Kitabı oku: «Montaje de los cuadros de control y dispositivos eléctricos y electrónicos de los sistemas domóticos e inmóticos. ELEM0111»

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Montaje de los cuadros de control y dispositivos eléctricos y electrónicos de los sistemas domóticos e inmóticos. ELEM0111 Jorge Mora García

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Montaje de los cuadros de control y dispositivos eléctricos y electrónicos de los sistemas domóticos e inmóticos. ELEM0111

© Jorge Mora García

2ª Edición

© IC Editorial, 2018

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ISBN: 978-84-9198-379-8

Nota de la editorial: IC Editorial pertenece a Innovación y Cualificación S. L.

Presentación del manual

El Certificado de Profesionalidad es el instrumento de acreditación, en el ámbito de la Administración laboral, de las cualificaciones profesionales del Catálogo Nacional de Cualificaciones Profesionales adquiridas a través de procesos formativos o del proceso de reconocimiento de la experiencia laboral y de vías no formales de formación.

El elemento mínimo acreditable es la Unidad de Competencia. La suma de las acreditaciones de las unidades de competencia conforma la acreditación de la competencia general.

Una Unidad de Competencia se define como una agrupación de tareas productivas específica que realiza el profesional. Las diferentes unidades de competencia de un certificado de profesionalidad conforman la Competencia General, definiendo el conjunto de conocimientos y capacidades que permiten el ejercicio de una actividad profesional determinada.

Cada Unidad de Competencia lleva asociado un Módulo Formativo, donde se describe la formación necesaria para adquirir esa Unidad de Competencia, pudiendo dividirse en Unidades Formativas.

El presente manual desarrolla la Unidad Formativa UF1951: Montaje de los cuadros de control y dispositivos eléctricos y electrónicos de los sistemas domóticos e inmóticos,

perteneciente al Módulo Formativo MF1818_2: Montaje de sistemas domóticos e inmóticos,

asociado a la unidad de competencia UC1818_2: Montar sistemas domóticos e inmóticos,

del Certificado de Profesionalidad Montaje y mantenimiento de sistemas domóticos e inmóticos.

Índice

Portada

Título

Copyright

Presentación del manual

Índice

Capítulo 1 Elementos fundamentales para el montaje de los sistemas domóticos e inmóticos

1. Introducción

2. Clasificación de los sistemas domóticos e inmóticos

3. Domótica e inmótica, campos de aplicación

4. Componentes de un sistema de control

5. Elementos y dispositivos de los sistemas domóticos e inmóticos

6. Sistemas por corrientes portadoras

7. Sistemas con cableado específico. Sistema de bus a dos hilos

8. Sensores utilizados en los sistemas domóticos e inmóticos

9. Actuadores utilizados en sistemas domóticos e inmóticos

10. Dispositivos de comunicaciones utilizados en los sistemas domóticos e inmóticos

11. Dispositivos que conectan con proveedores y redes de comunicación, red fija y móvil

12. Elementos auxiliares y de interfaz utilizados en los sistemas domóticos e inmóticos

13. Controladores

14. Elementos y equipos de seguridad eléctrica

15. Simbología normalizada de representación de sistemas domóticos e inmóticos

16. Normativa y reglamentación aplicable a los sistemas domóticos e inmóticos

17. Resumen

Ejercicios de repaso y autoevaluación

Capítulo 2 Técnicas de montaje de los dispositivos de los sistemas domóticos e inmóticos

1. Introducción

2. Interpretación de planos y esquemas

3. Normativa de instalación (Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión)

4. Sistemas de conducción de cables

5. Medios de transmisión

6. Bus de comunicaciones

7. Pantallas de visualización

8. Técnicas de ubicación e implantación de envolventes

9. Precauciones en el emplazamiento de sensores, antenas, entre otros

10. Dispositivos de protección eléctrica (interruptores automáticos, interruptores diferenciales, etc.)

11. Fases de montaje

12. Resumen

Ejercicios de repaso y autoevaluación

Capítulo 3 Técnicas de parametrización y características de los autómatas programables

1. Introducción

2. Unidad central de proceso y módulos de entrada y salida

3. Características técnicas de los autómatas programables. Aplicaciones

4. Interconexión con los elementos de campo. Bus de comunicaciones

5. Tipos de autómatas

6. Lenguajes de programación de los autómatas. Operaciones de carga y transferencia

7. Parametrización de dispositivos

8. Resumen

Ejercicios de repaso y autoevaluación

Glosario

Bibliografía

Capítulo 1

Elementos fundamentales para el montaje de los sistemas domóticos e inmóticos

1. Introducción

Los términos domótica e inmótica definen el conjunto de servicios proporcionados por los sistemas tecnológicos integrados que permiten satisfacer un conjunto de necesidades básicas de seguridad, comunicación, ahorro energético y confort. Los continuos avances electrónicos y tecnológicos permiten la implementación de sistemas domóticos e inmóticos, destinados a viviendas y edificios respectivamente, sobre un entorno cotidiano que permiten al usuario utilizar determinadas funcionalidades de forma automatizada y controlada.

A lo largo de este capítulo se realizará un estudio de los elementos fundamentales que componen los sistemas domóticos e inmóticos, así como sus características dependiendo de su instalación y principios de funcionamiento.

Asimismo se analizará la gama de productos electrónicos disponibles para el sector domótico e inmótico, sus áreas y servicios de aplicación, se definirán las normativas establecidas y se identificarán los dispositivos que integran la instalación.

2. Clasificación de los sistemas domóticos e inmóticos

Para comenzar se va a definir qué es un sistema domótico e inmótico, se analizarán las diferencias existentes entre un tipo de sistema y otro, se describirán las características generales, topologías de red utilizadas y normativas aplicables sobre instalaciones basadas en sistemas domóticos e inmóticos.

Un sistema domótico se define como el conjunto de tecnologías aplicadas a la automatización y control de la vivienda de forma inteligente, realizando una gestión eficiente sobre el gasto energético, proporcionando seguridad, bienestar, confort y comunicación entre el usuario y el sistema. El término domótica tiene su origen en la palabra del latín domus (casa) y el sufijo “tica” relacionado con áreas tecnológicas como la informática, robótica y automática. Los sistemas domóticos aportan una solución tecnológica a nuevas formas de vida basadas en el diseño de viviendas de forma personalizada, flexible y funcional en nuestro día a día así como el aumento de calidad de vida. Una instalación domótica en una vivienda proporciona numerosas ventajas en el día a día del usuario como protección del hogar, aumento de calidad de vida, mayor valor de la propiedad y ahorro energético.

Un sistema inmótico se define como el conjunto de tecnologías aplicadas a la automatización de forma inteligente de edificios no destinados a la vivienda como por ejemplo universidades, escuelas, hospitales, centros comerciales y hoteles, realizando una gestión energética eficiente, y proporcionando seguridad, confort y comunicación entre el usuario y el sistema. Los sistemas inmóticos permiten realizar un control energético eficiente mediante la configuración de funciones dependiendo de las necesidades de cada usuario y de cada edificio en el que se instala el sistema inmótico. La gestión y control del edificio proporciona información sobre el funcionamiento, servicios, mantenimiento y especialmente sobre el consumo energético innecesario. Dicha información permitirá analizar, supervisar y optimizar la eficiencia energética en los edificios y aplicar medidas correctivas para su mejora.


Los sistemas domóticos e inmóticos tienen como principal objetivo integrar un conjunto de equipos en un único sistema que pueda ser controlado por el usuario a través de un dispositivo, teléfono móvil, PC o unidad de control central.


Una solución domótica puede variar desde incorporar un único dispositivo que realiza una sola acción hasta sistemas más complejos que controlen todas las instalaciones de una vivienda. Los dispositivos que componen una instalación domótica son el controlador, actuador, sensor, bus de comunicaciones y elementos auxiliares y de interfaz.


Nota

En la actualidad, el sector domótico ofrece más funcionalidades a menor coste además de una amplia gama de productos, que gracias a la evolución tecnológica, permiten una fácil instalación y utilización por parte del usuario.


Actividades

1. ¿Cuál es la principal diferencia entre un sistema domótico y un sistema inmótico?

2. ¿Cuál es el objetivo principal de una instalación domótica e inmótica?

2.1. Tipos de arquitecturas para sistemas domóticos e inmóticos

Anteriormente se ha comentado que un sistema automatizado está compuesto por un conjunto de equipos como controladores, sensores y actuadores. Dependiendo del equipo en el que reside la inteligencia del sistema, se encuentran distintos tipos de arquitecturas para los sistemas domóticos e inmóticos como se muestra a continuación:

1 Arquitectura centralizada: su funcionamiento se basa en un controlador centralizado, que recibe toda la información necesaria producida por los diferentes sensores que componen el sistema. Esta información es procesada generando una serie de órdenes y finalmente enviada a los actuadores del sistema.

2 Arquitectura distribuida: en este tipo de arquitectura la inteligencia está distribuida por todos los módulos que componen el sistema, ya sean sensores o actuadores.

3 Arquitectura mixta: esta arquitectura es una combinación de las dos anteriores, en la que hay varios elementos de control (arquitectura descentralizada) encargados de adquirir y procesar información para finalmente transmitirla al resto de dispositivos que componen el sistema.


A continuación, se muestra una tabla donde se reflejan las ventajas e inconvenientes sobre la utilización de los tipos de arquitectura centralizada, distribuida y mixta.


COMPARACIÓN ENTRE ARQUITECTURA CENTRALIZADA, DISTRIBUIDA Y MIXTA
ArquitecturaVentajasInconvenientes
CentralizadaBuen nivel de seguridad. Fácil administración. Coste reducido o moderado. Fácil instalación.Posibilidad de controlador sobrecargado. Elevado cableado de red. Poco ampliable. Necesidad de interfaz de usuario.
DistribuidaFacilita el rediseño de la red. Facilidad de ampliación (menos cableado). Gran fiabilidad y funcionalidad. Alto rendimiento (procesamiento paralelo).Necesidad de software complejo. Administración compleja. Mayor coste. Velocidad de propagación a veces lenta.
MixtaPosibilidad de rediseño. Cableado reducido. Fiabilidad y seguridad de funcionamiento. Fácil realizar ampliación.Necesidad de interfaz de usuario. Coste elevado de la solución. Programación compleja. Elementos de red no universales.

La gran diferencia en cuanto a los aspectos de arquitectura entre un sistema domótico y un sistema inmótico se encuentra en que un sistema de tipo inmótico utiliza una arquitectura intermedia entre centralizada y distribuida, es decir, una arquitectura semidistribuida (mixta) debido a que un sistema inmótico normalmente debe controlar edificios de grandes dimensiones.


Importante

En un sistema inmótico se suele utilizar una arquitectura semidistribuida debido a la necesidad de controlar edificios de grandes dimensiones e instalaciones más extensas.


Actividades

3. ¿Qué ventajas proporciona al usuario la utilización de un sistema domótico en su vida cotidiana? ¿Y un sistema inmótico en un edificio?

4. Defina brevemente los distintos tipos de arquitecturas empleadas para los sistemas domóticos e inmóticos.

2.2. Medio de transmisión

Todo sistema inteligente está dotado de uno o varios elementos de control, que son los encargados de intercambiar la información, recibiendo y enviando datos entre los distintos dispositivos físicos a través de un medio de transmisión como puede ser un cableado de par trenzado, conexionado inalámbrico, radio frecuencia, corrientes portadoras o comunicación con fibra óptica. Los medios de transmisión utilizados dentro de la red formada por los distintos dispositivos que componen un sistema inteligente se pueden clasificar de la siguiente forma:

1 Medios dedicados: fibra óptica, par trenzado, cable coaxial.Bus: KNX, LonWorks, CEBus.

2 Medios compartidos: red eléctrica, radiofrecuencia, infrarrojo.Corrientes portadoras: X-10.Inalámbrico: GammaWave, Z-Wave, Bluetooth, Zigbee, wifi.

