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Análisis de la aplicación de domótica en la seguridad patrimonial, el confort y la gestión de recursos naturales, como solución a los problemas ambientales. En la ciudad de Durango, mexica. Andrade Ovalle Erick. Instituto Tecnológico De Durango Durango - México [email protected]

Resumen. A través de un estudio serio y un análisis minucioso de la información existente sobre domótica (que en la actualidad es muy escasa), obtenida desde Internet hasta las empresas fabricantes que suministraron datos de sus equipos y configuración de sus sistemas; y con los conocimientos adquiridos en el Instituto , se ha intentado realizar un compendio sobre el hardware y el software domótico actual, a nivel aplicado para solucionar problemas ambientales en Durango, México, que sirva como documento referencia de consulta, ilustrando en forma, siendo una herramienta de apoyo para la implementación de aplicaciones domóticas, enfocadas a la gestión de recursos naturales. El documento y una tabla comparativa fruto de la investigación, permitirá a estudiantes, profesores e investigadores de domótica, tener una visión prospectiva, logrando una información actualizada en el momento para, con base en ella, desarrollar proyectos de aplicación de la domótica que contribuyan a mejorar la calidad de vida a corto, mediano y largo plazo.

1. Introducción La presente investigación trata de un análisis de los distintos software de domótica en la seguridad patrimonial, el confort y la gestión de recursos naturales, como solución o prevención a los problemas ambientales, siendo el objeto de estudio la ciudad de Durango, México. Se trata de una serie de investigaciones orientadas a la gestión de los recursos naturales a través de la aplicación de sistemas demóticos. Dentro de esta investigación, se analizara cuáles son esos problemas ambientales con los que cuenta el día de hoy y previendo un futuro en la ciudad de Durango México. Desde esta perspectiva, el problema es la contaminación generada por el uso irracional de los recursos naturales y de la energía con que funcionan los electrodomésticos y aparatos del hogar.

2. Que es Domótica. El término Domótica viene del latín “domus” que significa casa y de la palabra “automática”, por lo tanto la Domótica se refiere a una casa automática o como se le ha llamado más comúnmente una casa inteligente. En inglés

a la Domótica se le conoce más como “home networking” o “smart home”. Una casa inteligente es aquélla cuyos elementos o dispositivos están integrados y automatizados a través de una red (principalmente Internet) y que a través de otro dispositivo remoto o inclusive interno se pueden modificar sus estados o los mismos dispositivos están diseñados para realizar ciertas acciones cuando han detectado cambios en su propio ambiente.[1][2][2]

comenzaron a surgir los distintos estándares e infraestructuras que, suficientemente evolucionados y con costes cada vez más competitivos, persisten en nuestros días.

La definición de casa domótica o inteligente presenta múltiples versiones en diferentes países e idiomas, pero los términos más utilizados son: "casa inteligente" (smart house), automatización de viviendas (home automation), domótica (domotique), sistemas domésticos (home systems), entre otros. De manera general, un sistema domótico dispondrá de una red de comunicación y diálogo que permite la interconexión de una serie de equipos a fin de obtener información sobre el entorno doméstico y, basándose en ésta, realizar unas determinadas acciones sobre dicho entorno. El funcionamiento de una casa inteligente consistiría a grandes rasgos de lo siguiente: los elementos de campo (detectores, sensores, captadores, etc.), transmitirán las señales a una unidad central inteligente que tratará y elaborará la información recibida. En función de dicha información y de una determinada programación, la unidad central actuará sobre determinados circuitos de potencia relacionados con las señales recogidas por los elementos de campo correspondientes.[2]

2.3 Pilares de la domótica.

2.2 Origen de la domótica El origen de la domótica como tal, se remonta en Europa a los años sesenta, cuando aparecen los primeros dispositivos de automatización de edificios basados en la tecnología X-10 (todavía existente debido a su eficacia, facilidad de implementación y bajo precio). A partir de ahí, comenzó su evolución y

En España, la domótica comienza a implantarse y a extenderse a principios de los años noventa, en los que tienen lugar las primeras iniciativas de promociones y el mayor conocimiento de sus beneficios.[3]

A continuación se hará mención de los objetivos principales de un sistema domótico para una casa habitación o mejor conocidos como pilares de la domótica aun que algunos otros autores manejan cuatro pilares aquí se analizaran solo tres (Ahorro en el consumo de recursos, Seguridad, Confort) debido a que el cuarto seria repetitivo al incluir aspectos de los antes mencionados.

