferentes protocolos de comunicación, los cuales tienen sus respectivas características, ventajas y desventajas, los cuales analizaremos en el desarrollo de este postitulo. Por último, la forma y diseño de una instalación automatizada es distinta a la forma tradicional de una instalación eléctrica, por lo cual se deben tener ciertas consideraciones al momento de proyectar o implementar un sistema automatizado en una edificación, de manera de respetar las normativas vigentes, junto con las recomendaciones de los fabricantes, a fin de obtener los resultados esperados en su implementación y uso.

Otro punto a considerar, dentro de las especialidades asociadas a la construcción y habilitación de espacios, es que las nuevas regulaciones interpuestas por los estados, las empresas o, en su defecto, el mercado, privilegian el respeto del medio ambiente. Además, llevan lo “tecnológico” a las distintas especialidades, de manera de hacer más cómodo el uso de los espacios por parte de los distintos usuarios y producir una eficiencia energética asociado a los mismo, evitando al máximo el “derroche” o mal aprovechamiento de la energía al interior de una organización, empresa o institución.


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Introducción a los sistemas domóticos e inmóticos

Para el desarrollo de un proyecto inteligente, independientemente de la etapa en la cual nos encontremos, de bemos tratar de tener claros los conceptos y las diferencias de los sistemas, con el n de desarrollar un correcto proceso de toma de decisión en la etapa de proyecto, ejecución o mantención de los mismos.

1.1

Definición y comprensión de los conceptos domótica e inmótica

Sin duda, los avances en las áreas informática, telecomunicaciones y electrónica han sido los impulsores de solu ciones para poder llevar las automatizaciones a distintas áreas del desarrollo de distintas especialidades, i ncluidas la eléctrica. En esta sección veremos los principales conceptos utilizados en las instalaciones eléctricas automati zadas.

1.1.1 Domótica Es tal vez el concepto más utilizado dentro de las automatizaciones de las instalaciones eléctricas, aunque a veces se utiliza de manera errónea. Para poder denir qué es la domótica, debemos analizar etimológicamente la pala bra: es una palabra compuesta de dos conceptos, “domo”, que viene del latín “domus” referido a la vivienda, y la palabra “tica” que viene del griego y lo podemos referir como “automática” en donde el DRAE lo dene como la “Ciencia que trata de sustituir en un proceso el operador humano por dispositivos mecánicos o electrónicos”. Por lo tanto, en términos simples la domótica quiere decir casa automática. Muchas veces se emplea el término domótica para referirnos a cualquier tipo de construcción que sea automatiza da, pero etimológicamente, solo debemos referirnos al término cuando es una vivienda.

1.1.2 Inmótica Término similar al anterior, es una palabra compuesta, la cual viene de “inmo”, que tiene la misma raíz que la palabra “inmobiliaria”, y la palabra “tica”, la cual ya hemos denido. Por lo cual, podemos resumir la Inmótica como la “automatización de un edicio”. La principal diferencias entre la domótica y inmótica radica en la orientación que cada una de ellas, ya que la domótica se orienta hacia el confort, seguridad, comunicación y eciencia de los habi tantes de una vivienda, sin embargo, la inmótica se orienta para los trabajadores que se encuentran en un edicio.

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1.1.3 Urbótica Realizando un análisis etimológico, podemos concluir que este término se reere a la “automatización de la urbe”, donde el DRAE dene “urbe” como “ciudad”. Por lo tanto, la urbótica es la automatización de la o las ciudades.

1.1.4 Arquitecturas de los sistemas de control La arquitectura de un sistema inmótico especica el modo en que los diferentes elementos de control del sistema se van a ubicar. Existen dos arquitecturas básicas: arquitectura centralizada y arquitectura distribuida. •

Arquitectura centralizada: es aquella en la que los elementos a controlar y supervisar (sensores, luces, válvu las, etc.) han de cablearse hasta el sistema de control del edicio (PLC, PC, etc.). Todos los elementos reúnen la información del sistema y se la envían al controlador para que tome las decisiones y se las comunique a los elementos actuadores. El sistema de control es el corazón del edicio, ante cualquier falla todo deja de funcio nar. (Romero: 2007: 23)

•

Arquitectura descentralizada: como el nombre lo indica, es justamente la arquitectura opuesta a la centraliza da. En la arquitectura descentralizada, todos los elementos del sistema disponen de inteligencia, es decir, son totalmente independientes. (Romero: 2007: 24)

1.1.5 Topologías La palabra topología quiere expresarnos en cómo los distintos componentes de un sistema se van a conectar. Este concepto está impulsado por los avances de las redes de datos. Dentro de las distintas formas de conectar, en el tiempo se experimentaron de muchas formas, algunas con éxito y otras con fracaso. Las topologías más utilizadas en el país son las siguientes:

a. BUS. b. Estrella. c. Árbol.