Tipos de sistemas de transmisión domóticos e inmóticos

Dentro de un sistema domótico/inmótico la información se transmite a través de un soporte físico, es decir, la información se transmite por un medio de transmisión adaptado y adecuado a la comunicación entre los dispositivos dependiendo de la caracterización y tecnología empleada como se muestra a continuación:

1 Sistema punto a punto. Este sistema se caracteriza por necesitar un par de cables para unir los diferentes actuadores y sensores con la unidad central que es la encargada de manejar, dirigir y gestionar el funcionamiento de todo el sistema.

2 Sistemas basados en bus. Los sistemas basados en bus son aquellos en los que cada uno de los dispositivos que componen el sistema están unidos a un bus mediante el cual se lleva a cabo la comunicación. Este bus transporta la información y señales de comunicación entre la unidad de control, sensores y actuadores.

3 Sistemas inalámbricos. Los sistemas inalámbricos utilizan mensajes de radiofrecuencia para realizar la comunicación entre los dispositivos del sistema de manera que cada módulo deberá incorporar emisores y receptores para dicha comunicación, su utilización sustituye al numeroso y complejo cableado.

4 Sistemas con corrientes portadoras. Estos sistemas transmiten los datos de la red a través de las líneas de distribución eléctrica, no siendo el sistema más recomendable para la transmisión de datos, ya que la red eléctrica puede provocar la distorsión de la señal y el funcionamiento erróneo del sistema.


Definición

Protocolo de comunicaciones

Conjunto de normas y reglas que permiten a dos o más dispositivos establecer una comunicación entre ellos y enviarse información dentro del sistema.


Actividades

5. Busque información en internet sobre las tecnologías inalámbricas Bluetooth y Zigbee utilizadas en sistemas domóticos e inmóticos y analiza sus diferencias.

6. Realice un esquema sobre los distintos sistemas de transmisión dentro de una red domótica e inmótica.


Recuerde

La utilización de sistemas inalámbricos tiene como ventaja la eliminación del extenso cableado para la interconexión de los dispositivos que componen el sistema.

Una vez definidos los distintos grupos de medios de transmisión que se pueden encontrar en un sistema domótico e inmótico, habrá de centrarse en el desarrollo de dos tipos de medios de transmisión, los medios de transmisión por cable y los medios de transmisión inalámbricos.

A continuación, se van a describir cada uno de los medios de transmisiones cableadas e inalámbricas que más se usan habitualmente en la implantación e instalación de sistemas inteligentes domóticos e inmóticos.

Medios de transmisión cableados

Los medios de transmisión cableados, también llamados guiados, están compuestos por cables que se encargan de la conducción de las señales a través del sistema y sus características técnicas dependerán del tipo de conductor utilizado.

Los medios de transmisión cableados más utilizados en sistemas automatizados son:

1 DSL (Digital Subscriber Line): término que define las tecnologías de conexión digital a través de la línea telefónica básica (línea de suscripción digital).

2 Fibra óptica: cableado compuesto por materiales plásticos o vidrio y un hilo muy fino transparente en su centro. Su funcionamiento se realiza mediante envío de pulsos de luz que representan los datos y señales transmitidos.

3 Power Line Comunications (PLC): comunicación basada en el cableado de la red eléctrica convencional. Su funcionamiento consiste en transmitir señales de radio, aprovechando la red eléctrica para convertirla en una línea de datos digital de alta velocidad.

4 X-10: es un sistema o protocolo que realiza su funcionamiento y establece la comunicación de los dispositivos a través de la red eléctrica convencional. Transmite señales de control en formato de digital entre los equipos de automatización instalados en el hogar mediante ráfagas de pulsos de radio frecuencia a 120 KHz y sincronizados con la señal de red (50 Hz o 60 Hz).


Cable de fibra óptica, componente de Power Line Comunication (PLC) y módulo X-10 para lámpara (© Fotografía 1: Hhedeshian; Fotografía 2: Feureau Vía Web - CC BY-SA 3.0).

1 Cable coaxial y par trenzado: compuestos por materiales metálicos utilizados en la mayoría de infraestructuras de comunicaciones sobre viviendas y edificios, los más utilizados suelen ser de cobre. Las características y composición de los cables tipo coaxial y par trenzado son las siguientes:Par trenzado: dos cables de cobre aislados entre sí mediante material aislante de forma entrelazada con el objetivo de reducir las interferencias y aumentar la potencia, transmisión de datos, voz y alimentación.Cable coaxial: está formado por un conductor central de cobre encargado de transportar la información y un conductor exterior denominado malla que sirve como referencia de tierra. Entre ambos conductores se sitúa una capa aislante denominada dieléctrico y permite transmitir datos, señales de control, video y televisión.



Recuerde

Un sistema basado en X-10 utiliza la red de suministro eléctrico para el control y gestión de los dispositivos que integran el sistema automatizado.

Medios de transmisión inalámbricos

Los medios de transmisión inalámbricos o no guiados realizan la transmisión y recepción de señales y datos a través de antenas integradas dentro del sistema automatizado. A continuación, se detallan algunos de estos medios de transmisión inalámbricos:

1 Wifi: medio de transmisión de datos que utiliza ondas de radio, sin ningún tipo de cables y basado en el estándar IEEE 802.11.

2 GPRS (General Packet Radio Service): es una extensión del sistema global para la transmisión de datos no conmutados o también denominado por paquetes, que se utiliza en las comunicaciones móviles. Con la tecnología GPRS se pueden utilizar servicios como mensajes cortos (SMS), multimedia (MMS), internet, navegación y correo electrónico.

3 Bluetooth: protocolo especialmente orientado a dispositivos de bajo consumo, basado en transceptores de bajo coste y con baja cobertura. Permite la comunicación entre diferentes dispositivos para la transmisión de voz y datos mediante radiofrecuencia en la banda de 2,4 GHz, facilitando la sincronización de datos y la comunicación entre dispositivos fijos y móviles.

4 Radiofrecuencia (RF): se sitúa en el espectro electromagnético entre los 3 Hz y los 300 GHz. Esta tecnología es utilizada para la transmisión de datos y señales en la vivienda, ideal para controlar una infraestructura domótica, pero tiene el inconveniente de ser muy sensible a las perturbaciones e interferencias provocadas por las ondas electromagnéticas.

5 Infrarrojos: para establecer la comunicación a través de infrarrojos, como mínimo es necesario dos LED de ondas infrarrojas, un dispositivo con función de emisor y otro dispositivo con función de receptor.

6 Zigbee: se trata de un conjunto de protocolos para redes inalámbricas basados en el estándar IEEE 802.15.4 sobre la banda de 2,4 GHz, de fácil integración y bajo consumo.


Ejemplos de módulo GPRS, enchufe con transmisión RF, sensor de movimientos infrarrojos y router inalámbrico Zigbee.


Nota

La comunicación inalámbrica mediante tecnología Zigbee está orientada para aplicaciones que requieren comunicaciones seguras, con baja tasa de envío de datos y extensa vida útil de sus baterías.

2.3. Topología

El concepto topología hace referencia a la forma en la que se diseña la red que compone un sistema, en este caso concreto un sistema domótico/inmótico. La topología de red representa la relación entre cada uno de los enlaces de los que se compone dicha red, es decir, representa la unión existente entre todos y cada uno de los dispositivos (también llamados nodos) enlazados entre sí. La topología de red únicamente determina el modo y configuración de las conexiones entre los distintos nodos que componen el sistema, dejando a un lado parámetros como las tasas de transmisión, conexiones físicas y tipos de señales. Existen cinco modos posibles de topología de red aplicables a un sistema domótico e inmótico éstas son la topología en malla, estrella, árbol, bus y anillo. A continuación, se muestran las características sobre las topologías de red existentes:

1 Topología en malla: cada dispositivo o nodo de la red está conectado mediante enlace punto a punto y dedicado con todos los demás nodos que componen la red, de tal manera que permite transmitir mensajes de un nodo a otro por diferentes caminos y sin ningún tipo de interrupción siempre y cuando la red de malla esté complemente conectada.

2 Topología en estrella: cada nodo o dispositivo tiene un único enlace punto a punto y dedicado hacia un controlador central (concentrador). De esta manera los dispositivos no establecen conexión entre sí y tampoco permite el tráfico y comunicación directa entre los dispositivos. El controlador central es el encargado de gestionar el tráfico de información, es decir, realiza la función de intercambiador entre el dispositivo que quiere enviar datos y el dispositivo que los pretende recibir.

3 Topología en árbol: la topología en árbol puede ser considerada como un conjunto de redes estrella ordenadas jerárquicamente. Al igual que en la topología estrella, los nodos del sistema están conectados a un controlador central, sin embargo, no todos los nodos se conectan de forma directa al controlador, en este caso la mayor parte de los dispositivos se conecta a un controlador secundario que, a su vez, permanece conectado al central. En este caso, los nodos no necesitan actuar como repetidores, ya que esa función la realiza el controlador central, los nodos únicamente necesitan transmitir y recibir señales.

4 Topología en bus: la topología en bus es denominada multipunto, cada uno de los nodos del sistema se conectan a un único canal de comunicaciones denominado bus. Todos los dispositivos conectados al bus comparten un mismo canal para establecer la comunicación entre ellos.

5 Topología en anillo: cada nodo tiene una conexión de entrada y otra de salida, cada nodo incorpora un receptor y un transmisor que permite la comunicación con los dispositivos situados a su lado izquierdo y derecho. La señal circula a lo largo del anillo pasando por cada nodo hasta alcanzar su destino y dirección determinada.



Recuerde

En el diseño de una topología de red, únicamente se establece el modo y configuración que se va a llevar a cabo entre los distintos nodos y dispositivos que integran el sistema.


Actividades

7. Describa brevemente los tipos de medios de transmisión por cable que se pueden encontrar dentro de un sistema automatizado.

8. ¿Qué tecnologías inalámbricas se pueden usar para efectuar la comunicación dentro de un sistema automatizado domótico e inmótico? Indique alguna característica de cada tecnología.

9. Dibuje un diagrama a modo de ejemplo sobre cada una de las topologías de red aplicables a los sistemas domóticos e inmóticos.

2.4. Nivel de domotización según normativa vigente. Instalaciones de sistemas domóticos en viviendas. Prescripciones generales de instalación y evaluación

La normativa referente al nivel de domotización sobre instalaciones de sistemas domóticos en viviendas y prescripciones generales de instalación y evaluación se basa en la especificación de AENOR EA0026: 2006, en la que colaboraron el comité de AENOR SC205 y CEDOM (Asociación Española de Domótica e Inmótica). Dicha normativa surgió por la necesidad de crear un documento con carácter más comercial que aglutinara algunos aspectos que no era posible incluir en la guía ITC-BT 51 Instalaciones de sistemas de auto-matización, gestión técnica de la energía y seguridad para viviendas y edificios.

La normativa EA0026 especifica los requisitos mínimos que debe cumplir una instalación domótica contemplando la legislación vigente en el área de domótica y establece la certificación de instalaciones domóticas en base a una clasificación de cuatro niveles dependiendo del nivel alcanzado: Nivel 0 (preinstalación), Nivel 1 (básico), Nivel 2 (intermedio) y Nivel 3 (excelente).

Un sistema domótico es considerado como tal cuando alcanza el Nivel 1 en su instalación y evaluación cumpliendo los requisitos mínimos establecidos. Estas especificaciones sirven como referencia para la certificación de sistemas domóticos de viviendas y tiene como objetivos impulsar el desarrollo del mercado domótico, establecer unas prescripciones generales y requisitos mínimos de instalación, comparación de precios y ofertas en el mercado así como certificar y garantizar la calidad de la instalación y su correcto funcionamiento.

