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SOLUCIONARIO

Miguel Moro Vallina

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Paraninfo 1. El hogar inteligente Soluciones de test 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

Solución: a. Solución: d. Solución: c. Solución: b. Solución: b. Solución: d. Solución: d. Solución: a. Solución: b. Solución: d.

Soluciones a las actividades propuestas Actividad propuesta 1.1 El objetivo de esta actividad es comprobar la “interiorización” por parte del alumno de los conceptos que definen un protocolo de comunicaciones. Se pueden poner diversos ejemplos ilustrativos de los coneptos tratados, tanto de las comunicaciones humanas (telegramas, conversaciones telefónicas, orales, etc.) como informáticas, por ejemplo.

Actividad propuesta 1.2 La comparación de la tasa de bits de un sistema KNX (mucho más rápido que otros protocolos de comunicación domótica, como el X10) con la habitual en las conexiones domésticas a Internet (superiores en la mayor parte de los casos a 1 Mbit/s) ilustra que el ancho de banda de la red de control es bastante reducido, pero por otra parte resulta suficiente para las necesidades de comunicación de los dispositivos domóticos.

Soluciones a las actividades de aplicación 1.1. El alumno debería poder explicar con sus propias palabras qué entiende por el concepto de sostenibilidad. Una de las definiciones más aceptadas es, a nuestro juicio, la de la FAO: “Desarrollo sostenible es el manejo y conservación de la base de recursos naturales, y la orientación de los cambios tecnológicos e institucionales de manera que se garantice la satisfacción de las necesidades humanas para las generaciones presentes y futuras, ahora y en el futuro. Este desarrollo sostenible conserva los recursos de la tierra, el agua, plantas y animales, no degrada el medio ambiente, es técnicamente apropiado, económicamente viable y socialmente aceptable.”

La idea principal de la sostenibilidad es el hecho de “no comprometer el desarrollo y el bienestar de las generaciones futuras”. En el ámbito de la energía, esta concepción tiene mucho que ver con el ahorro energético y el impulso de las energías renovables, aquellas cuyo ciclo de consumo y de reposición están en el mismo orden de magnitud.

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Paraninfo La dómotica puede ser una pieza clave en el ahorro energético, y a lo largo de todo el libro se insistirá sobre ello, proporcionando diversas aplicaciones domóticas que facilitan dicho ahorro. 1.2. Esta actividad de aplicación es una concreción de los planteamientos de las figuras de las páginas 18 a 21 del libro de texto. Efectuar una aplicación similar a la de estas figuras con el plano de la propia vivienda del alumno (dibujado en dos o tres dimensiones) propocionará una idea más clara de las aplicaciones que se pueden instalar en las diversas estancias. 1.3. En la contraposición cableado/programado, hay que hacer especial hincapié en la versatilidad de los programados, frente a la sencillez y baratura (para aplicaciones muy simples) y, en muchos casos, la relación robustez/coste de los cableados. En los centralizados se aprecia una mayor facilidad (relativa) y menor coste de la instalación (solo hay que adquirir un relé programable y para el resto de elementos se pueden emplear dispositivos convencionales). En los descentralizados, más robustez ante los fallos (la caída de un nodo no implica la caída global del sistema) y más versatilidad en la instalación. 1.4. En la simbología que se ha introducido en este capítulo, las aplicaciones a las que hacen referencia los iconos son las siguientes (de izquierda a derecha y de arriba hacia abajo): Regulación de la iluminación con dimmer Gestión automática de persianas, cortinas y toldos Temporización de los electrodomésticos Ambientación personalizada Alarma de fuga de agua Alarma de fuga de gas 1.5. Los sistemas por corrientes portadoras son aquellos en los que la onda de la red de potencia se emplea como portadora de los datos de comunicación domótica. De este modo la red de potencia se emplea para la comunicación de datos y no es necesaria la instalación de un bus específico, aprovechando la presencia de dicha red en todas las estancias de la vivienda. Sus principales inconvenientes son la tasa de datos más baja que en los sistemas inalámbricos o por bus y la propensión al ruido, la atenuación de señal y las interferencias. ¿Es un mecanismo mejor o peor que otros sistemas? Depende del tipo de aplicación. En este libro hemos vinculado los sistemas X10, por ejemplo, a aplicaciones sencillas y de bajo coste; para aplicaciones complejas o en los que sea necesaria una elevada fiabilidad y flexibilidad son preferibles sistemas con bus de campo; los inalámbricos presentan la ventaja de la facilidad de instalación (no es necesario cableado alguno), aunque presentan también el problema de la propensión a las interferencias. 1.6. Los inconvenientes de los sistemas inalámbricos son la atenuación y la presencia de ruido electromagnético que genera interferencias en la señal. Las viviendas más

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Paraninfo propensas a este tipo de problemas pueden ser aquellas en las que hay paredes muy anchas. 1.7. Los sistemas mencionados son automatismos en el sentido de que la existencia de determinadas variables en el entorno (la presencia de una persona, la detección de gas) hace que se active un determinado dispositivo de aviso o de acción. Pero, si están aislados entre sí, no se pueden considerar como tales una instalación domótica, pues no están integrados en una red de control. El ejercicio puede completarse planteando las posibilidades de integración de estos automatismos en diversos tipos de sistemas, a tenor de lo estudiado en el capítulo, y enumerando las ventajas e inconvenientes de cada una de dichas soluciones. 1.8. La pasarela residencial es el dispositivo que enlaza las diversas redes domésticas con el exterior de la vivienda, permitiendo la comunicación bidireccional entre las redes internas e internas. En sentido general, un router es una pasarela o gateway en el sentido de es un dispositivo “inteligente” que une o conecta dos redes entre sí, dotado del software necesario para efectuar un cambio de protocolos, añadir información a los datagramas, etc. En un sentido más estricto, se habla de pasarela residencial cuando el dispositivo integra entre sí varias redes: control, datos, entretenimiento… 1.9. Se trata de un automatismo cableado con un interruptor ON/OFF, un pulsador de MARCHA, un relé, un temporizador y una luminaria. Sería interesante que el alumno tratase de identificar la función del automatismo (retardo a la conexión). 1.10. Se trata de un sistema basado en bus (KNX), con un anemómetro (dispositivo convenciona), módulo de entradas binarias, pulsador de persianas, pulsador binario y actuador para persianas.