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a) Topología de BUS Todos los componentes que pertenecen a un sistema comparten una misma línea de comunicación y alimentación para los mismos. Cada componente que pertenece al sistema tiene una dirección única para identicación, la cual puede ser física o mediante software. La principal desventaja de esta topología es la velocidad de transmisión. Las principales ventajas son: i. La facilidad de añadir o eliminar componentes del sistema, ya que solo hay que desconectarlos del BUS. ii. No existe un componente central que gestione toda la instalación. iii. La “inteligencia” del sistema se reparte entre todos los componentes. iv. Un error o falla de un componente no interere con los demás y el sistema puede seguir funcionando, solo se perderá la función que realizaba el componente. v. El sistema permite ser “evolutivo”, ya que al agregar un nuevo componente, se puede tener la función deseada. vi. Comúnmente, el cable de BUS es de 2 hilos, aunque también existen de 4, los cuales se utilizan para transmitir y alimentar de forma separada. Los distintos fabricantes y protocolos realizan la exigencia que se deben usar cables certicados para esta función.

b) Topología estrella Todos los componentes están conectados a un elemento central o principal. La principal desventaja de esta topo logía es que si en el elemento principal hay un error o no está operativo, no funcionará el sistema. Las ventajas de este protocolo son: i. Facilidad de integración de un componente adicional al sistema. ii. Una falla en un integrante (excepto el principal) no afecta al resto.

c) Topología árbol Es una mezcla de la topología BUS y estrella, la cual permite establecer una jera rquía entre los distintos componentes que integran el sistema. La principal ventaja es que permite separar físicamente cada servicio integrante del sistema, como puede ser iluminación, seguridad, control de acceso, etc.

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1.1.6 Medios de transmisión En cuanto a los medios de transmisión, a lo largo de la historia se han realizado múltiples pruebas, combinando la performance técnica y las posibilidades tecnológicas presentes al minuto del desarrollo del sistema. Los medios de transmisión más utilizados se pueden agrupar en:

a. Alámbricos Es la forma tradicional y preferida en el mercado nacional, debido a la seguridad y conabilidad del mismo. Por lo general, es un cable metálico de cobre dedicado, que son utilizados como medio de transmisión y e n algunos casos de alimentación de los componentes conectados.

b. Inalámbricos Es el medio de transmisión más cómodo, ya que al no tener que cablear, los costos de implementación se disminu yen, sin embargo los componentes inalámbricos necesitan energía el éctrica, por lo cual la pueden obtener de pilas eléctricas, o bien a través de fuentes de alimentación o del mismo cableado eléctrico. Actualmente, en el mercado, podemos clasicar los medios inalámbricos como propietarios, los cuales han sido tecnologías desa rrollas por em presas particulares, o bien pueden ser medios abiertos.

1.1.7 Ventajas Sin lugar a duda, cualquier inversión o desarrollo de productos y sistemas debe tener como norte el benecio. Sin embargo, podemos observar que tanto la domótica como la inmótica presentan un sinnúmero de be necios, no tan solo para los usuarios nales de los sistemas, sino que también para otros actores relacionados, entre los cuales podemos mencionar:

a. Instaladores eléctricos La principal ventaja para los instaladores eléctricos es que pueden marcar un diferenciador debido al conocimien to de la implementación, desarrollo de proyecto, consultorías y mantenimiento de los mismos, creando mayores oportunidades de negocio.

b. Instituciones educacionales Entrega la posibilidad de realizar investigación y desarrollo, incluyendo la realización de capacitaciones.

c. Al Estado Principalmente, la ventaja que aportan los sistemas domóticos e inmóticos es el uso eciente de la energía asocia da a las instalaciones con este tipo de tecnologías. Los Estados que promueven estos tipos de tecnologías tienen la oportunidad de reducir las emisiones contaminantes. INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DOMÓTICOS E INMÓTICOS

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d. A las constructoras Nuevas prestaciones para los edicios o para recintos habitacionales, claramente marca un diferenciador en el producto nal de las constructoras, donde es posible obtener un mejor precio por la instalación debido a la “inte ligencia” y el ahorro de energía asociado.