El documento fue dirigido y orientado a tres actores diferenciados a la hora de promover el uso e instalaciones de sistemas domóticos como son los siguientes:

1 Usuario final: definir necesidades, valorar presupuestos y ofertas del mercado.

2 Instalador: permitir el acceso a nuevas oportunidades de negocio y conseguir la certificación como instalador que garantiza calidad en la instalación.

3 Promotor: permitir la satisfacción de las necesidades de sus clientes y evolucionar en el sector residencial.

Durante la elaboración de esta normativa se planteó incluir instalaciones en viviendas y en edificios, pero tras el análisis de la variedad de usos y edificios existentes se desestimó. Por esta causa, la elaboración de la normativa EA0026 se centró en las viviendas y en la evaluación de aplicaciones sobre confort, seguridad, ahorro energético y comunicaciones.

A continuación, se muestra una tabla con las condiciones para determinar el nivel de domotización de una vivienda en cada uno de sus niveles partiendo del nivel mínimo (Nivel 1) para considerarse sistema domótico:

1 NIVEL 0: preinstalación.Dejar preparada la vivienda para su posterior instalación domótica.Elementos necesarios: cuadro eléctrico, cajas de derivación y línea de conexionado.

2 NIVEL 1: nivel básico, 13 dispositivos y 3 aplicaciones como mínimo.Gestión de energía: programación de sistema de climatización, electrodomésticos, tarifa nocturna de energía y control de alumbrado.Protección de bienes y personas: detección de fugas de gas y agua, así como iluminación programada para simulación de presencia.

3 NIVEL 2: nivel medio, 30 dispositivos para 3 aplicaciones como mínimo.Gestión de energía: igual que el nivel básico y racionalización de circuitos.Protección de bienes y personas: igual que el nivel básico y detección de incendios y presencia.Confort: visualización de video y TV en diferentes estancias.Comunicación: utilización de mando telefónico.

4 NIVEL 3: nivel superior, 45 dispositivos para 6 aplicaciones como mínimo.Gestión de energía: igual que el nivel medio, además de conexión automática y programación de alumbrado interior y exterior.Protección de bienes y personas: igual que el nivel medio, además de alerta médica sanitaria, llamada de auxilio, emergencia, etc.Confort: igual que el nivel medio, además de automatización de toldos, persianas, control de iluminación interior, simulador de presencia en garaje y estancias.Comunicación: igual que el nivel medio, además de videoportero, transmisión de alarmas, incidencias, etc.


Niveles de domotización
Nivel 1Nivel 2Nivel 3
Grado domotizaciónMínimoMedioAlto
Suma mínima ponderada133045
Funcionalidades mínimas a incluir336

El nivel domótico se determina sumando las sumas parciales de cada una de las aplicaciones integradas en la vivienda obteniendo de esta forma la suma total ponderada que establecerá el nivel de domótica correspondiente. Además de la suma total, se debe obtener el número de aplicaciones domóticas cubiertas, es decir, el número de aplicaciones domóticas en las que se ha obtenido una puntuación distinta de 0.


Importante

El Nivel 1 domótico es el nivel mínimo en cuanto a instalación, evaluación y requisitos que permite considerar a un sistema domótico como tal.


Actividades

10. ¿A quién va dirigida y orientada la elaboración de la normativa EA0026?

11. Indique los niveles de domótica que establece la normativa EA0026 y los requisitos sobre dispositivos y aplicaciones mínimas que deben cumplirse en cada nivel.


Ejemplo

En las siguientes tablas se muestra un ejemplo de la ponderación que se realiza sobre las aplicaciones y dispositivos domóticos para asignar un determinado nivel dependiendo de sus funcionalidades asociadas.


Alarmas de intrusión
Detectores de presenciaDos1 punto
Uno cada 20 m22 puntos
Uno por estancia3 puntos
Teclado codificado, llave electrónica o equivalenteUno1 punto
Sirena interiorNo-
Sí1 punto
Contactos de ventanas y/o impactosEn puntos de acceso1 punto
En todas las ventanas2 puntos
Sistemas de mantenimiento de alimentación en caso de fallo de suministro eléctricoNo-
Sí2 puntos
Controles que permitan conocer si realmente existe un intruso (cámaras, módulos de escucha, etc.)No-
Sí3 puntos
Sistema conectable con central de alarmasNo-
Sí3 puntos


Alarmas técnicas
Detectores de inundación en zonas húmedasLos necesarios1 punto
Electroválvula de corte de aguaLas necesarias1 punto
Detectores de gas butano y/o naturalLos necesarios1 punto
Electroválvula de corte de gasLas necesarias1 punto
Detector de incendiosUno en la cocina1 punto
Uno cada 30 m22 puntos
En todas las estancias3 puntos


Simulación de presencia
No-
Relacionada con las persianas motorizadas o los puntos de luz2 puntos
Relacionada con las persianas motorizadas y los puntos de luz3 puntos

Tabla de ponderación sobre aplicaciones domóticas


Videoportero
No-
Sí1 punto


Motorización y control de persianas
En todas las de superficie superior a 2 m1 punto
En todas2 puntos


Control de iluminación
Regulación lumínica con control de escenasNo-
En zonas de ocio2 puntos
En salón y dormitorios3 puntos
En jardín o grandes terrazas mediante interruptor crepuscular o interruptor horario astronómicoNo-
Sí2 puntos
Conexión/desconexión general de iluminaciónUn acceso1 punto
Todos los accesos2 puntos
Control de puntos de luz y tomas de corriente más significativasNo-
50 % puntos de luz2 puntos
80 % puntos de luz 20 % tomas de corriente3 puntos


Control del clima
CronotermostatoUno en el salón1 punto
Zonificando la vivienda en un mínimo de dos zonas2 puntos
Zonificando la vivienda por estancias3 puntos


Programaciones
Posibilidad de realizar programaciones horarias sobre los equipos controladosNo-
Sí2 puntos
Gestor energéticoNo-
Sí2 puntos


Interfaz de usuario
Consola o equivalenteNo-
Sí2 puntos
Control telefónico bidireccionalSí1 punto
Interacción mediante SMS2 puntos
Equipo para control a través de internet o equivalenteNo-
Sí3 puntos


Dispositivos conectables a empresas suministradoras a través de redes de comunicación
Uno1 punto
Dos2 puntos
Tres o más3 puntos


Red Multimedia
Tomas satélite y tomas multimediaNo-
3 SAT + 3 multimedia2 puntos
3 SAT + 1 multimedia en cada estancia3 puntos
Punto de acceso inalámbricoNo-
Wifi1 punto

Tabla de ponderación sobre aplicaciones domóticas


Aplicación práctica

Se tiene una casa dotada de un sistema domótico con una serie de funcionalidades y dispositivos instalados como se muestra en la siguiente tabla:


FUNCIONALIDADDISPOSITIVOSPuntos
Intrusión- 2 detectores de presencia.- Sirena interior.
Alarmas técnicas- Detectores de inundación en baño, cocina y lavadero.- Detectores de incendios cada 30 m².
Simulación de presencia- Persianas motorizadas.
Videoportero- Sistema de videoportero instalado.
Control de iluminación- Regulación lumínica en salón y dormitorios.- Conexión/desconexión de luz en todos los accesos.
Control de clima- Cronotermostato.
Total de puntos Nivel domótico Número de aplicaciones cubiertas

A partir de las funcionalidades y dispositivos instalados, complete la tabla anterior para determinar el nivel domótico que posee esta vivienda en base a las tablas de puntuación establecida para cada funcionalidad.

¿Qué ocurriría si se obtiene para esta vivienda una suma equivalente al nivel mínimo pero únicamente el sistema hace uso de dos funcionalidades?

SOLUCIÓN

La tabla completada con los puntos que determina el nivel domótico de la vivienda quedaría de la siguiente forma:


FUNCIONALIDADDISPOSITIVOSPuntos
Intrusión- 2 detectores de presencia.1
- Sirena interior.1
Alarmas técnicas- Detectores de inundación en baño, cocina y lavadero.1
- Detectores de incendios cada 30 m².2
Simulación de presencia- Persianas motorizadas.2
Videoportero- Sistema de videoportero instalado.1
Control de iluminación- Regulación lumínica en salón y dormitorios.3
- Conexión/desconexión de luz en todos los accesos.2
Control de clima- Cronotermostato.1
Total de puntos14
Nivel domótico1
Número de aplicaciones cubiertas6

El total de puntos obtenidos es 14, por tanto, la vivienda estaría catalogada con Nivel 1 domótico (nivel mínimo) con 6 aplicaciones cubiertas.

Si la suma del nivel domótico equivale al Nivel 1 (nivel mínimo) pero no cumple el mínimo establecido de aplicaciones domóticas cubiertas, la vivienda sería catalogada como Nivel 1 ya que debe cumplir los dos requisitos conjuntamente, y por tanto, no sería considerado como sistema domótico.

3. Domótica e inmótica, campos de aplicación

La funcionalidad de un sistema domótico, independientemente de todos los parámetros técnicos que rodean a una instalación domótica, se pueden clasificar en cuatro áreas de aplicación, estas cuatro áreas son las de ahorro energético, confort, seguridad, comunicaciones y accesibilidad.

Respecto a los sistemas inmóticos, se ha comentado con anterioridad que no es muy diferente respecto a los sistemas domóticos, siendo la gran diferencia entre ellas la orientación, funcionalidades y objetivo con el que se realiza su instalación. Un sistema inmótico está enfocado a edificios terciarios e industriales y dependiendo de la actividad desarrollada en el edificio los sistemas de automatización serán diferentes y adaptados a las necesidades concretas.

El ámbito de aplicación de un sistema inmótico es su mayor singularidad respecto a las funcionalidades y ámbitos de aplicación obtenidos en un sistema domótico, siendo esta diferencia la clave para poder diferenciar una disciplina y otra. En los apartados siguientes se va a realizar una clasificación sobre los servicios y campos de aplicación disponibles en un sistema domótico orientado a la vivienda y un sistema inmótico orientado a edificios terciarios.


Nota

Muchas aplicaciones están asociadas entre sí, por ejemplo, el control de luminosidad puede estar dentro del área de confort, ahorro energético y seguridad como sistema de simulación de presencia.

La domótica ofrece un extenso abanico de posibilidades sobre la capacidad de instalar gran variedad de aplicaciones, dependiendo de la funcionalidad que se pretenda conseguir y establecer. Los campos de aplicación de un sistema domótico están orientados y clasificados en cuatro categorías: gestión energética, confort, seguridad y comunicaciones.


3.1. Gestión de la energía

La gestión energética consiste en administrar las energías utilizadas en la vivienda, en la que se incluyen tres factores fundamentales como son el ahorro energético, eficiencia energética y la generación de energía. Es necesario destacar que cuando se hace referencia a la gestión energética no se hacer referencia únicamente a la energía eléctrica, sino a todos los tipos de energía en un inmueble. Estos tres factores son llevados a cabo a través de la domótica, siendo las aplicaciones destinadas a la gestión energética una de las más trascendentales dentro de los sistemas domóticos:

1 Ahorro energético: corresponde a todas las aplicaciones domóticas que tienen como objetivo reducir el consumo energético evitando el derroche energético. Por ejemplo, dentro de esta categoría, se pueden encontrar aplicaciones de aviso cuando una o varias puertas y ventanas están abiertas y la calefacción de la vivienda se encuentra activa.

2 Eficiencia energética: corresponde a las aplicaciones que no reducen el consumo de energía pero consiguen el máximo aprovechamiento de dicha energía.

3 Generación de energía: aplicaciones integradas en viviendas que disponen de sistemas de generación eléctrica a través de energía solar fotovoltaica, existiendo la posibilidad de gestionar, controlar y monitorizar la producción de dicha electricidad.

En varias ocasiones para el ahorro energético no es necesario sustituir el equipamiento del hogar por otros elementos que consuman menos, sino que es necesario realizar una gestión eficiente. Un ahorro energético se puede conseguir de la siguiente forma:

1 Gestión eléctrica: a través de un sistema de control eléctrico que posibilita la gestión y control sobre los aspectos energéticos y eléctricos de la vivienda.