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2. Sensores y actuadores Soluciones de test 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.

Solución: b. Solución: a. Solución: d. Solución: c. Solución: d. Solución: c. Solución: d. Solución: c. Solución: d. Solución: c. Solución: c.

Soluciones a las actividades propuestas Actividad propuesta 2.1. El circuito se compondrá de un sensor magnético (NC) y, en serie con él, un interruptor ONOFF. La combinación de ambos se conectará a la central de alarmas y a un mando que accionará las luces de la vivienda.

Actividad propuesta 2.2. Al tratarse de un detector de gas natural, debe ir en la parte superior de la estancia, a 30 centímetros del techo. Se podría colocar, por ejemplo, junto al armario, encima del fregadero…

Actividad propuesta 2.3. El esquema consistirá en el detector de humo y, en serie con él, la sirena y el ventilador. Téngase en cuenta que el sensor es NA.

Actividad propuesta 2.4. La instalación constará de un sensor de inundación conectado a un contactor para permitir accionar el motor de 1 kW.

Actividad propuesta 2.5. Se conectará el detector crepuscular y el interruptor manual en paralelo; el diagrama multifilar puede dibujarse mediante su representación normalizada y conectado a su correspondiente protección en el cuadro general de la vivienda.

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Paraninfo Actividad propuesta 2.6. Los motores de toldos y persianas suelen venir con cuatro bornas: una para la conexión del cable de subida, otra para la conexión del de bajada, otra para el neutro y finalmente otra para el cable de protección. Se planteará el esquema con dos pulsadores conectados al motor del toldo (véase símbolo multifilar en página 46) y con su correspondiente magnetotérmico en el cuadro general de la vivienda.

Actividad propuesta 2.7. En la página 2 del catálogo de Panasonic encontraremos una tabla de características con los diversos modelos de fotocélulas, su tipología (PNP o NPN), forma de alimentación y detección de luz u oscuridad.

Actividad propuesta 2.8. La característica más importante es la carga (máxima y mínima) que son capaces de regular; asimismo, es imprescindible considerar las cargas que pueden conectarse a cada modelo y la corriente máxima de salida del regulador.

Actividad propuesta 2.9. El alumno puede comprobar la existencia de motores con potencias en el rango de 100-270 vatios, así como de diversos pares o momentos de giro (entre 10 y 50 Nm), para persianas y toldos de peso y tamaño diversos. Asimismo, se podrá comprobar la amplia variedad de automatismos para el accionamiento de persianas existente: pulsadores cableados, radiocontrol, etc., así como buses específicos para el manejo conjunto de muchas persianas (útil en el caso de un hotel, un edificio de oficinas, etc.)

Soluciones a las actividades de aplicación 2.1. El ejercicio está orientado a que el alumno practique ambos tipos de conexiones, entendiendo las diferencias constitutivas y funcionales entre ambas. 2.2. El alumno puede combinar diversos detectores en un circuito con un cometido específico: por ejemplo, detectores de humo, gas e inundación en un circuito de alarma, sensores pluviométricos, de temperatura y accionamiento manual en un control de riego, termostatos, sensores magnéticos de apertura de ventanas y control manual en el accionamiento de un sistema de calefacción, etc. 2.3. Los sensores que se podrían emplear para los casos propuestos podrían ser los siguientes: a) En el caso de un circuito de alarma, sensores de presencia (en caso de una alarma antiintrusión) o de humo, gas y/o humedad (en el caso de una alarma técnica). b) En el caso de una farola, se podría emplear típicamente un sensor crepuscular. c) En el caso de una puerta de garaje, una célula fotoeléctrica permitiría detener el cierre de la puerta si se detecta la presencia de un obstáculo (un vehículo que no ha terminado de salir, una persona o animal…). © Ediciones Paraninfo

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Paraninfo d) En el caso de un sistema anti-incendios, un detector de fuego, ya sea iónico, óptico o de calor. e) En el caso de una caldera, típicos sensores son un termostato, un sensor de apertura de ventana para anular el radiador o radiadores en los que se ha abierto dicha ventana, etc. 2.4. PIR son las siglas de “Passive InfraRed sensor”, sensor de infrarrojo pasivo). Se trata de un dispositivo que mide la radiación infrarroja de los objetos que s mueven en su campo de detección. De esta manera, pueden detectar un objeto que emita calor: un ser vivo y, específicamente, una persona. Se emplean muy a menudo como detectores de presencia. 2.5. Los dos detectores se conectarán en paralelo para encender las luces cuando cualquiera de los dos detecte la presencia de una persona. Al circuito se conectarán las luminarias necesarias. 2.6. Al conectar en serie los sensores magnéticos y estos a una fuente de alimentación (pila) y a una lámpara, comprobaremos que cuando los sensores están en reposo la lámpara se enciende. En cuanto un sensor magnético “detecta” (i.e., se abre la puerta o ventana en la que estaría instalado), el circuito se abre y la lámpara se apaga. Se trata por tanto de detectores NC. 2.7. El circuito de maniobra estaría compuesto por un interruptor de encendido-apagado y una célula PNP cuya salida alimentaría un contactor que se encargaría de alimentar el motor. El circuito de maniobra debe estar alimentado en continua (por ejemplo a 24 V) para el funcionamiento del sensor PNP. 2.8. Una entrada libre de tensión es una entrada cuyos bornes se conectan directamente a los bornes de las entradas. Su esquema de conexión a un nodo domótico es como la presentada en la figura 2.25. 2.9. Una entrada con referencia de tensión necesita una referencia de tensión para captar las señales enviadas por los sensores. El conexionado de los elementos solicitados es similar al presentado en la figura 2.26. 2.10. El conexionado de los elementos sería el siguiente:

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Paraninfo 3. Automatismos cableados Soluciones de test 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

Solución: a. (Nota: Se entiende: “de un automatismo cableado”). Solución: c. Solución: c. Solución: a. Solución: b. Solución: c. Solución: d. Solución: c. (Corresponden a la expresión Normally Open) Solución: d. Solución: d.