2.3.1 Ahorro en el consumo de recursos. Cada vez son más los aparatos eléctricos que se incorporan a la vivienda, de forma que el consumo de energía puede llegar a ser importante. Mediante un sistema domótico es posible implementar mecanismos que regulen y optimicen dicho consumo, como el control de la climatización y regulación de la temperatura por zonas; la utilización de electrodomésticos en tarifa nocturna; la iluminación por detección de presencia; el riego controlado por sensor meteorológico; la desconexión automática de dispositivos, etc.[4]

2.3.2 Seguridad. La evolución y el crecimiento económico del “mundo occidental” en los últimos años ha hecho que poco a poco se incorporen a las viviendas elementos más sofisticados. Para asegurar la integridad de las personas y de los edificios, una instalación domótica puede proporcionar mecanismos como detección de intrusos; simulación de presencia; conexión con centrales de alarma; alarmas de salud o alertas médicas (tele asistencia); alarmas técnicas: Incendios, fugas de agua o gas; control de accesos, etc.[4]

2.3.3 Confort. Es un hecho constatado que la calidad de vida actual es muy superior a la de un par de generaciones anteriores. El simple hecho de automatizar los elementos del edificio y poder gestionarlos de forma remota proporciona unos niveles de comodidad hasta ahora desconocidos. Con una instalación domótica el usuario se libera de invertir tiempo y energía en realizar acciones mecánicas y cotidianas y de preocuparse por aspectos que el sistema resuelve automáticamente. Simulación de escenarios; automatización y programación del riego; regulación de temperatura; atención particularizada por persona o control remoto y a distancia son una pequeña muestra de las numerosas posibilidades con las que la domótica mejora la comodidad de las personas. Probablemente el confort sea el aspecto más valorado de un sistema domótico para usuarios residenciales, pues es el que perciben directamente, y también sea el que puede llevar a pensar en aquella idea inicial de “domótica = juguete”, que debe ser abandonada, pues la domótica, como se ha visto, es mucho más que eso. Es una forma de alcanzar comodidad, seguridad, ahorro de energía e incluso, por qué no, felicidad.(“Daniel Sáez” 2006)

3 Problemas ambientales en la ciudad de Durango, México. La principal causa de contaminación en la ciudad de Durango es la emisión de humos de los automotores, tanto del servicio particular, público, así como de carga[5] La fabricación de ladrillo es una actividad artesanal que se desarrolla en el entorno familiar y es transmitida de generación en generación. En la actualidad las prácticas, métodos y procesos de fabricación de ladrillo han quedado rezagados de los avances tecnológicos constituyéndose en la segunda causa de contaminación del aire.[6] El crecimiento acelerado de la Ciudad hacia las áreas donde se ubican estos centros productivos los ha dejado hoy inmersos en zonas, creando molestia e inconformidad en sus vecinos. La problemática de la contaminación del medio ambiente considera la generada en el aire, el agua superficial y subterránea, el suelo y la contaminación por ruido, típica de los centros urbanos. La contaminación del aire se refiere básicamente a las emanaciones y emisiones de humos contaminantes, tanto industriales como vehiculares, y tolvaneras naturales. La principal fuente de contaminación dentro de la mancha urbana, es la que ocasionan las ladrilleras que generan un 30 por ciento de la contaminación actual. Las áreas más contaminadas se localizan en el Centro Histórico, el Poblado Arroyo Seco, Jardines de Cancún, Industrial Ladrillera, Fraccionamientos San Carlos, Máximo Gámiz, José Revueltas, Colonias Lázaro Cárdenas y Héctor Mayagoitia.[6] La contaminación del agua se debe a los residuos peligrosos que se canalizan al drenaje municipal, tales como aceites,