2 Climatización: controlar el sistema de aire acondicionado dependiendo de la temperatura existente en cada estancia de la vivienda.

3 Uso de energía renovable: energía primaria generada a partir de fuentes respetuosas con el medio ambiente como energía eólica, hidráulica y solar.


Ejemplos de aplicaciones de control automatizado sobre la climatización y gestión de energía (© Fotografía 1: PortoBay Hotels & Resorts; Fotografía 2: David McKelvey Vía Web - CC BY 2.0)

La gestión inteligente de la climatización e iluminación provocará significativos ahorros de energía en comparación con una vivienda convencional. El control sobre la vivienda debe regular el consumo de energía, dependiendo de las necesidades y la ocupación de cada estancia dentro de la vivienda, permitiendo al usuario conocer en tiempo real el consumo y gasto realizado.


Recuerde

Para realizar un ahorro energético dentro de una vivienda no es necesario sustituir obligatoriamente el equipamiento existente en la vivienda por otros equipos de menor consumo, la solución es realizar un control y gestión eficiente de la energía.

3.2. Gestión de confortabilidad

Una vivienda adecuada a las necesidades y requisitos del usuario permite la mejora en su calidad de vida. El control completo sobre la vivienda a través de un sistema domótico permite que las tareas rutinarias y repetitivas se lleven a cabo de forma automática, así como programar situaciones para que la vivienda esté completamente adaptada a las necesidades de cada usuario.

El aspecto referido al confort no se corresponde con subir y bajar persianas o encender y apagar luces, sino a poder realizar estas acciones desde cualquier localización dentro o fuera de la casa, de forma automática, sencilla y con total control sobre dichas acciones. Por ejemplo, conseguir un ambiente de confort a través de un sistema domótico o inmótico se establece mediante las siguientes aplicaciones de confort:

1 Control de la climatización ambiental.

2 Control de encendido y apagado de luces mediante programación, detectores de presencia, luz ambiental, horarios, etc.

3 Control de riego de forma automática.


Aplicaciones de confort dentro de un sistema domótico (© Fotografía 2: Jan Prucha Vía Web - CC BY-SA 3.0)

3.3. Áreas de seguridad

Los sistemas de seguridad en una vivienda domótica tienen como objetivo principal la protección de bienes y personas mediante la detección y la prevención en el interior y exterior del inmueble.

La protección del hogar se lleva a cabo a través del sistema domótico que tiene total conocimiento sobre los estados de ventanas, puertas y sensores instalados en la vivienda, y de manera eficiente, el sistema de protección programado controla toda esta información y tiene la capacidad de actuar de manera automatizada en caso de incidencia.

Un sistema de seguridad en términos globales está compuesto por tres aspectos diferentes de seguridad que normalmente están controlados por sistemas distintos. Estos tres aspectos de seguridad se definen a continuación:

1 Seguridad de personas: orientado a personas mayores y personas enfermas que les permite tener acceso mediante un pulsador de radiofrecuencia a servicios sanitarios, hospitalarios, policía, etc.

2 Seguridad de los bienes: acceso y control presencial, simulación de presencia y gestión de alarmas ante robos e intrusiones.

3 Averías: a través de sensores detectores de incendios, fugas de agua, gas y demás incidencias que permiten enviar una señal de alarma a la policía y cuerpo de bomberos por ejemplo.


Aplicaciones de seguridad integradas dentro de un sistema domótico (© Fotografía 1: Harrihealey02; Fotografía 2: BrokenSphere; Vía Web - CC BY-SA 3.0).


Nota

Un sistema domótico permite al usuario acceder a toda la información generada y recogida por el sistema de forma local o a distancia cuando se encuentra fuera de la vivienda, proporcionándole un completo conocimiento sobre la situación de seguridad en el inmueble.

3.4. Comunicaciones

Corresponde a las infraestructuras del hogar que deben estar presentes en todas las partes de la vivienda, ya que son las encargadas de interconectar la red domótica y permitir el control, tanto interno como externo del sistema. Aunque esta aplicación pueda resultar poco importante, sin ella no sería posible llevar a cabo el control del sistema a distancia y conocer el estado de cada una de las estancias del hogar mediante telegestión, aumentando la interactividad entre el usuario y la vivienda.


Un sistema domótico se diseña con el objetivo de que pueda ser accesible para cualquier persona y en cualquier entorno. Actualmente la domótica pretende conseguir la accesibilidad total, desarrollando sistemas adecuados a las capacidades y necesidades de todo tipo de usuarios, independientemente de aspectos como sexo, edad o grado de capacidad. Por ejemplo, actual-mente existen numerosos sistemas de accionamiento por voz que permiten ejecutar acciones mediante determinados comandos que proporcionan a la domótica un aspecto más humano con el alcance de las nuevas tecnologías a todas las personas.

A continuación, se muestra un resumen sobre algunas aplicaciones domóticas ordenadas según las categorías y subcategorías anteriormente mencionadas. Destacar que la siguiente tabla contiene algunos ejemplos de aplicaciones domóticas, en ningún caso se muestra la totalidad en cuanto a las aplicaciones que se pueden llevar a cabo en una vivienda.


Aplicaciones y categorías de un sistema domótico
AplicacionesPrimera subcategoríaSegunda subcategoríaEspecificación
Gestión energéticaAhorro energéticoAhorro eléctricoRacionalización de cargaApertura/cierre automáticoGestión de tarifa en horarios de tarifa reducidaAviso de ventanas y puertas abiertas con calefacción encendida
Ahorro de combustibleRegulación de la calefacción según temperaturaMonitorización del consumo de gas
Ahorro de aguaGrifos y duchas inteligentes
Eficiencia energéticaEficiencia eléctricaCorrector de factor de potenciaControl de generadores
Generación energéticaGeneración eléctricaGeneración eléctrica solar y eólica
Generación de calorControl sobre el calentamiento de agua con energía solar
Generación de aguaSistema automático de reciclaje de agua
ConfortControl de dispositivosControl de luminosidadRegulación lumínica ON/OFF en interiores y exteriores mediante sensoresRegulación lumínica lineal en interiores y exterioresConexión/desconexión de iluminación
Control de climaControl de refrigeración/calefacciónControl de humedad
Control de aberturasControl de persianas, toldos, cortinas y puertas
Control de riegoRiego automático por horarioRiego automático según humedad
Control ambienteControl de audio y video ambiente
Programación de escenasEscenas luminosas y de climaEscenas con aberturasEscenas multimedia
Sistema de apoyo de decisiones (DDS)PasivoEjemplo: software que indique datos meteorológicos para decidir una vestimenta adecuada
SeguridadSistema de prevenciónPrevención de intrusiónControl de acceso por código, huella digital o reconocimiento facialVideo portero y sistema de vigilancia
Prevención técnicaDetector de incendioVálvula de corte de gas y aguaMantenimiento de la alimentación en caso de falloSistema de luz de emergenciaSensores de viento y lluvia para cierre de ventanas
Simulación de presenciaRelacionada con la iluminaciónRelacionada con la monitorización de aberturasRelacionada con el encendido/apagado de circuitos
Sistema de aviso para resolución de problemasAviso de intrusiónAlarma con conexión central o comunitariaDetector de movimientoSirena interior y exteriorDetector de apertura de puertas y ventanasSensores de rotura de cristales
Otros avisosPulsadores de auxilioDetector de inundaciónDetector de fuga de gas
Aviso por problemas técnicosFallo en suministro eléctricoDetector de dióxido de carbono
ComunicaciónTelegestiónControl a distanciaControl remoto vía RF e infrarrojosControl vía internet y línea telefónicaControl vía celular SMS/MMS
Monitoreo a distanciaMonitoreo vía RF, infrarrojo, internet, línea telefónicaMonitoreo vía celular SMS/MMS
ConectividadRed LANCableada 100Mb/s, 1Gb/s, Fibra óptica
Red WifiProtocolo IEEE 802.11.X
VideoconferenciaSistema de video conferencia
AccesibilidadDeambulaciónMovilidadSistema de movilidad vertical y horizontal
Accesos automáticosApertura y cierre automático de puertas
IluminaciónEncendido de luces por presencia
AprehensiónAcción-ejecuciónAcción por vozAcción visual para sordomudos
LocalizaciónInformaciónInformación por voz y visual
ComunicaciónComunicaciónComunicación por voz y visual


Definición

Escena

Es el conjunto de acciones llevadas a cabo por ejemplo sobre aplicaciones de iluminación, motorización de persianas, toldos, alarmas de seguridad y riego, de forma agrupada y automatizada con tan solo pulsar un botón de control.


Actividades

12. ¿Cuáles son los campos de aplicación de los sistemas domóticos? ¿Qué objetivo tiene cada uno de estos campos de aplicación?

13. Indique las subcategorías en las que se divide cada campo de aplicación domótico y ponga algún ejemplo o especificación para cada subcategoría.


Aplicación práctica

Se desea realizar un proyecto de vivienda domótica en la que los usuarios quieren implantar aplicaciones en el área de confort.

Las aplicaciones que se deben instalar vienen dadas por las necesidades y requisitos impuestos por los usuarios y que se muestran a continuación:

1 Dentro de las aplicaciones de confort disponibles, desean actuar sobre las aplicaciones de iluminación, control de clima, riego del jardín y abertura de toldos dentro de la subcategoría de control de dispositivos.

Indique las aplicaciones domóticas que se deben instalar en la vivienda, definiendo la especificación de los elementos que se deben integrar en el sistema utilizando la tabla de aplicaciones domóticas mostrada en este apartado.

SOLUCIÓN

Las aplicaciones referentes al área de confort y las especificaciones requeridas que se desea instalar en la vivienda son:

1 Aplicaciones de confort: realizar el control sobre el sistema de iluminación, control de clima, riego del jardín y abertura de toldos corresponde a la primera subcategoría de control de dispositivos. Dentro de esta subcategoría se elegirán las siguientes aplicaciones según los requisitos impuestos por el usuario:Control de luminosidad: para el control sobre todos los dispositivos lumínicos de la vivienda y que consta de las siguientes especificaciones:Regulación lumínica ON/OFF y lineal de interiores/exteriores.Desconexión y conexión de iluminación automática.

2 Control de clima: para controlar y automatizar el sistema de calefacción y refrigeración en la vivienda. Consta de las siguientes especificaciones:Control de refrigeración y calefacción.Control de humedad.

3 Control de riego: para automatizar la ejecución de riego sobre el jardín de la vivienda. Cuenta con las siguientes especificaciones:Riego automático del jardín programado en base a un horario.Riego automático del jardín según humedad.

4 Control de aberturas: para toldos, ejecutando las acciones de abrir/cerrar de manera automatizada.

3.5. Campos de aplicación de un sistema inmótico

La mayoría de sistemas electrónicos instalados en edificios industriales o terciarios están calificados de ineficientes, es decir, estos sistemas generan gastos económicos y medioambientales innecesarios en recursos energéticos, eléctricos, hidráulicos, etc. La necesidad de llevar a cabo una gestión técnica sobre las instalaciones tendrá como resultado la optimización de recursos en el edificio, aportará comodidad a los usuarios y sus trabajadores. Los sistemas de gestión y control inmótico dentro de un edificio terciario se divide en dos sistemas principales interrelacionados, como se muestra a continuación:

1 Administración del edificio: corresponde a los sistemas de gestión, control y prestaciones que el edificio aporta a los usuarios en aplicaciones referentes a seguridad, alarmas, climatización y control de acceso.

2 Administración de oficinas: incluye los equipos que realizan una labor de automatización dentro del ámbito de trabajo como iluminación, ventilación y control de persianas.

En la siguiente tabla se muestran algunos ejemplos de ámbitos de aplicación que ofrecen un sistema inmótico.


