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• Juan Jose Carreño Morales

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Automatización de las instalaciones eléctricas Profesor: Oscar Godoy Lundstedt Teléfono : 09-68478541 Mail: [email protected] Nombre de la Asignatura: Automatización de Instalaciones Eléctricas

Servicios a gestionar Existe una gran cantidad de aplicaciones susceptibles de ser automatizadas en los edificios, como pueden ser la calefacción, la ventilación, el aire acondicionado, la difusión sonora, la seguridad, la iluminación, el control de energía, etc. Todos estas especialidades se pueden agrupar en servicios como confort, seguridad, energía o comunicaciones.

Resumen de servicios a gestionar CONFORT SEGURIDAD AHORRO DE ENERGÍA COMUNICACIONES

Servicios a gestionar

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2 Gestión del confort La gestión del confort se encarga de facilitar al usuario la obtención de un mayor nivel de comodidad en las actividades que desarrolle dentro de la vivienda o edificio. No tienen relevancia el consumo energético o la seguridad. Su principal objetivo es la interacción del usuario con el medio que lo rodea, para lo cual se debe poder controlar, en el mayor grado posible, las variables físicas que afectan y/o modifican el hábitat. En este tipo de servicios importa el bienestar y el rendimiento de trabajo de las personas: calidad de luz, temperatura, acceso a los elementos, etc.

Orientación de la gestión del confort Viviendas

El objetivo es el confort y comodidad de sus habitantes por la calidad de la vida.

Edificios

El objetivo es el confort de los trabajadores para lograr una mejor calidad en las condiciones de trabajo.

Las aplicaciones que están incluidas dentro de la gestión del confort pueden ser la regulación de la iluminación, de la temperatura, el control de la automatización, etc.

2.1 Regulación de la iluminación Permite controlar el grado de iluminación o cantidad de luz de las habitaciones. Se basa en conceptos como cantidad de luz, número de puntos de luz, su intensidad, tipo de regulación de ese tipo de luz, (encendido/apagado, variable, etc.). El sistema de regulación puede ser manual o automático. En éste, el propio sistema controla a partir de un valor que le da el usuario. El control del sistema de iluminación puede ser: Autónomo: cada habitación se controla de forma independiente Centralizado: el sistema es controlado por la unidad central, utiliza programación horaria.

2.1 Regulación de la iluminación Modos de control Modo biestable

Es el más sencillo, todo o nada, las lámparas encendidas o apagadas. Si se quiere variar la intensidad se deben de encender varias luces.

Modo analógico sin regulador

Modifica el grado de luminosidad de una o varias lámparas mediante el control electrónico de la tensión o de la corriente suministrada. El gobierno se puede hacer mediante impulsos, tiempo de pulsación o potenciómetro regulable, siendo en general necesario el uso de electrónica de potencia.

Modo analógico

El más complejo. Permite modificar el nivel de iluminación teniendo en cuenta distintas variables (nivel de iluminación' exterior. nivel de iluminación interior, valor de set point o iluminación deseada. hora, día de la semana, estado de las persianas, detector dc presencia de personas, etc.). El sistema funciona atendiendo a los valores de los sensores que hacen que la intensidad de las lámparas asociadas al regulador sea mayor o menor.

2.1 Regulación de la iluminación

Módulo de casquillo X-10 con modo biestable (encienda/apaga)

Módulo de pared X-10 con modo analógico sin regulador

Modulo de pared con modo analógico con regulador (detector de iluminación interior)

2.2 Gestión de la temperatura Fue una de las primeras aplicaciones de la automatización de los edificios. Dependiendo de si pretende aumentar o disminuir la temperatura, existirán dos sistemas: calefacción o aire acondicionado. Para un funcionamiento correcto y óptimo es muy importante el diseño previo por parte del arquitecto y constructor de aislamientos. Los temas de climatización consumen mucha energía por lo que hay que hacer un control energético.