Soluciones a las actividades propuestas Actividad propuesta 3.1. A partir de la tabla de verdad emplearemos el mapa de Karnaugh para simplificar o minimizar la correspondiente función lógica:

̅ 𝐶̅ 𝐷 𝐶̅ 𝐷 𝐶𝐷 ̅ 𝐶𝐷

CD 00 01 11 10

AB

𝐴̅𝐵̅ 00

𝐴̅𝐵 01

0

4

3

1 1

2

6

1

𝐴𝐵̅ 10

𝐴𝐵 11 12 5 7

1 1 1

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Un grupo será el formado por los términos 5, 13, 7 y 15 y otro el formado por el 14 y el 15. De este modo el resultado será: 𝑓 = 𝐵𝐷 + 𝐴𝐵𝐶

Soluciones a las actividades de aplicación 3.1. Las características mencionadas se pueden asociar a los cableados y programados del siguiente modo: a) Menor coste: para aplicaciones sencillas suelen ser más baratas las soluciones cableadas, aunque el uso de temporizadores, relés, etc., puede encarecer el automatismo considerablemente por encima de lo que se lograría con lógica programada. b) Facilidad para la ampliación del sistema: circuitos programados. c) Coste inicial medio-elevado: en términos generales se asocia a los circuitos programados, aunque nos remitimos a la explicación de (a) d) Poca flexibilidad de configuración: automatismos cableados. e) Posibilidad de modificar los parámetros del circuito: circuitos programados.

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Paraninfo 3.2. (Fe de erratas: El contacto NC de la rama 10 del circuito, etiquetado como K7, debería ser K5 y los dos interruptores K7 deberían ser un contacto NC) El sensor PNP (célula fotoeléctrica) de la figura está conectado a la bobina del relé K7. El portón solo se cerrará en caso de que la fotocélula no esté detectando la presencia de ninguna persona u obstáculo. Si en cualquier momento del cierre la célula detecta una presencia, el cierre se detiene. Lo mismo ocurre con la apertura. 3.3. La representación de la figura, presentada con simbología IEC, corresponde a la función lógica: 𝑄 = (𝐼1 · 𝐼2) + 𝐼3 3.4. La representación de la figura, con simbología IEC, corresponde a la función lógica: ̅ 𝑄 = (𝐼1 · 𝐼2) + 𝐼3 3.5. El mapa de Karnaugh es el siguiente: 𝐴̅𝐵̅ 00

𝐴̅𝐵 01

𝐴𝐵̅ 10

𝐴𝐵 11

C AB ̅ 1 2 1 𝐶 0 0 𝐶 1 1 3 1 1 La función lógica que verifica este mapa de Karnaugh es la siguiente:

6 7

1 1

4 5

𝑓 = 𝐵 + 𝐴 · 𝐵̅ 3.6. El arranque en estrella-triángulo, como se ha introducido en el libro de texto, tienen como objetivo limitar la corriente absorbida en el proceso de arranque del motor trifásico. 3.7. El circuito deberá cumplir las siguientes características, que se implementarán mediante lógica de contactos: a) Los finales de carrera deben hacer que el motor se pare cuando el toldo alcance su posición más alta o más baja, de forma similar a como hemos visto en la práctica profesional 3.3, 3.5 o 3.6. b) El sensor anemométrico, al alcanzar el viento cierta velocidad umbral, cerrará un circuito que accionará una bobina que hará actuar al motor de cierre del toldo. c) El programador horario enviará sendas señales a dos relés de apertura y cierre del toldo. d) El interruptor crepuscular evitará que el toldo se abra cuando es de noche. 3.8. En este circuito, un programador horario abrirá o cerrará el circuito de control local de la iluminación. El pulsador de apagado general permitirá abrir el circuito para apagar todas las luces. 3.9 y 3.10. En estos ejercicios es preciso añadir un nuevo elemento a la lógica del circuito de maniobra: un temporizador que se activará cuando la barrera sube y que, tras un cierto retardo y si concurren las demás condiciones mencionadas, activa el circuito de bajada.

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Paraninfo 4. Domótica low cost. Instalaciones X10 y otras soluciones para aplicaciones domésticas sencillas Soluciones de test 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

Solución: d. Solución: d. Solución: c. Solución: c. Solución: d. Solución: c. Solución: d. Solución: d. Solución: b. Solución: d.

Soluciones actividades propuestas Actividad propuesta 4.1. A la vista de la ficha técnica del ROT4, el alumno debería hacer hincapié en cuestiones como el número de salidas (4) y sus características eléctricas (salidas de 220 V capaces de proporcionar una corriente de 2 A). Adicionalmente se puede insistir en cuestiones como su montaje (carril DIN) o la forma de gestión remota del dispositivo (menú de voz). Un aparato como este puede emplearse para automatizaciones sencillas (podemos cuestionar hasta qué punto se trata de instalaciones domóticas, puesto que no estamos instalando una red de control propiamente dicha, sino un simple control remoto de aplicaciones discretas, diferenciadas): calefacción, riego, activación electrodomésticos. Téngase en cuenta que para cargas que superen la tensión de salida deberá emplearse un relé o contactor.

Actividad propuesta 4.2. Puede dibujarse el esquema de conexiones para iluminación fluorescente, prestando atención al hecho de que para ello será necesario emplear un contactor a la salida del dispositivo. Las cargas que es capaz de soportar el aparato es de 8 A si la carga es puramente resistiva. En el caso de cargas inductivas, el propio manual técnico recomienda limitar a 3 A la corriente proporcionada por la salida del relé.

Actividad propuesta 4.3. Las principales características del módulo AM12 son, por una parte, las eléctricas y, por otra, las que tienen que ver con la recepción e interpretación de instrucciones X10. Entre las características eléctricas pueden destacarse las potencias máximas que se pueden conectar de modo seguro al aparato: 500 vatios resistivos o 230 vatios inductivos. El manual hace referencia también a que, para “cargas resistivas”, soporta 3600 vatios, pero ello hace © Ediciones Paraninfo

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Paraninfo referencia a los 16 A que soportaría por su constitución física (corriente máxima de un enchufe tipo “Schuko”). Entre las características “X10” más destacables, podemos citar las instrucciones que “entiende” el aparato (On, Off, apagado general o All units Off) y la “sensibilidad” a la señal (el dispositivo es capaz de “escuchar” señales entre 15 y 50 mV pico a 120 kHz). El alcance medio de las señales X10 de los módulos Marmitek es, según el manual técnico, de 80 metros.