Resumen de aplicaciones de un sistema inmótico
Subsistemas inmóticosAplicación
Control de accesos- Tarjetas magnéticas personalizadas.- Monitorización del estado de cada estancia mediante cámaras y sensores de presencia.- Almacenamiento de los accesos en bases de datos.
Control de iluminación- Sensores de luz exteriores y regulación de luz interior.- Sensores de presencia que enciendan las luces.- Programaciones basadas en los horarios, por ejemplo, días laborales y festivos.- Creación de escenas, por ejemplo para reunión con clientes, reunión con proveedores, proyección de imágenes.
Sistema de seguridad- Sensores de presencia e intrusión.- Activación de la alarma al abandonar la estancia en caso de intrusión y aviso en tiempo real.
Alarmas técnicas- Alarmas de inundación, humos, incendios.- Supervisión del cuadro eléctrico.- Aviso de fallo en el puesto de control.- Monitorización de interruptores de planta y edificio.


Actividades

14. Defina algunos ejemplos de aplicación sobre un sistema domótico instalado en un edificio.

15. Busque en internet algún ejemplo de aplicaciones inmóticas en un complejo hotelero e indique las prestaciones que el sistema ofrece al usuario.

Ejemplo de sistemas inmóticos

A continuación se describen tres ejemplos sobre tipos de edificios en los que se instala un sistema inmótico y las posibles aplicaciones inmóticas que se pueden llevar a cabo en diferentes tipos de edificios como centros de ocio, gimnasios y complejos hoteleros.

Centros de ocio, restauración y cines

Un sistema de control en este tipo de edificios tiene cuatro objetivos fundamentales:

1 Seguridad en el edificio ante intrusiones ajenas, alarmas técnicas, inundaciones y escapes de gas.

2 Mantenimiento del complejo, cuadros eléctricos, control de luminarias y alarmas técnicas.

3 Ahorro energético con la gestión de la iluminación y climatización.

4 Sistema de control que facilita la gestión del edificio y gestión del personal.


Ejemplo de control de iluminación en un centro de ocio

Gimnasio

Un sistema de control debe gestionar los siguientes parámetros:

1 Climatización, iluminación y control de la calidad del aire.

2 Temperatura del agua.

3 Control de acceso y facturación de usuarios y del personal.


Ejemplo de control de iluminación en un gimnasio (© Fotografía: localfitness.com.au Vía Web - CC BY-SA 3.0)

Complejos hoteleros

Hay que diferenciar los sistemas de control en dos tipos de zonas dentro del hotel, las zonas comunes y las habitaciones.

Para las zonas comunes es necesario establecer el siguiente control:

1 Cuadros eléctricos, control de iluminación y alarmas.

2 Control sobre los sistemas de ventilación y climatización.

3 Control de ascensores.

4 Medición de consumos.

Para las zonas correspondientes a las habitaciones es necesario establecer el siguiente control:

1 Control de acceso.

2 Control de presencia.

3 Control del clima y servicios de limpieza.

4 Control del sistema de televisión.


Ejemplo de panel de control integrado en un sistema inmótico para una habitación hotelera

4. Componentes de un sistema de control

El sistema de control es el encargado de gestionar y gobernar una vivienda o edificio automatizado. Su comportamiento es similar al cerebro humano, aunque el grado de inteligencia de un sistema de control artificial es muy inferior al de un cerebro humano, existen similitudes en cuanto al funcionamiento y control sobre el sistema inteligente. Un sistema de control se define como un sistema, integrado en un determinado escenario dinámico, capaz de realizar acciones, dependiendo de unas señales de entrada variables y modificando un conjunto de variables de salida, permitiendo al usuario actuar sobre dicho sistema y modificar mediante variables de tipo consigna su comportamiento. En una vivienda o edificio automatizado se tendrían los componentes que se describen a continuación:

1 Unidad central: por ejemplo sería un ordenador, encargado de gestionar toda la información procedente del sistema y gestionar su funcionamiento. Suele tener interfaces de usuario necesarios para representar toda la información procedente del sistema como por ejemplo: pantallas informativas, gestión de control, visualizadores de información, teclado para interactuar o monitor de control. A través de estos interfaces el sistema permite monitorizar y controlar los diferentes dispositivos y subsistemas que componen el sistema domótico o inmótico haciendo uso de un dispositivo denominado controlador. En la siguiente imagen se puede observar los componentes de un sistema de control domótico e inmótico, así como su interconexión de forma generalizada:La unidad central establece una comunicación bidireccional con los sensores, actuadores e interfaces del sistema, en la que se intercambia la información necesaria para realizar el control, gestión y ejecución de acciones sobre los diferentes elementos.

2 Señales de entrada: procedentes de los sensores instalados en el sistema y que envía información sobre determinados comportamientos y estados producidos en la instalación.

3 Señales de salida: son transmitidas por la unidad central a los actuadores y que determinarán las acciones que deben llevar a cabo dentro del sistema, como por ejemplo, encender/apagar y subir/bajar algún elemento físico.

4 Autómata programable: son sistemas con capacidad de integración dentro del sistema domótico e inmótico y ser controlados a distancia.

5 Sistema de comunicación: es el encargado de establecer la comunicación entre los diferentes componentes del sistema.

6 Unidad de alimentación: unidad encargada de suministrar energía a 220 V y 50 Hz al conjunto de componentes activos de la red domótica o inmótica como son los sensores, nodos, actuadores, etc.


Recuerde

Los interfaces del sistema permiten monitorizar, controlar y gestionar los dispositivos y subsistemas que componen el sistema automatizado.

Preinstalación domótica

Para evitar obras de adaptación, la guía BT-51 recomienda realizar la preinstalación sobre la vivienda referente a las cajas y armarios de distribución general, así como al punto de acceso de usuario (PAU).


La preinstalación y distribución de la instalación domótica dentro de una vivienda comienza desde la caja de distribución general donde se ubicarán los elementos de protección eléctrica y control. A partir del cuadro de distribución, se llevará a cabo el tendido del cableado que conectará todos los dispositivos que integran la instalación, incorporando si fuese necesario y en función de las dimensiones de la instalación, pequeños cuadros de registros de distribución intermedios como se muestra a continuación.

Caja de distribución general

En los sistemas centralizados el nodo de control en conjunto con su dispositivo de alimentación, se instalará en el cuadro general de distribución junto a los aparatos de protección de la instalación eléctrica. Es necesario instalar una caja de al menos 24 módulos por cada 100 m2 de superficie de vivienda. En viviendas o edificios con más de una planta se debe instalar un cuadro de protección y control por cada una de las plantas.


Pequeños cuadros de distribución

En sistemas distribuidos es posible que sea necesario instalar pequeños cuadros de distribución ubicados en lugares intermedios de la vivienda. Las cajas de registro para el sistema domótico se utilizarán para realizar empalmes y derivaciones sobre el cableado del sistema domótico. Además, se debe instalar una canalización independiente entre las cajas de registro específicas de la instalación domótica.



Nota

Para realizar la instalación de un sistema domótico o inmótico, primero hay que llevar a cabo una preinstalación del sistema que facilite la instalación del sistema mediante cajas de distribución general, acceso y registro.


Actividades

16. ¿Qué función tiene la unidad central dentro de un sistema automatizado? ¿Para qué se utiliza el interfaz?

17. ¿Para qué sirve la caja de distribución general? ¿Qué dispositivos se integran en ella?


Aplicación práctica

Se va a instalar un sistema automatizado dentro de un edificio con el objetivo de proporcionar una serie de aplicaciones sobre seguridad y confort. Para realizar la instalación, primero se deberá conocer la estructura del sistema, así como la interconexión de sus componentes de forma generalizada a través de un esquema básico de conexión.

Este sistema automatizado debe incorporar los componentes que se muestran en la siguiente tabla:


TecladoUnidad de alimentaciónLámpara
MicrocontroladorBombillas halógenasActivar/desactivar aparato eléctrico
Encender/apagar luzVisualizadorSensor de movimiento
Sensor de temperaturaAire acondicionadoPantalla LCD

A partir de los componentes del sistema, complete el esquema que se muestra a continuación realizando las siguientes actividades:

1 Colocar cada componente en su lugar correspondiente dentro del esquema, dependiendo si es un sensor, actuador, etc.

2 Dibujar la conexión que debe establecerse entre los diferentes componentes del sistema teniendo en cuenta el sentido de la comunicación establecida.


SOLUCIÓN

Se coloca cada componente de la tabla según su tipo y funcionalidad:

1 Sensores (señales de entrada): sensor de movimiento y sensor de temperatura.

2 Actuadores (señales de salida): actuador para activar/desactivar un apartado y actuador para encender/apagar la luz.

3 Unidad central: microcontrolador encargado del control y gestión.

4 Interfaces: teclado, visualizador y pantalla LCD.

5 Unidad de alimentación encargada del suministro eléctrico.

6 Elementos: aire acondicionado y lámpara.

El esquema completo con cada uno de sus componentes y la interconexión establecida entre los mismos quedaría de la siguiente manera:


5. Elementos y dispositivos de los sistemas domóticos e inmóticos

Para el proceso de automatización de viviendas y edificios es necesario controlar y detectar los parámetros y señales, tanto analógicas como digitales que se desean automatizar. Para realizar la implementación de un sistema inteligente, la domótica e inmótica utiliza multitud de elementos y dispositivos que son distribuidos a lo largo de la instalación, dependiendo de las necesidades y funcionalidades requeridas. Los componentes habituales dentro de un sistema automatizado son los sensores, actuadores, controladores, dispositivos de comunicación y elementos auxiliares e interfaz.


Estos elementos pueden encontrarse separados físicamente en varios dispositivos o encontrarlos juntos dependiendo de las soluciones de cada fabricante, por ejemplo, se encuentran dispositivos que pueden actuar como controladores, sensores y actuadores al mismo tiempo, ya que disponen de la inteligencia necesaria para mediar una variable física, procesarla y actuar.


Nota

Normalmente, los dispositivos son diseñados de forma separada para aportar mayor flexibilidad y menor coste a la hora de integrarlos en una vivienda o edificio.

A continuación, se analizarán los elementos y dispositivos más habituales en los sistemas domóticos e inmóticos.

5.1. Sensores

Los sensores son los denominados dispositivos de entrada, es decir, son los dispositivos encargados de proporcionar información sobre los diferentes parámetros dentro de la instalación inteligente, como por ejemplo, parámetros de temperatura, climatización, escape de agua, gas, etc.

El funcionamiento de un sensor consiste en convertir una magnitud física de entrada en una señal eléctrica a su salida y transmitir esta información a la unidad de control del sistema. Se puede denominar sensor a los dispositivos que estén compuestos por las siguientes tres etapas:

1 Etapa transductor: convierte las variaciones físicas captadas en magnitudes de señal.

2 Etapa de acondicionamiento de señal: regula y adapta la señal captada por el transductor para la etapa de salida.

3 Etapa de salida: tiene como misión adaptar la señal recibida y enviarla a la unidad de control.

Los sensores más usados frecuentemente dentro de los sistemas domóticos e inmóticos son los siguientes:

1 Sensores de temperatura interior para medir la temperatura en la estancia, sensor de temperatura exterior y termostato ambiental interior.


Termostato para la medición de temperatura

1 Sondas detectoras de humedad tanto exterior como interior en la vivienda, detectores de fugas de gas y agua.


Sensores de gas

1 Detector de humo/incendio, detector por radiofrecuencia para avisos sanitarios y detectores de presencia.

5.2. Actuadores

Los actuadores son los dispositivos encargados de realizar el control sobre algún elemento del sistema domótico o inmótico, como por ejemplo, motores de apertura y cierre de puertas y ventanas, electroválvulas sobre el suministro de agua y gas, reguladores de luz, así como dispositivos de alarma.