1.2

Identificación de los sistemas de control para la implementación de nuevas tecnologías

Para la implementación de cualquier sistema, independiente de la especialidad en la cual trabajemos o nos desa rrollemos, debemos tener una orientación. Ésta puede venir por directrices normativas, las cuales nos indican las mínimas consideraciones que debemos tener al momento de enfrentarnos a una determinada situación o requerimiento. En ausencia de regulaciones, por lo general, se establecen estándares, los cuales están impulsados por el mercado, debido a las nuevas tendencias tecnológicas o la adopción de consideraciones internaciones. Chile no ha sido la excepción en este aspecto. Hasta el momento, no hay una directriz normativa respecto a los criterios que se deben considerar para la implementación de sistemas tecnológicos en las construcciones actuales. La regulación que se ha optado en el mercado chileno está impulsado por el desarrollo y adopción de la pers pectiva americana para los edicios denominados “Green building”, los cuales son más ecientes en el uso de la energía que los que se construyen de forma tradicional, y la razón se encuentra en que estos tipos de edicios son altamente automatizados y, como es la regla, cuando implementamos tecnología a un proceso o sistema, siempre obtenemos eciencia como resultado.

1.2.1

Clasificación de puntos para obtención de certificación LEED

La certicación LEED es la perspectiva americana para la construcción de los llamados “Green building”. Este e s un sistema voluntario donde los edicios que quieren obtener esta certicación deben someterse a la evaluación de 5 ítems, los cuales están claramente identicados y cada uno de ellos entrega un puntaje asociado. Al terminar el proceso de evaluación, se realiza la suma de cada uno de los ítems y, de acuerdo al valor resultante, los edicios pueden obtener un nivel de certicación, las cuales son:

a) Certicado.

b) Plata. c) Oro. d) Platino. 9




Es importante destacar, que tomando en consideración todos los países latinoamericanos, Chile es el país con la mayor cantidad de edicios LEED por millón de habitantes, de acuerdo al consejo de edicios verdes de US (USG BC), por lo cual el mercado chileno de la construcción adoptó este estándar para los edicios “Green building”. La asignación máxima de puntajes en cada ítem es la siguiente:

a) Sitios sustentables, hasta 26 pts. b) Eciencia en el uso del agua, hasta 10 pts. c) Energía y atmosfera, hasta 35 pts. d) Uso materiales, hasta 14 pts. e) Calidad ambiente interior, 15 pts. El ítem que se relaciona con la especialidad de electricidad y, en denitiva, con la automatización de los procesos, es el ítem de energía y atmósfera. La certicación LEED tiene como base normativa lo que indica la ASHRAE 90.1, la cual es el estándar para los espe cialista de HVAC. Sin embargo, en los capítulos 8 y 9, se indican las exigencias pa ra estos tipos de edicios, relacio nados con la especialidad de electricidad.

1.2.2 Sistemas de control propietario Los sistemas de control propietario son aquellos en donde alguna empresa ha desarrollado un protocolo y pro ductos asociados a ella. Sin embargo, en algunos pocos casos, los sistemas propietarios no se comunican con otros protocolos existentes en el mercado. Por otro lado, existen protocolos propietarios que tienen la posibilidad de integrarse a otros a través de interfaces desarrollados para ello. En cuanto a la tendencia de elección, ésta última opción es por la cual más se inclinan proyectistas e instaladores, debido a la posibilidad de integración. En Chile podemos encontrar los siguientes actores con sistemas propietarios: a) Homecontrol, sistema Lutron ( web: http://www.homecontrol.cl/ ). b) Vantage (http://www.vantagecontrols.com/). c) Legrand-Bticino, sistema SCS, Lighting Management para inmótica y My Home para domótica (web: http://www. legrand.cl/ , http://www.bticino.cl/ ).


