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Desarrollo y Legalización de Proyectos de Ingeniería. Realización de proyecto técnico y memoria para la obtención de licencia de apertura.

Domótica (Automatización de viviendas)

Introducción

El concepto de automatización tiene muchos años de existencia como tal, desde que a un estudiante se le ocurrió conectar dos cables eléctricos a las manecillas de un reloj despertador, para que poco tiempo después, y movidos por dichas manecillas, los cables cerraran un circuito formado por una pila y una lámpara. Ese pudo ser el momento en que nació la idea de temporizar una función eléctrica. Más adelante se fueron perfeccionando los sistemas, primitivos al principio y mucho más sofisticados más tarde, hasta llegar al momento actual donde fundamentalmente las industrias basan gran cantidad de fases de producción en distintos tipos de elementos automáticos o temporizados, desde el sonido de la sirena de entrada de los trabajadores, hasta el precalentamiento de hornos para que cuando lleguen los distintos operarios encuentren sus puestos de trabajo en condiciones óptimas.

La idea de la moderna automatización del hogar para proporcionar a los usuarios mayor comodidad, ahorro de energía y, por supuesto, dinero, tiene pocos años, y fue desarrollada y patentada por una empresa escocesa utilizando un novedoso sistema de transmisión de señales a través de la red eléctrica. Más tarde se fue perfeccionando dicha idea y se utilizaron una serie de emisores que se enchufaban en una parte de la red eléctrica y que eran capaces de emitir una señal que circulaba a través de ella. A su vez, otra serie de receptores, que igualmente iban enchufados en otra parte de la red, eran los encargados de recibir dicha señal y de transformarla en una acción, por ejemplo activar un relé o contacto eléctrico.

En Francia, muy amantes de adaptar términos propios a las nuevas disciplinas, se acuñó la palabra "Domotique". De hecho, la enciclopedia Larousse definía en 1988 el término domótica como el siguiente: "el concepto de vivienda que integra todos los automatismos en materia de seguridad, gestión de la energía, comunicaciones, etc.". Es decir, el objetivo es asegurar al usuario de la vivienda un aumento del confort, de la seguridad, del ahorro energético y las facilidades de comunicación. Una definición más técnica del concepto sería: "conjunto de servicios de la vivienda garantizado por sistemas que realizan varias funciones, los cuales pueden estar conectados entre sí y a redes interiores y exteriores de comunicación. Gracias a ello se obtiene un notable ahorro de energía, una eficaz gestión técnica de la vivienda, una buena comunicación con el exterior y un alto nivel de seguridad".

Para que un sistema pueda ser considerado "inteligente" ha de incorporar elementos o sistemas basados en las nuevas tecnologías de la información, cuyo uso en la vivienda genera nuevas aplicaciones y tendencias basadas en la capacidad de proceso de información y en la integración y comunicación entre los equipos e instalaciones. Así concebida, una vivienda inteligente puede ofrecer una amplia gama de aplicaciones.

En la actualidad, existen multitud de sistemas diferentes de transmisión de señales vía red eléctrica (incluso internet), y por lo tanto hay gran cantidad de empresas dedicadas a esta actividad, tanto en el ámbito industrial como en el doméstico.

A muchos siempre les ha gustado ver cómo en las películas el protagonista, al llegar a su lujosa mansión con su bella acompañante, y con el simple gesto de apretar un botón, se encendían las luces al nivel adecuado, se activaba el equipo de música y se bajaba la cama del techo. Todo esto no es más que AUTOMATIZACION DEL HOGAR.

El avance tecnológico en los procesos de fabricación y la entrada en el mercado de mejores, más rápidos, eficientes, económicos y sobre todo más pequeños componentes electrónicos, ha permitido que dichos elementos (emisores y receptores), al ser mucho más livianos, discretos y atractivos, tengan gran demanda por parte del público. De hecho, fue desde el momento de la miniaturización de dichos elementos cuando se ha experimentado un importante aumento de consumo del concepto de automatización doméstica, tanto en Norteamérica como en la Europa desarrollada. Seguidamente se comentan algunos conceptos de automatización.