2.2 Gestión de la temperatura -

Calefacción: el control de los elementos de calefacción (radiadores) dependerá del tipo de fluido técnico y del sistema empleado. El sistema de calefacción puede utilizar combustibles gaseosos (gas natural, metano o propano), liquidas (fuel-oil, gasoil, gasolina) o sólidos (carbones o leña). El equipo de control de calefacción gestionara a multitud de radiadores. Es el sistema encargado de controlar a mas alto nivel toda la instalación de calefacción: activa o desactiva el flujo energético principal, dispone de señales de entrada (temperatura exterior. paro/marcha manual, temporización de activación y desactivación. gobierno a distancia por modem, etc.). Disponen de un termostato. un dispositivo que regula automáticamente la temperatura y la mantiene a un valor determinado.

2.2 Gestión de la temperatura -

Refrigeración: su objetivo es disminuir la temperatura ambiente. Consumen gran cantidad de energía. Su esquema es el mismo, sustituyendo los radiadores por generadores de aire o aire acondicionado.

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Regulación de aire o ventilación: su objetivo es aportar aire fresco y purificado en las habitaciones o locales de trabajo y la evacuación del aire viciado por humos, gases, etc. Existen dos tipos distintos: la ventilación natural, que suele ser por rendijas, por ventanas, por chimeneas... y la ventilación artificial, una ventilación forzada utilizando un sistema de extracción de aire.

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Sistema VAV: el sistema VAV o Volumen de Aire Variable es un sistema que permite regular de forma individual cada habitación. Utiliza un circuito de circulación por donde se impulsa el aire que luego retoma. Un regulador controla el servomotor que ataca a una compuerta que deja pasa el aire que ya viene impulsado. Un ventilador se encarga dc distribuirlo por toda la habitacion y el aspirador vuelve a tomar aire de la habitación y lo lleva de retorno para su depuración. Un sistema muy relacionado es el de deshumidificación. La idea es aspirar el aire de la habitacion y absorber toda su humedad convirtiéndola en agua.

2.3 Control de automatización Son sistemas que controlan algún tipo dc automatismo. Están apareciendo muchos y a una gran velocidad. La idea es controlar cualquier tipo de dispositivo eléctrico. Controlan normalmente las acciones que conllevan cierto grado de incomodidad o necesitan precisión. Necesitan unas medidas de seguridad y protección para las personas y posibilidad de actuación manual sobre el sistema

2.3 Control de automatización Algunos ejemplos son: - Accionamiento automático de persianas y de toldos: las ventanas son un punto muy importante en la automatización de un edificio. Se puede actuar abriendo o cerrando la persiana para regular la entrada de luz, el toldo o la apertura de las hojas de la propia ventana. Este sistema se puede utilizar también como simulador de presencia.

Módulo de accionamiento de persianas de Honeywell

2.3 Control de automatización - Accionamiento automático de electrodomésticos: consiste en el control de la puesta en marcha y parada dc los distintos electrodomésticos. El accionamiento se puede realizar en función de la hora, la temperatura, la luz, la luminosidad, la presencia, cte. Se puede hacer un accionamiento individual o de un grupo de electrodomésticos.

Esquema de conexión del modulo de salida de SIMON VIS a un relé conectado a un electrodoméstico.

2.4 Elementos auxiliares aplicados al confort Se denominan elementos auxiliares debido que se utilizan en funciones complementarias en sistemas de confort, como por ejemplo mandos a distancia infrarrojos, por radio frecuencia, por modem, temporizadores, etc.

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Mando por infrarrojo: es un sistema emisor de luz infrarroja que mediante un teclado emiten señales digitales codificadas en forma de luz infrarroja. Tiene un alcance limitado, entre 5 y 20 metros. Tiene un amplio uso. Necesita de un elemento receptor de infrarrojos que, dotado de un receptor (fototransistor de infrarrojos), recibe la señal emitida por el emisor, la decodifica y la procesa para realizar la acción asociada a dicha señal.

2.4 Elementos auxiliares aplicados al confort -

Mando por radiofrecuencia: son iguales que los infrarrojos pero la señal que emiten es de radiofrecuencia, normalmente una señal modulada en frecuencia sobre la que se codifica el código de la tecla pulsada. Tienen un alcance mucho mayor dependiendo de la potencia del emisor y del receptor.