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1.2.3 Sistemas de control abierto Los sistemas de control abierto se reeren a protocolos que no dependen ni fueron desarrollado por una empresa en particular, sino que pertenecen a una institución que administra y gestiona, en donde se encuentran asociado un sinnúmero de empresas. La principal ventaja de este sistema de protocolos es que como proyectistas o instalado res, si alguna función o producto no se encuentra en una marca determinada, al ser un sistema abierto, se pueden tomar los productos de otra marca, siempre y cuando tengan el mismo protocolo. Los protocolos abiertos existentes en Chile son:

a) KNX. b) Lonworks. c) ZigBee. En nuestro país, las empresas más relevantes para el protocolo KNX son:

a) Schneider Electric Chile, fabricante francés ( http://www.schneider-electric.cl/). b) Legrand Chile, fabricante francés (http://www.legrand.cl/ ). c) Clas Ingeniería, representante de productos Jung Alemania ( http://www.web.clas.cl/). En nuestro país, las empresas más relevantes para el protocolo Lonworks son:

a) Sidco, representante de Aditel España ( http://www.sidco.cl/). b) Isde conosur, representante de Isde España ( http://www.isde.cl/). Por último, en nuestro país, las empresas más relevantes para el protocolo Zigbee son:

a) Control4, fabricante americano (http://www.control4.cl/ ). b) Bticino, fabricante italiano ( http://www.bticino.cl/).

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1.2.4 Criterios de diseño eléctrico En una instalación inteligente existe una gran cantidad de sistemas en los que se puede realizar alguna gestión sobre los mismos y, sin duda, cuando un cliente nos pregunta dónde se podría realizar una automatización, se nos vienen muchas opciones. Sin embargo, es recomendable y necesario agrupar los sistemas a controlar, ya que con esto se logrará un orden en vista de la orientación y aspiración que el cliente quiera obtener al implementar un sistema automatizado. Estas orientaciones son 4 y son transversales para cualquier protocolo de comunicación, arquitectura, instalación y topología existente. Estos son:

a) Gestión del confort. b) Gestión de la seguridad.

c) Gestión de las comunicaciones. d) Gestión de energía. A continuación se verá una breve descripción de cada uno de las gestiones:

a) Gestión del confort La gestión del confort está relacionado con la mejor calidad de vida y comodidad para el cliente. Sin embargo, tiene distintas orientaciones dependiendo del tipo de instalación y sistema. Si nos enfrentamos a un proyecto inmótico, la gestión del confort está orientada para la comodidad de los trabajadores, logrando un lugar más confortable y, con ello, mayor eciencia de los mismos. Sin embargo, si nos enfrentamos a un proyecto domótico, la gestión del confort éstá orientada a la comodidad de los habitantes de en la vivienda.

b) Gestión de la seguridad La gestión de la seguridad tiene relación con la integración de sistemas que nos otorgan seguridades técnicas y/o intromisión a los espacios. Dentro de esta gestión podemos numerar los siguientes tipos:

a) Seguridad de las personas. b) Seguridad de averías técnicas. c) Seguridad de los bienes.


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c) Gestión de las comunicaciones La gestión de las comunicaciones tiene relación con la capacidad de transportar, almacenar, procesar y gestionar medios para difundir los datos o la información necesaria de un sistema. Dentro de algunos ejemplos de esta gestión podemos mencionar: a) Intercomunicación interna entre algunos o todos los servicios internos. b) Transmisión de alarmas técnicas, como pueden ser fugas de agua, gas u otra. c) Control y monitorización a distancia, utilizando distintos medios como internet, señal de teléfonos, señales de celulares, etc.

d) Gestión de energía La gestión de la energía es la encargada de gestionar los consumos de manera eciente mediante el uso de distin tos dispositivos, como puede ser sensores de presencia, temporizadores, termostatos, etc. Algunos ejemplos de este tipo de gestión son: a) Establecer un control de iluminación que, dependiendo de la cantidad de luminarias o circuitos, puede ser un control parcial o total, junto con la creación de grupos o ambientes lumínicos de los distintos sectores. b) Desconexión de cargas no prioritarias en momentos de hora punta, a n de evitar multas. c) Desconexión y/o programación a horas especícas de cargas o circuitos eléctricos.