Los actuadores son los elementos de salida que utiliza el sistema para modificar el estado de determinados equipos e instalaciones. Los actuadores más utilizados en instalaciones domóticas e inmóticas clasificados según el tipo de entrada son los siguientes:

1 Analógicos: la señal de salida varía en el tiempo, tomando un valor de tensión o corriente normalizado, son utilizados para la regulación y el control.

2 Digitales: proporcionan señal de salida codificada en impulsos, utilizados para conocer parámetros establecidos por el usuario en una pantalla digital.

3 Todo o nada: actuadores con un relé interno (actuador más extendido) basado en el funcionamiento con dos únicas posiciones, por ejemplo posiciones abierto/cerrado.

Los actuadores más comunes utilizados dentro de un sistema domótico e inmótico son los siguientes:

1 Relés de actuación o contactores (activación/desactivación de electrodomésticos), motores, variadores para motores y electroválvulas.

2 Actuadores de tipo electrohidráulicos y electroneumáticos.

3 Reguladores/activadores de luz, motores para movimiento de persianas y sirenas para aviso de alarmas.


Conjunto de actuadores disponibles en el mercado para sistemas domóticos e inmóticos


Recuerde

Los sensores son los dispositivos de entrada que proporcionan información sobre los distintos parámetros del sistema y los actuadores son los encargados de realizar el control y accionamiento sobre determinados elementos.


Actividades

18. Indique los dispositivos que componen un sistema domótico.

19. ¿Qué es un sensor? ¿Y un actuador?

20. Indique algún ejemplo de sensores y actuadores utilizados en los sistemas domóticos e inmóticos.

5.3. Controladores

Es denominado como la unidad central dentro del módulo de control en un sistema domótico o inmótico. Su función es recibir la información que proviene de los demás componentes del sistema, controlar y gestionar dicha información y posteriormente enviar las órdenes al resto de módulos o dispositivos.

Además de esta función, el controlador es el encargado de establecer la comunicación con el usuario a través de teclados, teléfonos, ordenadores o pantallas táctiles. Existen diferentes tipos de controladores en función de las necesidades y características deseadas en la instalación, diferenciando dos tipos de unidad central o controlador como se muestra a continuación:

1 Central de control específica: son diseñadas para una funcionalidad específica, contienen un programa de control predeterminado e invariable, es decir, no puede realizar funciones distintas a las preprogramadas.

2 Módulos lógicos y autómatas programables (PLC): estos dispositivos no son específicos para realizar el control del sistema pero pueden ser programados para el control del sistema dependiendo de su función y aplicación.

Los controladores gestionan todos los estados de cada dispositivo y no todas son iguales, dependerá del tipo de sistema domótico elegido para la instalación, como puede ser basados en corrientes portadoras, basados en autómatas programables, sistemas domóticos inalámbricos o basados en protocolo estándar. En definitiva, el módulo de control es la parte más importante del sistema, ya que todas las conexiones eléctricas, electrónicas e informáticas que componen el sistema están directamente relacionadas con este módulo de control.


Unidades de control utilizadas en un sistema domótico e inmótico (© Fotografía: Stehfun Vía Web - CC BY-SA 3.0)

5.4. Dispositivos de comunicaciones

El bus de comunicación es el medio de transmisión por el que se transporta toda la información del sistema entre los diferentes componentes de la red. Esta comunicación se puede realizar a través de diversas tecnologías e infraestructuras de comunicación como son:

1 Cableado propio del sistema independiente de la red eléctrica por ejemplo.

2 Redes de otros sistemas como son: red eléctrica o red de telefonía.

3 Comunicación de forma inalámbrica.

Los sistemas de control domóticos interactúan con los demás componentes y módulos instalados dentro del sistema a través de un protocolo de comunicación.

Un protocolo de comunicación es el procedimiento utilizado por los sistemas que componen la red domótica que, permite establecer la comunicación entre todos los dispositivos controladores. Existen protocolos de tipo abierto y uso libre para todos, protocolos bajo licencia y protocolos propietarios para uso exclusivo del fabricante o propietarios. Elegir un protocolo determinado dependerá de las características y necesidades de nuestro sistema inteligente, siempre buscando el mayor grado de adaptación del sistema a nuestros requisitos, podrán ser:

1 Protocolos de comunicación estándar: utilizado ampliamente por diferentes empresas que fabrican productos compatibles entre sí, como por ejemplo:X-10, EHS (European Home System), KNX/EIB (European Installation Bus), LongWorks, CEBus y BatiBus.

2 Protocolos de comunicación propietarios: son los desarrollados por una empresa solo son capaces de comunicarse entre sí, como por ejemplo:Vivimat+, Cardio, PlusControl, Domaike, Creston, entre otros.

Dentro de la variedad de protocolos de comunicaciones existentes, este manual se centrará de forma más detallada y profunda en los sistemas basados en el protocolo X-10 para corrientes portadoras y en el protocolo de bus KNX/EIB, ya que es el más extendido y de mayor uso dentro de sector domótico e inmótico. Un sistema domótico e inmótico tiene la capacidad de establecer una comunicación con el usuario, de tal manera, que el usuario puede interactuar de forma remota con los dispositivos instalados como por ejemplo, recibiendo SMS al teléfono móvil como aviso de alerta, conocimiento sobre el estado de la vivienda y actuando de forma remota encendiendo o apagando la calefacción.

Para realizar esta comunicación exterior, existen dispositivos denominados pasarelas residenciales. La función de las pasarelas residenciales es establecer la conectividad completa entre las viviendas y el exterior, permitiendo de esta manera al usuario conectarse al sistema y realizar el control sobre el mismo de forma remota.


Nota

Un dispositivo pasarela residencial permite al usuario actuar de manera bidireccional con el sistema, es decir, el usuario puede tanto enviar como recibir información procedente del sistema.

5.5. Elementos auxiliares y de interfaz

Los periféricos de comunicación son el conjunto de componentes que permiten informar al usuario sobre las acciones, ejecuciones, configuración y eventos acontecidos dentro del sistema. La comunicación con el sistema se puede realizar a través de periféricos basados en comunicación inalámbrica o por cableado.

Un interfaz es un dispositivo como por ejemplo un teléfono móvil, pantalla y ordenador que muestra toda la información del sistema y que permite al usuario interactuar de manera eficaz con el sistema. La tecnología ofrece diversas maneras de realizar esta interacción de manera sencilla. Por ejemplo, existen interfaces para personas mayores o discapacidad con uso muy intuitivo y fácil que permiten a este tipo de usuarios comunicarse con el sistema automatizado.

Los elementos auxiliares y de interfaz más comunes son los siguientes:

1 Luces de alarma, dispositivos de telefonía móvil, pupitres de mando para sistemas inmóticos, teclados, mandos a distancias y botoneras.

2 Pantallas informativas, pantallas táctiles, visualizadores y PC.


Ejemplo de interfaz de usuario para el control del sistema automatizado (© Fotografía: Domoalert Smart Life Quality Vía Web - CC BY-ND 2.0)


Actividades

21. ¿Qué es un controlador? ¿Qué funciones tiene dentro de un sistema automatizado?

22. Defina el término protocolo de comunicación.

23. Indique algún ejemplo de interfaz de usuario utilizadas en sistemas domóticos e inmóticos.


Ejemplo

Se dispone de una instalación compuesta por una serie de dispositivos que permiten establecer funciones domóticas dentro de una vivienda. Los dispositivos y elementos que integran el sistema son los siguientes:

1 Controlador del sistema.

2 Sensor de gas, humo en la cocina y sensor de movimiento en el salón.

3 Actuador de persianas y electroválvula para el control del riego en el jardín.

4 Interfaces mediante mando a distancia y PC.

Los sensores son los encargados de detectar posibles incidencias de gas, humo en la cocina, mientras que el sensor de movimiento detecta si hay o no presencia de personas en el salón. Los sensores envían señales de información al controlador del sistema que ordenará la ejecución de acciones a los actuadores.

Los actuadores como la electroválvula abre/cierra el paso de agua para el riego del jardín, mientras que el actuador de persianas abre/cierra las persianas, dependiendo de la orden recibida.

El usuario interactúa con el sistema a través del mando a distancia que le permite por abrir y cerrar las persianas. Por ejemplo, el PC puede ser utilizado por el usuario para realizar la programación a una hora concreta la activación del riego en el jardín durante un tiempo determinado.

La estructura del sistema domótico e inmótico así como los dispositivos de los que está compuesto se muestra en la siguiente imagen:



Aplicación práctica

Se desea realizar una instalación domótico en una vivienda compuesta por tres dormitorios, un aseo y cuarto de baño, salón, comedor, cocina, terraza exterior, vestíbulo y pasillos de acceso a las habitaciones. Todo el sistema es gestionado por un controlador dentro de la unidad de control. Los requisitos y aplicaciones necesarias que se deben incluir en la instalación para alcanzar el Nivel 1 (mínimo), es decir, la lista de necesidades y elementos que se desean controlar dentro de la casa son:

1 Dormitorios: (1) control de persianas con pulsador, (2) activación calefacción auto-mática, (3) encendido de luz por movimiento.

2 Pasillos y vestíbulo: (3) encendido de luz por movimiento.

3 Cocina: (4) humo, (5) incendio, (6) activación lavavajillas, (7) inundación, (8) aviso sonoro en caso de incidente por humo, incendio o inundación.

4 Salón y comedor: (2) activación de calefacción automática, (1) control de persianas con pulsador, (3) encendido de luz por movimiento.

5 Baño y aseo: (7) inundación, (2) activación de calefacción automática.

6 Terraza exterior: (9) activación automática de luces.

La distribución de las aplicaciones (indicadas por la asignación de un número) en la vivienda se muestra en el siguiente plano:


Además, la instalación debe permitir interactuar al usuario con el sistema a través de una consola, pulsadores, mando a distancia y mediante el teléfono móvil estableciendo así la comunicación de forma local e inalámbrica.

Identifique cada una de las partes y elementos que componen el sistema dependiendo de las necesidades descritas anteriormente, por tanto, se deberán elegir los dispositivos adaptados a cada aplicación. La lista de elementos disponibles para cubrir nuestra instalación son los siguientes:


LISTA DE ELEMENTOS
Sirena interiorDetector de humoDetector de incendio
Detector de movimientoActivador luces terrazaMotor movimiento de persianas
Teléfono móvilMando a distanciaRelé para electrodomésticos
PulsadorConsolaDetector de inundación
Termostato climatizaciónActivador de luces en interior

Complete la siguiente tabla clasificando cada uno de los elementos anteriores según el tipo de dispositivo (sensores, actuadores, interfaz), indicar su función/aplicación dentro del sistema según los requerimientos expuestos anteriormente y el número de aplicación al que corresponde cada dispositivo:


SENSORES
DispositivoFunción/AplicaciónN.º
Detector de humo
Detector de incendio
Detector de movimiento
Detector de inundación
ACTUADORES
Sirena interior
Activador luces terraza
Motor movimiento de persianas con pulsador
Termostato climatización
Relé para electrodomésticos
Activador de luces interior
INTERFAZ
Pulsador
Mando a distancia-
Consola-
Teléfono móvil-

Complete el siguiente esquema que describe la estructura del sistema y clasificando los dispositivos que lo componen. Tenga en cuenta que se tienen interfaces que se comunican de forma inalámbrica y por cableado.