2.4 Elementos auxiliares aplicados al confort -

Control a través de módem: permite un control a distancia (a través de línea telefónica y/o cableado estructurado) de los distintos sistemas, exploración del estado de los sensores y receptores, recepción automática de alarmas mediante sistemas de colgado automático. El acceso al módem se realiza mediante un teléfono normal, con una llamada al numero telefónico asignado al punto de acceso donde está conectado el módem y se envían las señales codificadas con la información de la acción que se quiere realizar en la instalación. El módem. también puede realizar llamadas al usuario para avisarle de alguna alarma. Este mismo principio de funcionamiento se obtiene al utilizar una red de comunicaciones y redes de datos, solo que en vez de numero telefónico, se direcciona el equipo mediante un numero IP.

2.4 Elementos auxiliares aplicados al confort -

Control a través de internet: permite un control a distancia de los distintos sistemas utilizando un computador remoto que se conecta vía Internet a un computador local que gestiona la instalación. La forma de interacción del usuario con el sistema se realiza a través de una aplicación o página web.

2.4 Elementos auxiliares aplicados al confort -

Temporizadores: son programadores horarios. Permiten la generación de órdenes de actuación a distintos receptores dependiendo del plan o secuencia temporal. que puede ser diario, semanal, mensual, etc. Para ello, normalmente dispone de n salidas que pueden estar o no activas durante una secuencia cíclica temporal. Una orden de temporización se suele configurar indicando: salida a activar, hora de actuación, duración de la señal activa, día de la semana.

2.5 Otros servicios Pueden citarse algunos servicios adicionales que se pueden incluir en el área de gestión del confort: -

Difusión sonora: este tipo de servicio lo constituyen sistemas de sonido ambiental, megafonía e intercomunicación. El servicio de sonido ambiental permite controlar desde un equipo central el sonido o música ambiente en cada una de las habitaciones de forma global o individual. Pueden existir mandos en cada habitación o un mando a distancia. Los de megafonía permiten mandar mensajes en directo o grabados a las distintas habitaciones de forma individual, por zonas o global. Se puede hablar directamente por el micrófono, grabar y reproducir mensajes digitales y reproducir los mensajes según eventos.

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Aspiración: la aspiración centralizada consiste en suplantar a la aspiradora convencional mediante un sistema de aspiración construido por todo el edificio. Está formado por una unidad central de aspiración situada normalmente en garajes, terraza, patio, etc. y un circuito de tuberías que recorre toda la casa y tiene unas tomas de aspiración en cada habitación donde se puede conectar una manguera de plástico que provoca la aspiración inmediata.

2.5 Otros servicios -

Unidad de control activadas por la voz: son unidades de control de los actuadores que se activan por voz. Para ello disponen de un sistema de análisis de voz, capaz dc interpretar sencillos mandatos que provocan las órdenes dc activación. El sistema previamente realiza la grabación de los mensajes y les asocia a cada salida de control. También pueden dar avisos y mensajes. Se utilizan generalmente con personas con algún tipo de discapacidad física o sensorial y con ancianos.

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Accionamiento automático de riego: permiten el control automático del riego. Está formado por un regulador de humedad que controla el valor de la humedad de la tierra comparándola con un valor de referencia y opera de manera ON/OFF sobre la válvula de agua que da paso a un flujo de agua que mueve uno o más aspersores. Este sistema se puede controlar de forma manual, remota, a través de un temporizador, de forma automática. etc.

3 Gestión de la seguridad La seguridad es una de las áreas más importantes de la inmótica, ya que de ella depende la integridad física de las personas y del inmueble. Su principal objetivo es la protección frente a los distintos agentes y/o factores que ponen en peligro la seguridad. Normalmente consiste en una serie de sensores que actúan sobre unas señales acústicas, luminosas o un módem para enviar una señal de alarma a distancia. También pueden actuar sobre electroválvulas para activar válvulas de paso de agua si hay incendio, cerrar el gas, apertura de puertas, corte de aire acondicionado, etc. Los objetivos más importantes son: -

Detectar sistemas de peligro o riesgo

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Avisar mediante sistemas sonoros, mensajería, o email.

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Realizar actuaciones orientadas a las personas y a las instalaciones.

3 Gestión de la seguridad Misiones de un sistema de seguridad Prevención

Se deben determinar potenciales fuentes de peligro

Reconocimiento

Consiste en validar la señal autentificando su procedencia. Se suelen utilizar sistemas redundantes que protegen de falsas alarmas.