Actividad propuesta 4.4. A la luz de la documentación técnica del aparato, se puede indicar lo siguiente: -

-

Las características técnicas del módulo son: las eléctricas (lámparas de 100 W o de 60 W en el caso de emplear pantallas cerradas) y las relativas a las instrucciones X10 (véase actividad propuesta 4.3). Los códigos de casa y unidad se programan mediante un controlador, respetando los intervalos de tiempo indicados por el manual. El módulo de iluminación carece de dimmer, con lo que solamente efectúa funciones de encendido y apagado. En el sitio web de Marmitek puede comprobarse que el módulo sirve tanto para lámparas incandescentes tradicionales como para lámparas de bajo comsumo (CFL).

Actividad propuesta 4.5. El módulo de aparato para carril DIN de Home Systems posee las siguientes características destacables: -

Permite accionar circuitos de potencia con una carga de hasta 16 A. Para lámparas incandescentes, es posible accionar cargas de hasta 2000 W. Para cargas inductivas (motores), la intensidad máxima de salida es de 3 A. Las señales X10 que “comprende” el módulo son On, Off y Off general. La sensibilidad a la señal es la misma que en el dispositivo de la actividad 4.3.

Actividad propuesta 4.6. Los esquemas de la figura 4.14 corresponden a: (Izquierda) transmisor de empotrar y módulo de aparato enchufable; (Centro) Módulo de aparato para empotrar conectado a una carga y con pulsador auxiliar; (Derecha) Módulo de iluminación con función de regulación (dimmer) conectado a una lámpara y con pulsador auxiliar.

Actividad propuesta 4.7. El alumno puede señalar en este ejercicio las características eléctricas y funcionales que le parezcan más destacables de los dispositivos señalados: comunicaciones, cargas máximas, posibilidades de programación, etc., etc.

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Paraninfo Actividad propuesta 4.8. El sitio web de Home Systems (consulta el 19 de junio de 2011) informa de un precio “oficial” de 1050 euros más IVA. El precio es considerablemente más elevado que el de la mayor parte de los módulos X10 “ordinarios”. Así, por ejemplo, la consulta al sitio web x10.com proporciona los siguientes resultados (consulta y conversión de dólares a euros el 19 de junio de 2011): Módulo de iluminación: 12,99 dólares — 9,07 euros Módulo de aparato heavy duty (20 A): 29,99 dólares — 20,95 euros Módulo de iluminación para casquillo: 13,96 euros.

Actividad propuesta 4.9. El alumno puede preparar una presentación de PowerPoint resumiendo la información y características del controlador EyeTouch empleando el Manual de Usuario. Las instrucciones para la configuración del controlador pueden encontrarse en el epígrafe 11 del manual (pp. 23–36). Las de configuración y control de los dispositivos, en las páginas 7 y 8. Las de programación horaria, en el epígrafe 6 del manual (pp. 10-11).

Actividad propuesta 4.10. Los precios de los elementos solicitados se reseñan a continuación (según el catálogo de precios de 2010); notemos que hemos escogido posibles dispositivos que cumplan la función indicada, pero que las elecciones pueden ser otras, con lo que el presupuesto se modificaría sensiblemente. El alumno puede modelar estas decisiones en una hoja de cálculo que permita ofrecer al cliente varios “escenarios” posibles. Interruptor-emisor para empotrar en pared (FW Teclado de un canal para el interruptor (LS 2071 Detector de presencia 360º (FPM 360 Regulador empotrable 1 canal (FA 10 Regulador de fluorescencia 1-10 V (FST 1240 EB): 149,90 euros

40): 71,34 euros (x2) NABS): 42,88 euros (x2) WW): 150,50 euros UP): 99,17 euros

Soluciones actividades de aplicación 4.1. Todos los sistemas que se han estudiado en este capítulo poseen la característica común de ser relativamente limitados. El más ampliable es el X10, que posee sin embargo la limitación de albergar, como máximo, 256 dispositivos, un número suficiente para la red de control de una vivienda típica pero insuficiente para una planta o edificio de oficinas o un local comercial de cierto tamaño o con un elevado grado de domotización. Los menos ampliables son los dispositivos de control telefónico que hemos estudiado al comienzo del capítulo, dado que son sistemas centralizados con un pequeño número de salidas o canales. Los sistemas de radiciontrol propietarios son ampliables pero poseen la limitación de no seguir un estándar que permita emplear módulos o dispositivos de diferentes fabricantes. 4.2. Se trata sencillamente de unir o empalmar sobre el dibujo de la caja de distribución los cables de fase, neutro y protección atendiendo a sus colores.

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Paraninfo 4.3. Para un sinfín de aplicaciones domésticas X10 puede constituir la solución óptima debido a su sencillez y bajo coste: detectores de presencia, seguridad, control de iluminación, control de persianas/toldos, etc. En sistemas en los que el número de dispositivos sea muy elevado o en los que las exigencias de flexibilidad o la complejidad de programación sea grande, será necesario buscar otro tipo de soluciones. 4.4. Puede consultarse la página web de X10 (http://www.x10.com) para buscar precios (en dólares) que pueden convertirse a euros empleando cualquier herramienta que disponga de tipos de cambio actualizados (por ejemplo, la propia calculadora de Google).1 En el sitio web de Home Systems (área de descargas) puede obtenerse asimismo el catálogo de precios actualizado. 4.5. Las ventajas son el menor coste de instalación y la flexibilidad en la ubicación, pues no es necesario llevar el cableado hasta el lugar en el que está ubicado el dispositivo. Es una opción especialmente interesante en viviendas antiguas en las que la instalación eléctrica es inadecuada o insuficiente. Las desventajas son la mayor propensión a interferencias o problemas de atenuación de señal, la necesidad de alimentar los dispositivos con baterías o pilas y el coste algo más elevado de los dispositivos inalámbricos frente a los cableados. 4.6. En una instalación X10 podemos tener 256 direcciones diferentes (16 códigos de casa por 16 códigos de unidad). Ello no quiere decir necesariamente que el número de dispositivos sea 256. Por una parte, hay dispositivos que “consumen” dos direcciones, como el detector de movimiento y crepuscular que hemos visto en la práctica profesional 4.2. Por otro, puede haber varios dispositivos que compartan dirección X10, en el caso de que deban responder conjuntamente ante una determinada instrucción. 4.7. El ancho de banda del sistema X10 es de 50 bps, mucho más reducido que en el caso del KNX.TP, por ejemplo (9,6 kbps), y enormemente inferior al ancho de banda de cualquier conexión a Internet, incluidas las conexiones por módem telefónico o GPRS. El reducido ancho de banda introduce retardos perceptibles en la transmisión. 4.8. En una instalación X10 se suelen instalar dos tipos de filtros: por una parte, los que se introducen entre la red y ciertos dispositivos que actúan como “sumideros” de señal. Por otra, se suele instalar un filtro en el cuadro de la vivienda para aislar la instalación X10 de su interior, impidiendo entren posibles instrucciones procedentes del exterior o que salgan fuera de la instalación de la vivienda las de la red doméstica. Este tipo de filtro se instala entre el diferencial principal y los magnetotérmicos de la vivienda. 4.9 y 4.10. Podemos diferenciar los siguientes circuitos, cuyo cableado y mecanismos se dibujarán sobre las perspectivas tridimensionales de la vivienda presentadas en el capítulo 1:

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Bastará escribir en el cuadro de búsquedas de Google, por ejemplo “19,99 dólares” para que nos proporcione automáticamente la conversión a euros.

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Una serie de circuitos de persianas, con un magnetotérmico propio; cada circuito contará con un actuador conectado al motor de la persiana (por ejemplo, el SW12 de Marmitek). Dos detectores de presencia situados en el hall de entrada y que actúen sobre la luz del salón, que contará con otro magnetotérmico en el cuadro general de la vivienda. Deberá haber un módulo X10 que permita accionar la iluminación del salón independientemente de la señal del detector de presencia. Para ello se podría emplear un micromódulo transmisor para montaje con varios pulsadores convencionales. El detector crepuscular estará conectado a la luz de la terraza y dispondremos de un módulo transmisor que permita accionar también la luz independientemente de la información del detector crepuscular. Para el circuito de la detección de gas y cierre de la válvula de paso puede emplearse un módulo receptor universal como el presentado en las figuras 4.18 y 4.19.

En el dibujo de los esquemas eléctricos deberá emplearse la simbología normalizada presentada en la p. 75 del libro.

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5. Sistemas de bus KNX Soluciones de test 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

Solución: a. Solución: b. Solución: c. Solución: d. Solución: a. Solución: a. Solución: b. Solución: d. Solución: d. Solución: d.

Soluciones a las actividades propuestas Actividad propuesta 5.1. Los símbolos de las figuras guardan cierta analogía con los presentados en el capítulo 1, aunque en aquel caso se trata de una simbología de una empresa (Gewiss) y en este son los símbolos “oficiales” que, para cada una de las áreas de aplicación, ha propuesto la Asociación KNX, lo cual proporciona a esta simbología un carácter más compartido. Por otra parte, los símbolos del capítulo 1 estaban destinados a presentar áreas de aplicación “genéricas” de la domótica, mientras que en este caso la simbología está vinculada a una tecnología específica, los sistemas con bus de campo KNX.

Actividad propuesta 5.2. Las indicaciones de los LED del sistema vienen reseñadas en la página 14 del catálogo:    

1 LED verde, que indica que la fuente está funcionando correctamente. 1 LED rojo, que indica que la fuente está sobrecargada o su salida cortocircuitada. En este caso, hay que eliminar el cortocircuito o reducir la carga de la fuente. 1 LED amarillo, que indica que en el bus se registra una tensión superior a 31 V DC. En este caso, desconectar el bus inmediatamente, y eliminar la causa. 1 LED rojo RESET. Indica que está accionado el RESET.

Entre las características técnicas de la mencionada fuente de alimentación, hay que destacar la corriente que proporciona (320 mA) y el número de salidas (1), principalmente. De modo adicional, podemos fijarnos en el consumo (por debajo de cinco vatios), la tensión de salida (entre 28 y 31 voltios, Muy Baja Tensión de Seguridad) o su grado de protección (IP20).

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Paraninfo Actividad propuesta 5.3. Entre las características técnicas del actuador de solo accionamiento de Jung podemos citar la corriente máxima que pueden proporcionar sus salidas (a 230 y a 400 voltios), el tipo de contacto (libre de potencial), las cargas máximas que es capaz de soportar (cargas óhmicas, capacitiva, carga con transformador convencional y electrónico, etc.), su tensión de alimentación y su consumo.

Actividad propuesta 5.4. El actuador regulador es para montaje UP (caja de empotrar). Puede emplearse con lámparas de incandescencia (hasta 210 vatios) y halógenas a 230 V y de baja tensión (tanto con transformador convencional como electrónico).

Actividad propuesta 5.5. (Fe de erratas: Debe decir “módulo de entrada analógica” en lugar de “actuador regulador”). El módulo dispone de cuatro entradas o canales analógicos con una sensibilidad de 0-10 V DC o 0-20 mA DC). Dispone de dos salidas a 24 V para la alimentación de sensores, pudiendo proporcionar una potencia de hasta 2,4 W (100 mA de salida en total). El módulo de entrada analógica se alimenta mediante una fuente específica a 24 V AC/DC.

Actividad propuesta 5.6. (Fe de erratas: En el texto viene reseñada con el número 5.7). Con este ejercicio se trata de comprobar hasta qué punto el alumno ha interiorizado los conceptos esenciales del protocolo de comunicación KNX.

Soluciones a las actividades de aplicación 5.1. Es interesante retomar aquí las diferencias introducidas en el capítulo 1: en los sistemas centralizados, existe solamente un “nodo domótico” propiamente dicho, que se encarga de la gestión de todo el sistema. A él se conectan las entradas y las salidas y actúa según una lógica almacenada en su memoria. Si el nodo falla, cae el sistema en su conjunto. Existen sistemas de naturaleza descentralizada, como el X10, que se pueden emplear como sistemas centralizados cuando se emplean con un controlador como el EyeTouch. En los sistemas descentralizados la “inteligencia” del sistema está distribuida por toda la red. Existen múltiples nodos domóticos y cada uno de ellos tiene programada una serie de función o funciones. El sistema es así más robusto y versátil. 5.2. KNX es un sistema con una gran versatilidad y puede emplearse para muy diversas aplicaciones; el elevado número de dispositivos que admite una instalación con KNX sería impensable con un sistema cableado, en el que los costes de reconfigurar el sistema ante cualquier cambio serían elevadísimos. Frente al sistema X10 podemos citar la robustez y potencia del sistema KNX, que admite muchos más dispositivos, es más rápido y parametrizable.