ácidos, desechos de hospitales, detergentes y desechos tóxicos industriales, los cuales llegan finalmente a la Planta de Tratamiento de la Ciudad. Los mantos freáticos se contaminan igualmente con la infiltración de los lixiviados y líquidos nocivos generados por los tiraderos de basura que adicionalmente contaminan el suelo. En este sentido es importante considerar que en Durango no existe la cultura de separación y clasificación de la basura. La contaminación atmosférica por ruido originado por el transporte urbano, de carga y vehículos particulares, así como por talleres y fábricas, se concentra en las principales vialidades de la Ciudad y en lugares ocupados por los talleres cercanos de las áreas habitacionales.[6] Son alrededor de 300 ladrilleras las que siguen contaminando en la ciudad. Actualmente, las mediciones que tiene la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (SMyRN) hasta el momento son las de octubre pasado, en donde los distintos registros no superan los límites permitidos, pero aceptó que en la temporada invernal se presenta el problema más grave, a causa de la inversión térmica que existe. Hoy en día hay algunos sistemas de monitoreo como en el Instituto Tecnológico de Durango (ITD), en la Zona Centro y otro que está ubicado sobre la avenida Instituto Politécnico Nacional (IPN), que según los registros pasados no manifiestan problemas en cuanto a la calidad del aire y el nivel de contaminantes que existen. El promedio anual de contaminación es de 50 microgramos por centímetro cuadrado y el límite permisible es de 150, pero explicó que estos monitoreos son fijos y que corresponden al mes de octubre.[7]

4 Tecnologías para control y automatización. Las tecnologías para el control y la automatización de hogares han evolucionado durante los últimos 25 años teniendo como soporte a los sistemas automáticos de procesos en la industria y sus desarrollos han alcanzado unas prestaciones de robustez y flexibilidad que los hacen exitosos en cualquier instalación domótica o inmótica a pesar de sus elevados costos que aún siguen siendo una barrera para la implantación.[8] En los tiempos modernos, la automatización está casi siempre ligada a informática, a la tecnología del accionamiento y al control, logrando convertirse en una de las áreas innovadoras debido al desarrollo acelerado de los computadores, los microprocesadores y los controladores lógicos programables (PLC). Dentro de esta clasificación se encuentran los estándares que permiten un reducido tráfico de pequeños paquetes de datos y de bajas latencias.

4.2

X10.

Es un protocolo de comunicaciones abierto que utiliza la red eléctrica como soporte físico de transmisión de los datos. También denominado como “transmisión por corrientes portadoras” ó PLC, es una tecnología creada por Ingenieros de la empresa Pico Electronics en 1975 muy utilizada en Estados Unidos y en Europa, destinada al uso residencial y empresarial. Proviene de los resultados obtenidos con la familia de integrados de la serie X, en donde se tuvo mayor repercusión el proyecto número 10 para el control remoto de dispositivos a través de la línea de corriente doméstica (120V ó 220V @ 50Hz ó 60 Hz).[8]

4.3 BatiBUS. Este fue uno de los primeros protocolos domóticos europeos desarrollado por la compañía francesa Merlin Gerin en colaboración con AIRELEC, EDF y LANDIS & GIR, quienes conformaron en 1989 el Club Internacional BatiBUSs (“BatiBUS Club Internacional”) para promover el uso y extender las aplicaciones de esta tecnología, la cual se trata de un bus con carácter totalmente abierto de manera que cualquier fabricante puede introducir el acceso compatible dentro de sus equipos electrónicos.[8]

4.4 Konnex. Es una tecnología que resulta de la convergencia de los sistemas de control europeo Batibus, EIB y EHS, con el objetivo de crear un único estándar europeo para la automatización de las viviendas y oficinas. Esta iniciativa se originó porque se necesitaba dar solución a muchos inconvenientes que presentaban individualmente los estándares. Algunas de estas necesidades se basaban en: 

  



Crear un único estándar para la domótica e inmótica que cubra todas las necesidades y requisitos de las instalaciones profesionales y residenciales de ámbito europeo. Aumentar la presencia de estos buses domóticos en áreas como la climatización o HVAC. Mejorar las prestaciones de los diversos medios físcos de comunicación sobre todo en la tecnología de radiofrecuencia. Introducir nuevos modos de funcionamiento que permitan aplicar una filosofía “enchufar y listo” y a muchos de dispositivos típicos de una vivienda. Contactar con empresas proveedoras de servicios con el objeto de potenciar las

instalaciones de telegestión técnica de las viviendas o domótica.