Reacción ante alarmas

Pueden ser de dos tipos: manual, donde el sistema envía una señal de alarma remota o telefónica a policía, hospital, etc. y las personas toman las decisiones, y la automática en la que el sistema actúa cortando la electricidad, cortando el gas, abriendo puertas, ele.

Los elementos básicos que componen los sistemas de seguridad son los siguientes:

3 Gestión de la seguridad -

Sensores:Son componentes que detectan cambios físicos y químicos y envían la señal de aviso a la central de alarmas. Se colocan en las distintas áreas a controlar.

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Central de alarmas: Procesa las señales de los sensores. Suele estar compuesto de: fuente de alimentación, baterías, teclado, microprocesador y un marcador telefónico-módem. Suelen disponer de sistemas dc conexión y desconexión codificadas o con cerraduras especiales, así como de sistemas de seguridad de intrusión externa.

3 Gestión de la seguridad -

Elementos de aviso y/o señalización: Se encargan de avisar de la alarma y también de disuadir. Se pueden clasificar en:

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Locales, que a su vez pueden ser acústicos (sistemas interiores, sirenas exteriores, campanas, zumbadores, timbres, altavoces) u ópticos (pilotos, ampolletas, luces de destellos). A distancia. Vía telefónica, vía radio, ultrasonidos. Especiales, cámaras de circuito cerrado, cámaras fotográficas.

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Elementos de actuación: Se encargan de realizar acciones para proteger a las personas o al edificio como: cerrar válvulas del gas, cortar la energía, cortar el paso del agua, cortar el aire acondicionado, activar el circuito contra incendios, abrir puertas y ventanas, etc.

3.1 Tipos de sistemas de seguridad Se pueden diferenciar los siguientes: -

Sistemas de alarmas técnicas: se activan cuando se produce una variación de un parámetro físico o químico en el medio. Sirven para detectar incendios, inundaciones, escapes de gas, etc. Cada sensor se asocia con un actuador que pueda paliar el efecto de la alarma. Se dispone de salidas acústicas, luminosas y telefónicas para avisar al usuario de la existencia de la alarma.

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Sistema antirrobo: se encargan de impedir la entrada de personas ajenas al edificio o vivienda y de disuadirlas en sus intentos. Utilizan detectores de presencia, sensores de rotura de vidrios, etc. y simuladores de presencia que encienden luces y abren y cierran puertas.

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Sistemas de control de acceso: permiten controlar el paso de personas mediante detectores de metales, barreras infrarrojas. etc. Incluso identifican a las personas que entran y salen mediante tarjetas magnéticas de identificación, llaves codificadas, teclado con clave de apertura, lector de huellas dactilares, pupilas, activación por voz. o cualquier otra señal biométrica. También se puede hacer una identificación manual mediante videoportero con una pequeña cámara. un cable de vídeo y una pantalla.

3.1 Tipos de sistemas de seguridad -

Sistemas de alarmas medicas: controlan parámetros biológicos como: presión arterial, azúcar en la sangre, etc. Disponen de sensores en el cuerpo y emisores de señales de alarma local o remota por módem.

4 Gestión de la energía Trata de controlar y optimizar el gasto energético de todos y cada uno de los distintos sistemas que utilizan energía en el edificio. Su utilización es muy importante para reducir los gastos de los usuarios y bien recibida por las administradores de los locales. Divide el edificio en circuitos prioritarios en los que no se corta nunca la corriente (iluminación, enchufes, etc.) y circuitos no prioritarios, que son los que se controlan en función de la energía consumida.

La gestión de la energía se encarga de:

4 Gestión de la energía -

Uso racional de la energía: Estrategias para consumir sólo la energía necesaria sin despilfarros. Para ello el usuario debe estar informado y utilizar sistemas que permitan la regulación.

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Prioridad en la conexión de cargas: Establece una tasa máxima de consumo simultáneo y un orden de prioridades en los actuadores para desconectarlos en orden cuando se sobrepasa. Se necesita un sistema que lea los consumos dc cada circuito. Permiten la desconexión de cargas eléctricas en función del consumo eléctrico instantáneo.

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Uso de tarifas especiales: Aprovecha las horas valle donde es más barato el Kwh y utiliza sistemas receptores que tengan funcionamiento acumulador como: sistemas acumuladores de agua caliente, calefacción por acumulación, lavadoras, etc. Deriva el funcionamiento de los equipos a zonas horarias con tarifas más económicas.