SOLUCIÓN

La clasificación de los elementos que componen el sistema dependiendo de su función quedaría de la siguiente forma:


SENSORES
DispositivoFunción/AplicaciónN.º
Detector de humoEnvía información al controlador en caso de humo4
Detector de incendioEnvía información al controlador en caso de incendio5
Detector de movimientoEnvía señal al controlador para el encendido de luces3
Detector de inundaciónEnvía información al controlador en caso de inundación7
ACTUADORES
Sirena interiorAviso de alarma en caso de recibir señal de incendio, inundación o humo8
Activador luces terrazaEnciende las luces de la terraza de forma programada y automáticamente9
Motor movimiento de persianas con pulsadorEjecuta la acción de abrir/cerrar persiana cuando el usuario active el pulsador1
Termostato climatizaciónActiva la calefacción según la temperatura programada2
Relé para electrodomésticosEnciende/Apaga los electrodomésticos de forma programada y automática6
Activador de luces interiorEnciende las luces cuando el sensor de movimiento envía señal3
INTERFAZ
PulsadorUsuario pulsa par realizar una acción1
Mando a distanciaControl de los dispositivos a distancia-
ConsolaControl manual del sistema-
Teléfono móvilControl a distancia del sistema-

El esquema que define la estructura del sistema domótico según la clasificación de los dispositivos que lo componen sería la siguiente:


6. Sistemas por corrientes portadoras

Los sistemas de corrientes portadoras se sitúan dentro de las tecnologías denominadas Power Line Comunications (PLC) y tiene como característica fundamental la utilización de la red de distribución eléctrica de baja tensión como medio de transmisión de datos. Existen diferentes fabricantes que adoptan sistemas basados en corrientes portadoras, llevando a cabo la estandarización usando el sistema X-10 que permite compatibilizar dispositivos de diferentes fabricantes.

6.1. Características del estándar X-10

El estándar X-10 es uno de los protocolos utilizados en aplicaciones domóticas más antiguos, fue desarrollado durante los años 1976 y 1978 por la compañía Pico Electronics LTD en Escocia. Este protocolo surgió con el objetivo de implementar un circuito con la capacidad de ser controlado remotamente. A continuación, se muestran las principales características de este protocolo:

1 Es un sistema descentralizado, configurable y no programable.

2 Fácil y sencilla instalación, conectar y funcionar.

3 Facilidad de manejo por parte del usuario y fácil ampliación.

Aplicaciones

La extensa gama de productos permite aplicaciones muy diversas adaptadas a las necesidades establecidas en los campos de:

1 Seguridad: intrusión, fugas de gas, inundaciones, incendio, alarma médica y simulación de presencia.

2 Confort: control centralizado/descentralizado de iluminación, persianas, mando a distancia, audio y vídeo, gestión a través de PC.

3 Ahorro energético: programación nocturna y optimización de recursos.

4 Comunicación: control telefónico remoto y control telefónico bidireccional.

Componentes básicos

Un sistema basado en corrientes portadoras está formado por un dispositivo emisor que por medio de la red eléctrica envía un datagrama hacia un dispositivo receptor, siendo el dispositivo receptor el encargado de llevar a cabo la orden recibida. Cada dispositivo posee su código de identificación dentro de la red, es decir, todos los dispositivos que componen el sistema conocen el destino del datagrama que se está transmitiendo por la red eléctrica.


Módulos de control X-10 para realizar el control lumínico


Recuerde

Un sistema basado en el estándar X-10 se caracteriza por su facilidad de instalación, los dispositivos se conectan a la red y se configuran de forma sencilla para su funcionamiento.

6.2. Topología

Los sistemas de corrientes portadoras se caracterizan por ser sistemas descentralizados, donde los distintos elementos que componen el sistema se conectan a la instalación eléctrica sin necesidad de utilizar ninguna herramienta específica de programación para cada dispositivo.

Cabe destacar que aunque se han definido los sistemas basados en corrientes portadoras como sistemas descentralizados, existe la posibilidad de utilizar controladores que administren y gestionen determinadas áreas del sistema.


A un sistema básico basado en corrientes portadoras se le pueden añadir grados de complejidad, como por ejemplo, añadiendo emisores con temporización para desconectar y conectar cargas dependiendo del tiempo establecido, añadiendo sensores de movimiento, sensores para el nivel de luminosidad o controladores más complejos programados con macros.


Definición

Macros

Consisten en una serie acciones que se ejecutan secuencialmente una detrás de otra y que son programadas a través de los controladores.

El protocolo X-10 permite el control remoto y accionamiento a distancia de varios receptores eléctricos, desde uno o varios puntos y funcionando en redes de corriente alterna monofásica y trifásica. La comunicación está basada en enviar un código de señal de baja tensión de forma superpuesta a la señal de red eléctrica mediante transmisores X-10. Todos los receptores tienen la capacidad de leer esta señal pero únicamente responderá el receptor al que va dirigido el mensaje gracias a la dirección identificativa asignada a cada dispositivo.


Actividades

24. ¿Qué característica fundamental tienen los sistemas basados en corrientes portadoras?

25. Elabore un esquema gráfico que represente la topología de un sistema basado en corrientes portadoras.

6.3. Funcionamiento

La información se transmite mediante pulsos de 120 KHz superpuestos a la señal de red eléctrica. El transmisor X-10 controla los pasos por cero de la señal senoidal de 50 Hz correspondiente a la señal de red eléctrica y un instante después inserta el pulso de 120 KHz. La velocidad de transmisión X-10 suele estar entre el rango de 50 bits/s y 60 bits/s. Todos los transmisores y dispositivos X-10 tienen en común la característica de estar sincronizados al paso de cero de la señal eléctrica. Esta característica tiene como objetivo sincronizar todos los receptores y transmisores a través de una única conexión física como es la línea de red eléctrica. Cuando hay más dispositivos que usan la misma frecuencia para realizar la comunicación (433,92 MHz) puede producirse una distorsión de la señal. Los dispositivos que pueden influir en la calidad de comunicación y funcionamiento son los teléfonos inalámbricos, altavoces inalámbricos e interfonos inalámbricos.

Formato del datagrama estándar X-10

El protocolo X-10 realiza la transmisión de señales y comunicación median-te un código binario (conjunto de bits) denominado tramas. Existen dos tipos de códigos X-10, las tramas estándar (11 ciclos) y las tramas extendidas (27 ciclos).


Nota

El bit menos significativo (LSB) dentro de un número binario es el bit que se encuentra más a la derecha, es decir, el bit situado en el extremo derecho.

Este manual se va a centrar nuestro estudio en la trama estándar, analizando su composición y los tres códigos de información en los que se divide, que son los siguientes:

1 Código de inicio: representado en los dos primeros ciclos, siempre tiene el valor 1110.

2 Código casa: representado por los siguientes cuatro ciclos, compuesto por 4 bits.

3 Código unidad o función: representado por los siguientes cinco ciclos, compuesto por 5 bits.


A continuación, se muestran dos tablas que contienen los posibles valores para el código casa y el código unidad o función:




Nota

La PDU (Unidad de Datos de Protocolo) realiza el intercambio de datos en la red dentro de su arquitectura de interconexión.

Para conseguir mayor fiabilidad en el envío de códigos se transmite dos veces cada uno de los bloques de información. Como norma establecida, se debe establecer un tiempo de espera de seis pasos por cero (equivalente a tres ciclos de la señal de red) para que el receptor procese los datos en cada par de bloques de información enviados, excepto para funciones de regulación de intensidad que se transmiten de forma continua sin separación entre códigos.



Actividades

26. Dibuje el formato de datagrama para el estándar X-10 e indique brevemente sus características.

27. ¿Cuántos ciclos son necesarios para realizar una transmisión X-10? Razone su respuesta.


Ejemplo

Se va a desarrollar un ejemplo a partir de las tablas que contienen los códigos X-10 de dirección de casa y control, en el cual, se va a elaborar el código correspondiente (código inicio + código casa + código unidad) para la activación de la dirección de casa A y dirección de unidad 2 (A2 ON) en el que se debe incluir lo siguiente:

1 Indicar el número de bits para cada parte del código.

2 Indicar el número de ciclos para cada parte del código, número de ciclos para una trama y el número de ciclos necesarios para transmitir el código A2 con fiabilidad.

3 Indicar el tiempo que se tarda en enviar el código A2 ON de activación.

Se comenzará indicando el número de bits para cada una de las partes en que se divide una trama:

Código inicio= 4 bits; código casa= 4 bits; código unidad= 5 bits.

El código obtenido a partir de las tablas para la activación de A2 ON sería el siguiente:


El código inicio es invariable, siempre vale 1110, el código correspondiente a la casa A es 0110 y el código de unidad 2 es 1110 con el sufijo igual a 0 porque en este caso el comando es de tipo unidad (si fuera comando tipo función su valor sería 1).

Respecto al número de ciclos sería:

1 Código inicio = 2 ciclos; código casa = 4 ciclos; código unidad = 5 ciclos.

2 Número de ciclos = 11 (1 trama tiene 11 ciclos).

3 Por fiabilidad, la trama se envía doble, por tanto, se tendrían 22 ciclos en total.

Para calcular el tiempo se tendrá en cuenta que cada ciclo equivale a 1/50 Hz = 20 ms, por tanto, el tiempo total para enviar el código A2 ON de activación sería:

1 Tiempo total = 11 ciclos/trama x 20 ms/ciclo x 2 tramas = 0,44 s.


Aplicación práctica

Se necesita realizar la transmisión de comandos sobre un sistema X-10 a partir de las tablas que contienen los códigos de inicio, casa y unidad/función.

Los cuatro códigos (tramas) que se deben implementar son los siguientes:


Código de unidadCódigo de función
Código 1B4 ONEncender
Código 2C4 ONApagar
Código 3E6 ONAtenuar intensidad
Código 4H2 ONApagar todas las luces

A partir de las tablas de comunicación X-10 realizar las siguientes actividades:

1 Complete la tabla que se muestra a continuación indicando el valor de cada una de las tramas correspondientes a los cuatro códigos anteriores. CÓDIGO UNIDADCódigo inicioCódigo casaCódigo unidad |SufijoB4 ONC4 ONE6 ONH2 ONCÓDIGO FUNCIÓNCódigo inicioCódigo casaCódigo función |SufijoB4 EncenderC4 ApagarE6 Atenuar intensidadH2 Apagar todas las luces

2 Calcule el número de ciclos necesarios para transmitir el código completo B4 ON + Encender teniendo en cuenta el factor de fiabilidad en la comunicación y el espacio de pausa entre tramas que establece el protocolo X-10.

3 Calcule el tiempo de envío total para transmitir la orden completa B4 ON + Encender. Dibuje los datagramas correspondientes indicando el ciclo completo de transmisión para B4 ON + Encender teniendo en cuenta la necesidad de pausa entre las transmisiones.

SOLUCIÓN

1 Se completa la tabla para cada una de las cuatro tramas: CÓDIGO UNIDADCódigo inicioCódigo casaCódigo unidad |SufijoB4 ON111011101010 0C4 ON111000101010 0E6 ON111000011001 0H2 ON111011011110 0CÓDIGO FUNCIÓNCódigo inicioCódigo casaCódigo función |SufijoB4 Encender111011100010 1C4 Apagar111000100011 1E6 Atenuar intensidad111000010100 1H2 Apagar todas las luces111011010110 1

2 Se calcula el número de ciclos necesarios para el código B4 ON + Encender (ciclo completo), teniendo en cuenta que el protocolo X-10 establece una pausa entre el envío de tramas tipo unidad y el envío de tramas tipo función. Por tanto, esta pausa que se debe tener en cuenta para calcular el número de ciclos totales en la transmisión equivale a 3 ciclos que serán sumados posteriormente.Los ciclos para cada trama son los siguientes:B4 ON: 1 trama = 11 ciclos; envío doble de trama para fiabilidad = 22 ciclos.B4 Encender: 1 trama = 11 ciclos; envío doble de trama para fiabilidad = 22 ciclos.Pausa = 3 ciclos.Total de ciclos para transmisión completa = 47 ciclos.