CONTROLADOR: Aparato electrónico emisor de señales enchufado a la red eléctrica con una serie de teclas de control. Cada una de estas teclas corresponde a un código de unidad y que, según la forma en que se activen, enviará las señales correspondientes a través de la red eléctrica, que serán captadas por los módulos receptores pertinentes. Tienen un código de casa que tendrá que ser coincidente con aquél de cada uno de los módulos receptores, para su correcta comunicación a través de la red. Los hay de muchos tipos diferentes, para cubrir todas las necesidades.

MÓDULO RECEPTOR: Pequeño aparato receptor enchufado a la red eléctrica que actúa de intermediario entre el controlador y el electrodoméstico a controlar. Es el elemento que ejecuta las órdenes de uno o más controladores y, activando su relé, encenderá o apagará el artefacto eléctrico, para lo cual el interruptor del electrodoméstico deberá mantenerse en posición de encendido. Tiene también su propio selector de código de casa y código de unidad, que habrá que hacer coincidir con su correspondiente código en el controlador. Estos módulos pueden ser de dos tipos:

MÓDULO DE ILUMINACIÓN: Diseñado exclusivamente para control de iluminación, ya que tiene un "dimmer" interno, mediante el cual se puede variar la intensidad de brillo de la luz, además de permitir el encendido y apagado directo. No deberá enchufarse nunca un elemento que no sea de iluminación a este tipo de módulo, ya que su capacidad de "dimmer" puede dañar el elemento enchufado (por ej. un televisor o una radio). Obedecen a los comandos "todo encendido"/ "todo apagado" de un controlador, para el control de todas las luces en forma simultánea.

MÓDULO DE POTENCIA: Su función únicamente es la de encendido y apagado. En vez de "dimmer", tiene un potente relé y no presenta ningún tipo de restricción en cuanto a los aparatos que se puedan enchufar, salvo el de no sobrepasar su potencia máxima. Este tipo de módulo no obedece al comando de "todo encendido" pero si al comando "todo apagado", ya que no tiene sentido que se enciendan electrodomésticos como la cafetera, TV, radio etc., todos a la vez; su activación o ha de ser individualizada.

CÓDIGO DE CASA: Corresponde a un código formado por una letra (desde la A a la P), que llevan tanto los controladores como los módulos, y que determina el código general que llevarán todos los elementos que trabajen en conjunto y se comuniquen dentro de una misma casa. Se selecciona a través de un mando rotativo que incluye todo elemento de automatización.

CÓDIGO DE UNIDAD: Este otro código corresponde a la dirección específica donde se va a enviar o recibir la señal. Su formato es numérico (de 1 a 16). Mientras que en el caso de los controladores, el código de casa se selecciona a través del mando rotativo, el código de unidad corresponde a cada una de las teclas del controlador. En cuanto a los módulos receptores, éstos tienen dos selectores independientes: uno para la selección del código de casa (letra), y otro para la selección del código de Unidad (número). Vendría ser como el "nombre" y "apellido" de cada módulo.

RED ELÉCTRICA: La instalación eléctrica que existe en todas las viviendas constituye la vía mediante la cual se comunican todos los elementos de automatización. A través de ella se envían y reciben señales de alta frecuencia que en nada afectan a otros elementos del hogar. Estas señales permiten que un controlador pueda activar o desactivar cualquier electrodoméstico o punto de luz, a través de su correspondiente módulo, por muy lejos que se encuentre, siempre que esté dentro de los límites del medidor de luz de dicha casa o departamento.

¿Quién no ha sufrido alguna vez un siniestro en su casa?. Roturas de tuberías de agua que ocasionaron importantes inundaciones y daños a los vecinos, visitas de intrusos amigos de lo ajeno, o lo que es peor, escapes de gas y/o incendios.

Desde hace algunos años se habla de la "vivienda inteligente", asociándose a pisos de gran lujo. Actualmente hay soluciones económicas al alcance de cualquiera, tomando como base un autómata programable y un PC como complemento. Con este equipamiento se pueden automatizar todo tipo de viviendas y locales.