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Zonificación de la calefacción y aire acondicionado: Consiste en permitir la activación por habitación o zona según un horario, calendario, presencia en las habitaciones, temperatura, humedad, etc. La instalación de climatización en el edificio se divide en varias zonas independientes de regulación y programación.

4 Gestión de la energía -

Sistemas acumuladores: Los sistemas acumuladores permiten utilizar las horas de tarifa nocturna, que comparadas con las horas punta, son notablemente más baratas. Y con esto se provoca una economía al usuario.

4 Gestión de la energía -

Control selectivo de las cargas: consiste en ir desconectando dispositivos por orden de prioridad en función del nivel de consumo sobrepasado con respecto al máximo. Hay un elemento general de desconexión de cargas y un elemento por dispositivo. El controlador recibe toda la información de las medidas de corriente y en función de los consumos y el orden de prioridad, desconecta o no la carga. El control de cargas puede estar en función de parámetros ambientales y de confortabilidad. El confort suele estar en contraposición del ahorro, pero la persona es responsable directamente y es ella la que tiene el control manual de todos los dispositivos y quien toma la decisión final. Tener en cuenta los parámetros ambientales puede mejorar el ahorro, por ejemplo, controlar la cantidad dc luz exterior que entra para apagar o no las luces, subir persianas y apagar luces, controlar la temperatura abriendo ventanas y desconectando el aire acondicionado, etc.

5 Gestión de las comunicaciones Es el área menos desarrollada de la gestión técnica, aunque crece en la actualidad debido a las nuevas posibilidades de las telecomunicaciones. Aunque hay soluciones. Son poca integradoras. debido al problema de enviar distintos tipos de señales por la misma línea. Se debe disponer de una red que permita la transmisión de información (voz, datos, imagen, control) por el mismo canal a altas velocidades. Algunos de los principales objetivos son: -

Control remoto de equipos e instalaciones: Activación remota de equipos e instalaciones domesticas o edificios.

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Transmisión de alarmas: Envío hacia el exterior de cualquier alarma que se produzca en la vivienda o edificio.

5 Gestión de las comunicaciones Los elementos de un sistema de comunicación son: -

Emisión de señal: Son los que generan la información. la codifican y la ponen en el medio. Pueden ser emisores o emisores/receptores. La información puede ser de dos tipos: datos y protocolos de control o señalización.

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Receptores de señal: Son los encargados de decodificar la información y presentarla al usuario o destinatario.

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Medio físico de transmisión: A través de ellos circula la información. Puede ser un par o hilos trenzados, cable coaxial apantallado, fibra óptica, radiofrecuencia, infrarrojo, ultrasonidos, etc.

5 Gestión de las comunicaciones Se pueden distinguir 2 tipos de comunicaciones: internas y externas: -

Comunicaciones internas: permiten la transmisión y el intercambio de información dentro de la propia instalación, algunos ejemplo son:

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CCTV: Son sistemas de vigilancia o seguridad que permiten la supervisión mediante cámaras de TV de diferentes zonas de una edificación en uno o varios monitores de TV. Sistemas de gestión a distancia: Permite la gestión de la instalación a distancia sin necesidad de cableado, utilizando telecomandos, ya sea por radiofrecuencia o infrarrojos. Sistemas de intercomunicación por telefonía: Permiten la gestión eficaz de las comunicaciones de voz dentro del mismo edificio. Suelen aprovechar la infraestructura de la instalación interior de telefonía Sistemas de comunicación de datos: El sistema más conocido de comunicación de datos consiste en el uso de redes de area local, que permite compartir los recursos y la información de los diferentes computadores y dispositivos de la red local.

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5 Gestión de las comunicaciones -

Comunicaciones externas: permiten la transmisión y el intercambio de información con el exterior, algunos ejemplo son:

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Control remoto del sistema via teléfono: Permite la gestión de cargas desde un teléfono convencional aprovechando la línea telefónica.

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Control remoto del sistema a través de Internet: Permite la gestión de cargas desde un computador remoto que se conecta vía internet a un computador o elemento local conectado a la instalación..

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Central telefónica: Distribuyen la señal telefónica.

Fin Presentación