4.5 LonWorks. Es una tecnología diseñada por Echelon en 1992 para facilitar la comunicación telemática entre nodos sin perder recursos de cálculo, en donde cada nodo esta constituido por un microcontrolador que recoge la información de red y la comunica a los actuadores. Los objetivos más relevantes que plantea esta tecnología son la flexibilidad y estandarización, la interoperabilidad y compatibilidad entre empresas fabricantes y la economía. Técnicamente se presenta “inteligencia” en el nodo, seguridad de comunicación de los datos, independencia del medio físico utilizado y un lenguaje optimizado. Cada nodo de la red esta constituido por un NEURON CHIP, fabricado por Motorola y Toshiba, el cual posee 3 procesadores (2 para comunicación y uno para aplicación) Memoria EEPROM, RAM y ROM 11 pins I/O bidireccionales 2 contadores/timers de 16 bits Mode de bajo consumo Watchdog Pin de servicio para programación. El lenguaje de programación es el Neuron C, una variante especializada del C. El soporte físico con mayor empleo en las instalaciones LonWorks es el par trenzado. Las ventajas que incorpora son la gran estandarización de la tecnología y la facilidad de programar en un lenguaje de alto nivel.[8]

4.6 BACnet. Es una abreviatura de una tecnología norteamericana para las comunicaciones de datos dedicado a la automatización de viviendas y redes de control (“a data communication for Building Automation and Control Networks”) que surgió en junio de 1987 bajo el patrocinio de la asociación norteamericana de ingenieros e

instaladores de equipos de calefacción, refrigeración y aire acondicionado ASHRAE (“American Society of Heating, Refrigerating an Air-Conditioning Engieneers”) y cuyo soporte y mantenimiento está a cargo del comité 135 de proyectos estándares SSPC 135 (“Standing Standard Project Comité 135”). Se trata de un protocolo nacional americano, preestándar europeo y un estándar global ISO cuyo objetivo inicial era el de crear un protocolo abierto para la gestión energética inteligente en un hogar, pretendiendo interconectar los sistemas de control ambiental.[8]

4.7 CEBus. Es un acrónimo de “Consumer Electronics Bus” que se refiere al estándar norteamericano desarrollado en 1984 por la Asociación de Industrias Electrónicas EIA (“Electronic Industries Association”) cuyo objetivo era el de estandarizar los protocolos de señalización infrarroja usados para el control remoto de aplicaciones, evitando incompatibilidades e interferencias. Esta tecnología se aplicó en 1992 a todo el ámbito de control domótico a nivel interno de manera provisional, para que luego, por votación en 1995, se convirtiera en un estándar nacional con la finalidad de abrir nuevos mercados en la industria de la electrónica de consumo.[8]

5 Conclusiones. Una vez concluida la investigación se a logrado crear una tabla comparativa de los distintos sistemas demóticos que existen en la actualidad, al menos los más conocidos. Los libros existentes en las diferentes bibliotecas y librerías sobre domótica son muy escasos y los pocos que hay no tocan los temas

técnicos con suficiente profundidad. De igual forma, en Internet, los temas de domótica están dispersos en múltiples páginas web, sin encontrarse un sitio único en el cual se traten con suficiente rigurosidad. Por tal motivo, se llevo a cavo la realización de un documento teórico más completo en los aspectos de su interés, realizándose una recopilación bibliográfica de algunas investigaciones anteriores, proyectos de grado y de múltiples sitios Web. La falta de conocimientos sobre domótica no representó un obstáculo para la elaboración exitosa del trabajo. La formación recibida en la carrera de Licenciatura en informática en el Instituto tecnológico de Durango, permite comprender rápidamente los temas de contenido altamente técnico y hacer composiciones propias de múltiples secciones del documento. Es así como los conceptos obtenidos en materias Redes, Taller de Investigación I y II, entre otras, fueron básicos para entender y realizar aportes en el documento. Además se cabe mencionar la importancia de la capacidad de análisis y de investigación, características basada en la estructura mental propia de un Informático, formada a través de los años el ITD.

5.2

Recomendaciones

Debido a que los problemas ambientales en Durango aun no llegan a un nivel alarmante cualquiera de las tecnologías antes mencionadas cumple con los requisitos para una buena gestión de la energía, seguridad y el confort siendo así la elección más optima sería la de X10 que es una de las más conocidas y además estándar y que puede adaptarse a las instalaciones eléctricas lla ubicadas en el hogar donde se desee instalar el sistema domótico, por consiguiente siendo además un poco mas económica que las otras.

[1] Stefan Junestrand, “CASADOMO.com,” CASADOMO.com, 2009. [2] “Casadomo Soluciones S.L..” [3] “MojacarSun Consulting, S.L.,” 2005. [4] “2004-06-domotica.pdf.” [5] Luis Alfredo Rangel Pescador, “Son autos primer causa de contaminación - El Siglo de Durango,” 2004. [6] “municipio sustentable para plataforma.pdf.” [7] Brenda M. García, “Latente, contaminación de ladrilleras en Durango,” 2009. [8] “tesishardwareysoftwaredomotico.pdf.”