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Paraninfo 5.3. Para ciertas aplicaciones muy sencillas, el coste de efectuar una instalación KNX con sus diversos elementos (fuente de alimentación, interfaz USB, nodos domóticos) no es justificable si el sistema no va a ser objeto de futuras ampliaciones. En este caso un sistema cableado, de instalación mucho más sencilla y barata, será suficiente. 5.4. De izquierda a derecha y de arriba hacia abajo, los símbolos representan los siguientes dispositivos: -

Actuador analógico de n salidas. Electroválvula proporcional. Fuente de alimentación con bobina integrada. Actuador para persiana de un canal. Pulsador de cuatro botones.

5.5. El uso de repetidores no influye sobre el número de líneas y líneas principales de la instalación, pero sí lo hace sobre el número de segmentos de línea de cada una de las líneas de la misma. Si necesitamos instalar más de 64 dispositivos en cada línea, será preciso el uso de un repetidor de línea para añadir hasta tres segmentos más y completar los 256 dispositivos que teóricamente puede contener dicha línea. 5.6. La instalación cumple con los siguientes requisitos: -

La longitud del cable no es superior a 1000 metros. En la línea (sin repetidor) no hay instalados más de 64 dispositivos. La distancia máxima entre la fuente de alimentación y las cargas es inferior a 350 metros.

Sin embargo, dado el enunciado de la actividad no podemos asegurar que se cumpla que: -

La distancia máxima entre dispositivos en una misma línea sea de 700 metros, puesto que el cable tiene 790 y podría haber dos nodos KNX situados en sus extremos.

5.7. El dispositivo está situado en el área 3 y la línea 3.5. 5.8. El telegrama del dispositivo llegaría al acoplador de línea 1.1.0, que lo transmitiría a través de la línea principal 1.0 hasta el acoplador de área 1.0.0. Éste lo transmitiría a través de la línea troncal hasta el acoplador de área 6.0.0, que lo retransmitiría a su vez a través de la línea principal 6.0 hasta que, al llegar al acoplador de línea 6.4.0, este último dispositivo lo transmitiría a través de la línea 6.4 hasta llegar al dispositivo de destino. 5.9. El alumno deberá fijarse en las características técnicas más relevantes de los detectores de movimiento de Jung, de modo similar a como hemos hecho en las actividades propuestas del capítulo con otros dispositivos de esta misma casa comercial. 5.10. El mecanismo de control de paridad que emplea KNX se ha tratado en el Caso práctico 5.1. Se trata de insistir en el concepto de la doble paridad, que permite no solo la detección de errores, sino también su corrección, a diferencia de los mecanismos de control simple de paridad, que permiten detectar errores pero no corregirlos.

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Paraninfo 6. Montaje y configuración de instalaciones KNX

Soluciones de test 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

Solución: c. Solución: d. Solución: c. Solución: c. Solución: d. Solución: a. Solución: c. Solución: d. Solución: c. Solución: c.

Soluciones a las actividades propuestas Actividad propuesta 6.1. Los elementos de los que consta el circuito presentado en la figura 6.9 son: fuente de alimentación, bobina (filtro), interfaz RS-232 para comunicación con el PC y conector al carril de datos. (Normalmente la bobina y el filtro, vienen integrados en un mismo dispositivo); por otra parte, un sensor de dos pulsadores (módulo de aplicación y módulo de acoplamiento al bus) y un actuador para persianas. El esquema unifilar de la instalación se presenta en la siguiente figura:

Actividad propuesta 6.2. El alumno puede preparar, al igual que hemos hecho en el capítulo 4 con el sistema de radiocontrol de Jung, una hoja de cálculo con diversos “escenarios” económicos, para ofrecer

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Paraninfo al cliente varias soluciones posibles con sus respectivos costes. El objetivo del ejercicio es que el alumno conozca los precios aproximados de los dispositivos que se emplearán habitualmente en una instalación KNX/EIB.

Actividad propuesta 6.3. La importación de los dispositivos se efectuará en ETS del modo que se indica en el epígrafe 6.4.6 del libro de texto.

Actividad propuesta 6.4. La correspondencia pulsadores-lámparas sería la siguiente, teniendo en cuenta las direcciones de grupo de los dispositivos.

L1 L2 L3 L4 L5 L6

Pulsador 1 On/Off

Pulsador 2 On/Off

On/Off

Pulsador 3 Off Off Off Off Off Off

Pulsador 4 On On On On

Soluciones actividades de aplicación 6.1. Se trata de un circuito para el control de una calefacción, con dos termostatos, dos contactos de ventana (dispositivos convencionales) conectados a sendas entradas binarias, un pulsador de cuatro botones, dos actuadores para electroválvula y una salida binaria para activar/desactivar la caldera del sistema de calefacción. 6.2. Se trabaja con dos niveles de direcciones de grupo. De la correspondencia entre dispositivos y direcciones se pueden deducir las funciones asignadas a cada uno (por ejemplo, el contacto de ventana 0/5 desactivaría el radiador de la habitación correspondiente, y por eso ambos tienen la misma dirección de grupo). 6.3. El módulo a través del cual se efectúa la programación mediante el PC es el de dirección física 1.1.7. El puerto empleado es el USB. 6.4 y 6.5. Estos ejercicios son muy similares a la actividad propuesta 6.2: se trata de que el alumno se familiarice con los dispositivos de catálogo y adquiera una idea de losrangos de precios que podemos encontrar en el mercado. 6.6. El circuito presentado en la figura 6.48 es un circuito de control de persianas mediante pulsadores convencionales conectados a un módulo de entradas binarias y un actuador de persianas. El diagrama multifilar de la instalación se consturirá de modo muy similar al presentado en la resolución de la actividad propuesta 6.1, con la única salvedad de que, en lugar de un pulsador KNX tendríamos un módulo de dos entradas binarias al que se conectarían los pulsadores convencionales.