Funciones más importantes

  • Seguridad
    • Detección de fugas de gas y agua
    • Detección de incendios
    • Detección de intrusos
    • Simulación de presencia
    • Alerta médica
  • Ahorro
    • Ahorro energético en calefacción
    • Ahorro con tarifas nocturnas de electricidad
    • Regulación mediante termostatos
  • Confort
    • Riegos automáticos
    • Accionamiento automático de toldos y persianas
    • Conexión y desconexión de alumbrado
    • Uso del modem para enviar órdenes desde grandes distancias, y recibir mensajes en un PC
    • Facilidad de uso La programación de un autómata es muy sencilla, se realiza desde el ordenador. El manejo del autómata se hace desde un teclado, acompañado de una pequeña pantalla.

Estructuras de control

El programa del autómata se divide en cuatro grupos. El primero engloba todas las señales de emisores y actuadores que intervienen en las alarmas y que pertenecen al apartado de seguridad. Algunos de ellos se utilizan también en los grupos 2 a 3. En los grupos 2 a 4 se desarrollan los apartados correspondientes al ahorro y confort.

  • Grupo 1: Avisos del sistema
  • Grupo 2: Sistemas de riego
  • Grupo 3: Iluminación, toldos, persianas
  • Grupo 4: Control de cargas

Alarma por robo

La activación de la alarma por robo, se puede realizar con un pulsador normal de alumbrado en el interior de la vivienda, o por llave en el exterior de la puerta de acceso. También se puede activar o desactivar desde el panel de visualización. Al activar la alarma parpadeará el flash interior y sonará el zumbador durante un corto espacio de tiempo, y el sistema no tendrá en cuenta los detectores. Pasado este espacio de tiempo, que permite al usuario abandonar la vivienda y cerrar la puerta, si se detecta intrusión se activan la sirena y flash exteriores.

Detección de incendio

Al aparecer la señal de incendio (detector de humos) se activan el flash y zumbador interiores y tras un breve retardo se activan los exteriores y la llamada telefónica de incendio, previamente grabada. El sistema está preparado para falsas alarmas como las del humo del tabaco.

Detección de fugas de agua y gas

Al detectarse un escape se interrumpe el suministro mediante la activación de la válvula correspondien-te, activándose además el zumbador y flash interiores. AL dar acuse de alarma se restablece el suministro.

Sistema de riego

Existen diferentes modos de riego:

  • Manual. Al activarlo se realiza la secuencia completa programada (tiempodado para cada zona)
  • Automático por horario. Se ajustará una hora determinadaen la que se realizará la secuencia de riego completa
  • Automático por humedad: Durante el horario programado y sólosi se activa algún detector de humedad, se regará sólola zona a él asignada, durante el tiempo previsto.

Simulación de presencia

Con esta función se asegura que no queda ninguna luz encendida después de una hora dada.

Toldos

En modo manual se dispone de una entrada para extender el toldo y otra para recogerlo. Se puede aplicar a simulación de presencia. Además se puede complementar con un detector de luminosidad y un anemómetro que mide la velocidad del viento.

Persianas

Su funcionamiento es análogo al de los toldos.

Control de cargas

Permite realizar dos funciones diferentes:

Conexión y desconexión de cargas (enchufes de electrodomésticos, luces, etc.)

En caso de sobrecarga eléctrica desconecta diferentes cargas en un orden prefijado.

Puede funcionar en modo manual y en modo automático

Ejemplo de un edificio inteligente

SANITAS ha inaugurado su nueva sede corporativa, denominada "el edificio", que cuenta con la más moderna tecnología de los denominados edificios del siglo XXI. Ubicada en una zona de gran expansión empresarial, el Campo de las Naciones (Madrid), donde se encuentra el Parque Ferial Juan Carlos I, es el primer edificio de oficinas de España totalmente ecológico, electrónico y reciclable, con una estructura abierta al exterior que se beneficia de los elementos ambientales que lo rodean (lluvia, calor, frío, energía solar, etc.) y se cierra a ellos cuando le son adversos.

Cuenta con una superficie total construida de 20196 m2, de los cuales 10105 están bajo rasante. Los materiales empleados son todos reciclables y están pensados para consumir el mínimo esfuerzo energético.

El agua de lluvia se recoge del tejado y se recicla. También se aprovecha la energía solar a través de paneles para usos diversos, con lo que se elimina el consumo tradicional de combustibles contaminantes.