1.3

Discriminación de las necesidades básicas de una instalación inteligente

En esta sección se darán las directrices para la selección de los sistemas que son habitualmente seleccionados para realizar una automatización de las instalaciones. Sin lugar a duda debemos tener la capacidad de seleccionar correctamente los componentes para las funciones esperadas por el cliente nal e, idealmente, superar las expec tativas de estos mismos. Sin embargo, como se vio en la sección anterior, no existen directrices nacionales para poder tomar como guía e implementar las soluciones de acuerdo a las necesidades. Por esta razón, la estándar ASHRAE 90.1 es una guía va lida para las instalaciones inmóticas. Si nos vemos enfrentados a instalaciones domóticas, las soluciones pueden ir desde las “funciones enriquecidas de las instalaciones eléctricas”, donde estas funciones pueden ser desde in -

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terruptores de presencia, temporizadores, sensores de alarmas técnicas, hasta la implementación de una solución centralizada o distribuida, para realizar las funciones requeridas. Para poder determinar las características de funcionamiento y capacidades del sistema y los distintos integrantes del mismo, se debe tener en consideración la información entregada por los fabricantes, debido a que en muchos casos y particularmente en los sistemas de control abiertos, a pesar de tener un mismo protocolo de comunicación, los distintos fabricantes dan a sus productos funcionalidades y opciones diferenciadoras, de manera de dar un va lor agregado y distintivo a sus productos, con lo cual, como especilistas, debemos tener la capacidad de ver cuáles son las ultimas tendencias y funcionalidades diferenciadoras.

1.3.1

Variables controladas por los sistemas integrados de control BMS (Building Management System)

Las variables a controlar en un sistema BMS pueden ser innumerables de acuerdo a las necesidades de la instala ción o a la aspiración del mandante del edicio o instalación. Sin embargo, como podemos prever, la implementa ción de soluciones, integración de sistemas y funcionalidades fue, es y estará limitada por los avances propios de la tecnología en el momento de implementación. Por tal razón, debemos mantenernos informados de acuerdo a los últimos avances de funcionalidades que aparecen en el mercado. Debido a nuestra realidad y la tendencia del mercado de la contrucción, las directrices mínimas que podemos seguir, para obtener e identicar las variables a controlar en los sistemas de integración, están profundamente impulsados, como lo hemos mencionado antes, por los “Green building” y su respectivo estándar ASHRAE 90.1. En el capitulo 8 del citado estándar, se hacen las exigencias mínimas de los transformadores, alimentadores, medi das de las variables eléctricas y los distintos circuitos eléctricos. Pero de igual forma, se establecen las directrices para, por ejemplo, un concepto nuevo dentro de las instalaciones tradicionales, que son los “Green Socket”. En el capitulo 9, se establecen los sistemas de control asociados a la iluminación, y en que lugares se debe tener obligatoriamente un sistema de control asociado. De igual forma, se establecen las posibilidades de control minimas que se pueden tener y aparece otro concepto nuevo dentro de las instalaciones tradicionales, como es el “Green Switch”. El desafío entonces es ver más alla de esta base técnica que nos entrega la ASHRAE 90.1, y poder proponer más soluciones o controlar más sistemas, a n de impulsar nuestra propia capacidad de innovación y sobresalir con respecto a nuestros pares.


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En este link encontrarás los capítulos 8 y 9 de la norma ASHRAE 90.1 2013: https://www.ashrae.org/standards-research--technology Debes buscar en la página web, el ítem Preview Standards y luego seleccio nar Standard 90.1-2013 (I-P)

1.3.2 Detalle del equipamiento Cuando se realiza la implementación de los sistemas automatizados, el equipamiento al i nterior de una instalación depende primeramente de la elección del sistema de control. Recordemos que estos pueden ser propietarios o abiertos. Luego, dependiendo de la elección, serán los distintos componentes que se tendrán en la implementa cion del sistema. Sin embargo, existen conceptos que son transversales, independientes del sistema de control o incluso de la marca, como son: actuadores, mandos, interfases, fuentes, sensores, etc. Luego, las particularidades de cada uno de ellos dependerán de la marca o sistema elegido, ya que los fabricantes tienen caractisticas y exi gencias, en algunos casos, particulares sobre los componentes.

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Bibliografía Rey, F. (2010). Eficiencia energética en edificios, certificación y auditorías energéticas. España: Thomson Paraninfo. Oliva, N., Castro, M. (2013). Redes de comunicaciones industriales. España: UNED - Universidad Nacional. Ebook. Carretero, Antonio, García, J.. (2012). Gestión de la eficiencia energética: cálculo del consumo, indicadores y mejora. AENOR - Asociación Española de Normalización y Certificación. Romero, C., Vazquez F., de Castro C. (2007). Domótica e Inmótica, Viviendas y Edificios Inteligentes. España: RA-MA Editorial.


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