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Paraninfo 6.7. En lugar de emplear un módulo de entradas binarias, se empleará un módulo de pulsadores con BCU. Emplearemos uno de cuatro teclas o fases por ser más común; el diagrama unifilar solicitado sería el siguiente:

6.8 a 6.10. El circuito de la figura 6.49 permite, a partir de los datos del sensor pluviométrico, activar o desactivar unos circuitos hidráulicos, por ejemplo para el riego de dos zonas de una huerta o jardín. El de la figura 6.50, por su parte, es un circuito de iluminación que se puede activar mediante pulsadores y mediante uno o varios detectores de movimiento. En ambos circuitos se combinan dispositivos de entrada convencionales, conectados a través de un módulo de entradas binarias, con dispositivos conectados directamente a bus (panel de mando y visualización en el caso de la figura 6.49 y detector de presencia en el caso de la 6.50). Los diagramas multifilares son similares al presentado en la práctica profesional 6.1. Se dibujará un circuito eléctrico para la alimentación del bus y otro para la alimentación de los módulos actuadores. Teniendo en cuenta la sencillez del circuito, todas las direcciones físicas se pueden asignar a la misma línea: 1.1. Las direcciones de grupo se programarán a dos niveles según la correspondencia entre sensores y actuadores deseada. 6.11. El ejercicio tiene como objetivo repasar la simbología estándar y diferenciar claramente entre las direcciones físicas y las de grupo. Para las direcciones físicas, puede considerarse una sola área con dos líneas, una para la planta baja y otra para el primer piso de la vivienda. En las direcciones de grupo se pueden diferenciar funcionalmente las direcciones, por ejemplo 1/n para iluminación, 2/n para alarma anti-intrusión y 3/n para control de la calefacción.

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Paraninfo 7. Domótica con relés programables Soluciones de test 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

Solución: b. Solución: c. Solución: c. Solución: c. Solución: d. Solución: b. Solución: d. Solución: c. Solución: b. Solución: c.

Soluciones a las actividades propuestas Actividad propuesta 7.1. Una de las principales ventajas es el coste de esta clase de sistemas; solo se precisa emplear un nodo domótico y tanto para las entradas como para las salidas se pueden emplear dispositivos convencionales, mucho más baratos. Sus inconvenientes son que, al tratarse de un sistema centralizado, un fallo en el relé supone que se caiga todo el sistema; además, puede ser necesaria una gran cantidad de cableado para llevar todas las entradas y salidas hasta el nodo.

Actividad propuesta 7.2. El ejercicio tiene como objetivo que el alumno comprenda con un ejemplo desarrollado por él mismo la función de cada bloque de programación de LOGO! y que, al mismo tiempo, se acostumbre a simular programas mediante el LOGO! SoftComfort.

Actividad propuesta 7.3. El esquema con contactores sería el siguiente:

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Paraninfo Actividad propuesta 7.4. El circuito se corresponde con la siguiente función lógica: 𝑄 = (𝐼2 · 𝐼3) · (𝐼1 + 𝐼4) Con lo que los resultados de la tabla de verdad serían los siguientes: I1

I2

I3

I4

Q

0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 1 1

0 0 1 1 0 0

0 1 0 1 0 1

0 0 0 0 0 0

0 0 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 0 0 0 0 1 1 1 1

1 1 0 0 1 1 0 0 1 1

0 1 0 1 0 1 0 1 0 1

0 1 0 0 0 0 0 0 1 1

Actividad propuesta 7.5. La introducción de este programa en LOGO! Soft Comfort permitirá comprobar la tabla de verdad calculada simulando ceros y unos en las entradas y comprobando el valor de la salida.

Soluciones a las actividades de aplicación 7.1. (a) La robustez es una característica de los circuitos cableados, pero existen también automatismos programados para aplicaciones industriales sumamente robustos, cuyos PLCs están diseñados para soportar ambientes de trabajo y dotados de redundancia en su memoria y/o procesadores. (b) Para aplicaciones industriales complejas sería inadecuado emplear circuitos cableados por su complejidad y difícil reconfiguración. (c) Para aplicaciones sencillas los circuitos cableados pueden proporcionar un coste óptimo. (d) La carestía en la reconfiguración del circuito es, claramente, característica de los circuitos cableados. (e) Por último, la posibilidad de parametrizar las funciones que realiza el automatismo existe solamente en los circuitos programados. 7.2. El esquema FUP constará de una entrada que activará un temporizador con retardo a la conexión. La propia salida del temporizador habrá de activar un contactor que arranque el motor. Esa misma salida, negada, servirá para activar la alarma durante el tiempo de espera hasta que el motor se encienda. 7.3. De izquierda a derecha y de arriba abajo, los elementos son los siguientes (los cronogramas pueden consultarse en el manual de LOGO!:

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Paraninfo a) Retardo a la conexión. El cronograma es el siguiente:

b) Relé autoenclavador. El cronograma es el siguiente:

c) Temporizador semanal. Un ejemplo de cronograma es el siguiente:

d) Función XOR. Su tabla de verdad es la siguiente Entradas A B 0 0 0 1 1 0 1 1

Salida A XOR B 0 1 1 0

e) Función NOT. Su tabla de verdad es la siguiente: Entrada A 0 1

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Salida NOT A 1 0

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Paraninfo 7.4. A las entradas del relé se pueden conectar sensores digitales o analógicos, respetando los rangos de tensión reseñados en sus manuales técnicos. Muchos relés disponen de salidas tanto digitales como analógicas (simuladas mediante modulación por ancho de pulsos PWM en el caso de LOGO!). Para evitar sobrecargas en las salidas convendría emplear un contactor o, al menos, un fusible que evite daños al relé. 7.5 y 7.6. Estos dos ejercicios tienen como objetivo que el alumno fije sus ideas sobre los diversos bloques funcionales de LOGO! Tras efectuar los cálculos manualmente, el uso del software de simulación permitirá comprobar los resultados. 7.7. El esquema en KOP se construirá a partir del diagrama FUP sin más que sustituir las funciones AND por asociaciones en serie y las funciones OR por asociaciones en paralelo. Se emplearán también funciones NOT (véase simbología en pág. 141) donde corresponda y se realimentarán las salidas como en el diagrama FUP presentado. 7.8. Los pulsadores I1 e I3 permiten activar el sendas salidas Q1 y Q2. Las salidas están realimentadas y cuentan, por tanto, con función de retención. Además, el circuito dispone de la función de autoenclavamiento para evitar que se activen Q1 y Q2 simultáneamente. El pulsador I2 (NC) actúa como un pulsador de PARO del sistema. 7.9. En el dibujo de la página 164 el alumno puede cablear las entradas y salidas al relé atendiendo al esquema proporcionado. El circuito está diseñado para recoger aguas de lluvia en un depósito colector y utilizarla para un circuito de distribución de agua para usos como lavar la ropa, la vajilla, los suelos… El depósito colector puede rellenarse, en caso de que se vacíe, con agua potable de la red de distribución. La bomba y la válvula magnética se controlan mediante un interruptor de presión y tres interruptores de flotador. La bomba se activa cuando no se alcanza una presión mínima y permanece activa hasta unos segundos después de lograrse dicha presión. El esquema del depósito y sus válvulas y sensores es el siguiente:

7.10. El circuito de maniobra equivalente al esquema del ejercicio 7.9 sería el siguiente:

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Paraninfo 8. Normativa y seguridad Soluciones de test 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Solución: d. Solución: d. Solución: a. Solución: c. Solución: Todas las respuestas son válidas. Solución: d. Solución: c. Solución: c [Fe de erratas: En el enunciado de la pregunta debe decir “Ley de Prevención de Riesgos Laborales]. 9. Solución: d. 10. Solución: d.

Soluciones a las actividades propuestas No existen actividades propuestas en este capítulo

Soluciones a las actividades de aplicación 8.1. La simple aplicación de la Ley de Ohm, teniendo en cuenta los dos valores extremos de la resistencia, mostrarán que, para una tensión de trabajo de 29 V, la corriente que puede circular por el cuerpo humano oscila entre I1 e I2: 𝐼1 =

29 𝑉 = 0,029 𝐴 1000 Ω

𝐼2 =

29 𝑉 = 0,116 𝐴 250 Ω

El valor inferior está cercano al de la parálisis respiratoria; para el superior podría producirse una fibrilación cardíaca irreversible. 8.2. En general, es más peligroso que se produzca un contacto directo cuando la distancia entre el punto en el que tocamos el conductor y la tierra es menor, puesto que el recorrido del conductor eléctrico (nuestro cuerpo) es menor y, por tanto, también lo es la resistencia (al igual que ocurre con cualquier conductor eléctrico, la resistencia es proporcional a la longitud recorrida por la corriente). A menor resistencia, mayor intensidad y mayores peligros para la salud. 8.3. Un circuito es más peligroso cuando no solo está en tensión sino que también está en carga, pues por el circuito estará circulando una cierta cantidad de corriente eléctrica, mayor o menor en función de la carga conectada. 8.4. En este ejercicio se trata de que el alumno comprenda la existencia y razón de ser de los EPI y se acostumbre a varlorara cuáles son los más adecuados para cada caso. Además del equipamiento básico para la protección eléctrica, conviene destacar el uso de los equipos de protección necesarios para ciertos trabajos en altura como el mencionado en el enunciado del ejercicio: arnés, calzado de seguridad, guantes, etc. © Ediciones Paraninfo

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Paraninfo 8.5. Para las personas mayores las aplicaciones más interesantes se agrupan en dos conjuntos: (1) aquellas que faciliten su comodidad y les eviten esfuerzos innecesarios (por ejemplo: control automático de persianas, control automático de la iluminación); (2) las que mejoren su seguridad ante posibles accidentes o intrusiones en su vivienda (por ejemplo: control de alarmas técnicas con aviso telefónico a un servicio de asistencia o a un familiar, sistema antiintrusión, etc.). 8.6. Típicas fuentes de radiación electromagnética doméstica son los dispositivos cuyo funcionamiento precisa de la transmisión de ondas de radio (redes inalámbricas Wi-Fi, Bluetooth, dispositivos móviles, etc.), así como multitud de equipos elécricos y electrónicos (secadores de pelo, relojes eléctricos, tubos fluorescentes, etc.) y el propio cableado (el campo electromagnético creado por el cableado es proporcional a la corriente eléctrica que circula por él). Muchos estudios recomiendan extremar las precauciones en la exposición de los niños a los campos electromagnéticos. 8.7. En ambos documentos los aspectos más destacables tienen que ver con la eficiencia energética, un ámbito en el que es mucho lo que la domótica puede aportar. Es interesante que el alumno explique con sus propias palabras qué entiende por eficiencia energética y proporcione ejemplos de instalaciones o aplicaciones domóticas destinadas a mejorarla. 8.8. El ejercicio está destinado a poner en práctica los consejos y ejemplos de instalación de las figuras 8.9 a 8.14. Puede retomarse, al abordar el ejercicio, el plano doméstico que el alumno dibujó en la actividad de aplicación 1.2 de la Unidad 1 de este libro (El hogar inteligente). 8.9. Ya se ha insistido en la eficiencia energética (térmica, lumínica, etc.) de las viviendas; a ello habría que añadir la eficiencia de edificios de oficinas, comerciales, etc. No obstante, existen muchas ideas y principios arquitectónicos destinados a aprovechar al máximo las energías pasivas y que podrían (o deberían) ser prvias a un planteamieno “domótico” de la vivienda: la adecuada orientación —que garantice un buen comportamiento térmico de la vivienda (fresca en climas cálidos, cálida en climas más fríos) y abundancia de luz natural—, la organización racional de los espacios, la complementariedad con especies vegetales que la protejan del frío o el calor, etc., etc. 8.10. El alumno puede investigar en el sitio web de su Ayuntamiento (si no dispone de suficiente información, una visita al propio Ayuntamiento será de ayuda) sobre las políticas de gestión de residuos. En complemento con ello, quizás haya servicios de recogida y tratamiento/gestión de los residuos que dependan de su Comunidad Autónoma o de empresas o consorcios creados ex profeso para tal fin.

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