La climatización medioambiental aprovecha la temperatura exterior y utiliza paneles frío radiantes en el techo como sistema de refrigeración.

Como corresponde a un líder en el sector de servicios médicos, que destaca por la calidad y la superación constante, la elección de su nueva sede social ha recaído en un edificio inteligente. Para ejecutar las diferentes funciones centralizadas, con posibilidad de realizarlas localmente, se eligió el sistema europeo INSTABUS EIB y la adjudicación recayó en la prestigiosa empresa SIEMENS.

Dentro del mismo, la iluminación se controla mediante un sistema de visualización en un PC.

La iluminación de las plantas de aparcamiento se realiza de forma automática al paso de vehículos y personas gracias a detectores de movimiento. Igualmente los pasillos y escaleras se encienden y apagan automáticamente en cuanto se detectan desplazamientos de personas. De esta forma se ahorra mucha energía, ya que sólo funciona cuando realmente hace falta.

La iluminación de oficina se ha estudiado meticulosamente, llegando a la conclusión que el sistema más adecuado correspondía al denominado T5.

Los sistemas de lámparas fluorescentes representan una nueva generación de iluminación

Medio ambiente.

Estas instalaciones de vanguardia tienen ventajas adicionales, especialmente en lo que se refiere a la protección del medio ambiente, ya que:

El ahorro de energía beneficia al medio ambiente pues se precisa menos extracciones de materia prima energética, hay menos residuos de extracción, sobre todo menos residuos de combustión como dióxido de carbono (C02) el mayor contribuyente del efecto invernadero, dióxido de azufre (S02) precursor de la lluvia ácida y, si la energía se genera con combustibles fósiles, los óxidos de nitrógeno (NOx) de naturaleza tóxica que son responsables del aumento de enfermedades pulmonares. También se descargarían las líneas, bastantes saturadas en la actualidad, precisándose menos nuevas líneas de transportes de energía eléctrica, que suelen tener un gran impacto medioambiental.

Al ser muy pequeñas las pérdidas de potencia, se precisa menos energía de climatización y al precisarse menor número de lámparas de reposición, los residuos son menores y menor su reciclaje ahorrando energía también por este concepto.

Resumiendo, se ha empleado la mejor tecnología, el mejor sistema de iluminación hasta ahora conocido, primando la calidad y la economía para "el edificio" del siglo XXI y prestando especial atención a la protección del medio ambiente, es decir, a preservar la salud del futuro.

Un ejemplo diario

Son las 7 de la mañana, suena el despertador, se levantan las persianas y se enciende la luz. Puntualmente como cada mañana el procesador le despierta, con la tranquilidad de saber que ha estado toda la noche cuidando su vivienda. Si hubiera habido algún escape de agua lo habría cortado y tendría un aviso. El jardín ha estado toda la noche protegido por un sistema de detección perimetral que conecta automáticamente los focos y el riego. Cuando baja a desayunar, el café ya esta caliente, al igual que la cocina, que se ha encendido cuando él entraba. No se va a molestar en apagarla, ni tampoco las luces del pasillo por que lo hará el procesador. Al pasar por el cuarto de los niños, nota que acaba de encender la calefacción, les quedan quince minutos para levantarse. Ayer estuvieron jugando en el cuarto ¡menos mal que los enchufes fueron desactivados por el procesador. Cuando se va de casa, toca suavemente la pantalla tactil de la entrada, le comunica que no hay ninguna ventana ni puerta abierta. Al salir con el coche por el jardín, se da cuenta que los primeros rayos del sol han apagado la luz exterior y han abierto las persianas del salón. Cuando llegue a la oficina, conectará el ordenador, introducirá su código personal y durante toda la mañana sabrá todo lo que pasa en su vivienda. Si de camino en el coche se ha olvidado de conectar algo, llamará con su teléfono móvil y le dirá al procesador que lo haga por el. Lo mismo hará cuando vaya de viaje a su apartamento que tiene en la sierra una hora antes de llegar, dara la orden para que el procesador conecte la calefacción y el apartamento se vaya caldeándo.

Rafael Barzanallana
http://www.um.es/docencia/barzana
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