3 Se calcula el tiempo de envío que le corresponde a la transmisión B4 ON + Encender en su ciclo completo:1 ciclo = 1/50 Hz = 20 ms.Tiempo de envío = total de ciclos x 20 ms; 47 ciclos x 20 ms = 0,94 s.La representación de los datagramas para el comando de transmisión B4 ON + Encender quedarían de la siguiente forma:Para B4 ON: Código inicio1110Código casa1110Código unidadSufijo 1010 0Código inicio1110Código casa1110Código unidadISufijo 1010 0Para B4 Encendido: Código inicio1110Código casa1110Código unidadSufijo 1010 1Código inicio1110Código casa1110Código unidad|Sufijo 1010 1El ciclo de transmisión completo quedaría de la siguiente manera:

6.4. Elementos

El estándar X-10 clasifica sus dispositivos dependiendo de la función que realizan dentro del sistema de la siguiente forma:

1 Transmisores: encargados de enviar la señal codificada y superpuesta al voltaje del cableado eléctrico.

2 Receptores: son los encargados de recibir la señal.

3 Bidireccionales: dispositivos encargados de recibir y responder a la señal procedente de los transmisores.

4 Inalámbricos: dispositivo conectado a través de una antena de radio y con capacidad para inyectar la señal X-10 en el cableado eléctrico. Destacar que los dispositivos inalámbricos no pueden controlar directamente un receptor X-10, es necesario emplear un módulo transceptor.


Ejemplos de módulos transmisores y receptores X-10


Definición

Transceptor

Es un dispositivo que integra un transmisor y un receptor dentro de un mismo dispositivo, compartiendo parte de los circuitos.

Otra clasificación de componentes X-10 se realiza dependiendo del tipo de instalación como puede ser módulos sobre carril DIN, módulos para empotrar, módulos de enchufe y módulos de sobremesa.

El sistema X-10 consta de una gama de elementos y dispositivos que permiten realizar multitud de servicios para la automatización del hogar de forma completa mediante emisores y receptores utilizados para todo tipo de aplicaciones, como se describen a continuación:

1 Controlador: dispositivo emisor que conectado a una toma de corriente permite el control global sobre el resto de dispositivos X-10. Sus funcionalidades más destacadas son encender/apagar receptores, regulación de intensidad luminosa, control de persianas, etc.


Conjunto de varios tipos de controladores para sistema X-10

1 Interfaz bidireccional: diseñado para actuar como interfaz entre equipos de diversos fabricantes que necesitan implementar un control X-10. Consiste en un emisor/receptor de señales X-10 conectado a la red eléctrica y a través de un cable telefónico (conector RJ11) se conecta con el dispositivo a implementar.

2 Interfaz programador para PC: el interfaz programador va acompañado de un software de programación para Windows y permite programar de forma sencilla las actuaciones de los elementos X-10, como por ejemplo, programación horaria y macros que se activan al detectar una señal definida.

3 Adaptador de alarmas: elemento X-10 que se activa al detectar una señal procedente del sistema de seguridad y envía señales de activación a través de la red eléctrica, por ejemplo, para hacer parpadear las luces de la vivienda al para activar el aviso de alarma.

4 Módulo carril DIN control de aparatos eléctricos: es un relé controlado remotamente y montado sobre un carril DIN en un cuadro eléctrico y permite controlar el encendido y apagado de circuitos conmutados combinado con varios interruptores o pulsadores. Es usado frecuentemente para el control de circuitos de potencia en electrodomésticos y calefacción.

5 Módulo carril DIN para lámpara: funciona como regulador de luz controlado remotamente, montado sobre carril DIN en la caja de distribución eléctrica y permite el control de regulación, encendido y apagado de luz sobre lámparas de 220, 24 y 12 V.

6 Regulador/interruptor: el regulador/interruptor para enchufar es un dispositivo receptor de 300 W que trabaja como regulador o interruptor, controlado de forma remota, sobre una lámpara conectada a este atenuador/interruptor.


Módulo de control carril DIN para X-10 y módulo regulador de luz X-10

1 Filtro/acoplador de fase: la transmisión de señales en alta frecuencia a través de la red eléctrica puede verse afectada por interferencias activas y pasivas. El filtro acoplador de fase permite suprimir la mayoría de estas interferencias.

2 Conmutador empotrado para persianas: permite el control tanto manual como de forma remota sobre el movimiento de persianas motorizadas.


Filtro/acoplador de fase y módulo conmutador para el control de persianas en sistema X-10

1 Sensores: numerosos tipos de sensores para X-10 como por ejemplo, sensores de humo/incendio, rotura de cristal, sensores detectores de apertura de puertas y ventanas, sensores de gas, agua, termostatos y sensor de presencia por RF (Radio Frecuencia) que al detectar la presencia de una persona se produce la activación de luz.


Actividades

28. Defina transmisor, receptor, dispositivo bidireccional e inalámbrico para un sistema X-10.

29. Realice un resumen donde se clasifiquen los elementos más representativos de X-10.


Aplicación práctica

Imagine que tiene que realizar una instalación domótica basada en el protocolo X-10 que debe cumplir una determinada serie de aplicaciones y funciones. El esquema correspondiente a la instalación se muestra en la siguiente imagen:


Complete el esquema que permita controlar los dispositivos de lámpara, persiana y lavadora, además de incluir otros elementos necesarios como sensores y actuadores. Los dispositivos de los que se dispone y su correspondiente funcionalidad para cubrir los requisitos de la instalación se muestran en la siguiente tabla:


Aplicaciones/funcionalidadDispositivos
Controlar el funcionamiento de la lavadora.Sensor de presencia por sensibilidad de luz.
Atenuar lámpara.Conmutador de persiana.
Detectar presencia por sensibilidad de luz.Módulo carril DIN.
Dispositivo de control.Módulo atenuador lámpara.
Hacer parpadear luces en caso de alarma.Filtro acoplador de fase.
Evitar perturbaciones en la señal.Adaptador de alarma.
Abrir/cerrar persiana.Controlador X-10.

Rellene la tabla que se muestra a continuación y complete el esquema de conexión del sistema X-10, relacionando cada uno de los dispositivos disponibles con su correspondiente aplicación.


DispositivoFunción/aplicación
1
2
3
4
5
6
7

SOLUCIÓN

El esquema completo para la asignación de dispositivos X-10 con su correspondiente funcionalidad quedaría de la siguiente manera:


La tabla que describe la relación de cada dispositivo con su aplicación y funcionalidad quedaría de la siguiente forma:


DispositivoFunción/aplicación
(1) Controlador X-10Es el encargado del control global sobre el resto de dispositivos de la instalación.
(2) Atenuador lámparaApagar/encender localmente una lámpara conectada. La función del atenuador solo es posible desde un controlador X-10 remoto.
(3) Conmutador de persianaReceptor que permite el control local/remoto de la persiana realizando las acciones de cerrar y abrir por completo o parcialmente.
(4) Módulo carril DINControlar, encender y apagar circuitos de potencia y electrodomésticos en general, en este caso una lavadora.
(5) Adaptador de alarmaAccionar el sistema de alarma cuando se produce un incidente en el sistema de seguridad, por ejemplo, hacer parpadear las luces de la vivienda al producirse una alarma.
(6) Filtro acoplador de faseSuprime la mayoría de las interferencias producidas en la transmisión de señales a través de la red eléctrica.
(7) Sensor de presencia por sensibilidad de luzDetecta la presencia de una persona y produce la activación de luz.

6.5. Configuración

La instalación y operación del sistema basado en corrientes portadoras consiste en conexionar los elementos y dispositivos X-10 a la red eléctrica y posteriormente mediante las dos ruedas codificadas se configura el código de operación. A estas dos ruedas codificadas se les denomina “código casa” que abarca desde la letra A hasta la letra P y el “código unidad” que abarca desde los números 1 al 16.

Los aparatos emisores X-10 transmiten una señal con el código de casa y unidad configurado. El controlador será el dispositivo que envíe las señales de control hacia los módulos de activación de la aplicación requerida y los receptores X-10 con la misma configuración de código casa y unidad reaccionarán ante la señal del emisor.


En el caso de que dos actuadores tengan el mismo código casa y unidad, estos actuadores ejecutarán las órdenes enviadas por el emisor de manera simultánea. Los módulos de activación conectados a la red eléctrica son los encargados de controlar los dispositivos y aparatos que se desean manejar como lámparas, persianas, radio, etc.

Con el objetivo de que una misma instalación tenga capacidad para desarrollar varias aplicaciones y puedan ser activadas de forma independiente, los módulos de activación tiene la posibilidad de situarlo en 256 códigos distintos identificados con letras y números como se ha indicado anteriormente.

Para programar un módulo de aplicación X-10 se deberán seguir los siguientes pasos como se muestra en la imagen inferior:

1 Seleccionar su código casa y código unidad.

2 Insertar el dispositivo o aparato que se desea controlar.

3 Conectar el módulo X-10 a la red eléctrica.

4 Finalmente seleccionar desde el controlador los códigos correspondientes al dispositivo que se desean controlar.



Recuerde

La configuración de un módulo X-10 se realiza a través de dos ruedas codificadas, una para el código casa y otra para el código unidad.

Para realizar la configuración del controlador se deben seguir los siguientes pasos:

1 Conectar el controlador a la toma de corriente 220 V.

2 Seleccionar en el dial el código de casa con la misma letra que se haya seleccionado en el módulo de activación X-10 que se desea controlar.

3 Seleccionar el grupo de control para el grupo de módulos que se de-sean controlar, activar, desactivar, regular, etc.



Actividades

30. ¿Cómo se realiza la configuración del código de operación en un módulo X-10?

31. Describa los pasos a seguir para programar un módulo de aplicación y un controlador basado en X-10.


Ejemplo

Se quiere instalar un sistema de control para gestionar determinadas habitaciones dentro de una vivienda. En este caso, las habitaciones y las funciones que se desean instalar en cada una de ellas son:

1 2 dormitorios = control de iluminación y persianas monitorizadas.

2 2 cuartos de baño = control de iluminación.

3 Cocina = control de iluminación y detector de humo.

La configuración que se debe asignar a cada uno de los dispositivos dependiendo de las aplicaciones que se desean instalar son las siguientes:

1 Código A (iluminación): con el código de casa A se asignarán todas las aplicaciones de luz necesarias (1 por estancia) en la vivienda, en este caso, se tienen 5 estancias que se deben configurar para la iluminación.

2 Código B (persianas): con el código de casa B se asignará la configuración a la aplicación para las persianas.

3 Código C (alarmas): con el código de casa C se asignará la configuración para el sistema de alarma.

Teniendo en cuenta la clasificación según el código casa que se ha realizado anteriormente, la configuración de los dispositivos en la instalación X-10 sería la siguiente:


ILUMINACIÓNPERSIANASALARMAS
A1 = dormitorio 1
A2 = dormitorio 2
A3 = cuarto de baño 1
A4 = cuarto de baño 2
A5 = cocinaB1 = dormitorio 1
B2 = dormitorio 2C1 = cocina


Aplicación práctica

Imagine que tiene que configurar una instalación domótica basada en X-10 en el interior de una vivienda que está compuesta por las siguientes estancias, en las que se quiere realizar el control:

1 2 dormitorios: control sobre iluminación, persianas y aire acondicionado.

2 Cuarto de baño: control sobre iluminación y detector de inundación.

3 Pasillo: control sobre iluminación.

4 Salón: control sobre iluminación, persianas, detector de humo y aire acondicionado.

Realice la configuración del sistema X-10 para cada uno de los dispositivos que componen la instalación, teniendo en cuenta la división de los códigos casa en función de la aplicación a la que está destinada, en este caso, serían aplicaciones de iluminación, persianas, alarmas y climatización como se muestra en la siguiente tabla.


ILUMINACIÓN CÓDIGO APERSIANAS CÓDIGO BALARMAS CÓDIGO CCLIMATIZACIÓN CÓDIGO D
A A2 A3 A4 A5

SOLUCIÓN

La configuración de la instalación sería la mostrada en la siguiente tabla para el código de casa A, B, C y D.


ILUMINACIÓN CÓDIGO APERSIANAS CÓDIGO BALARMAS CÓDIGO CCLIMATIZACIÓN CÓDIGO D
A1 = dormitorio 1 A2 = dormitorio 2 A3 = cuarto de baño 1 A4 = pasillo A5 = cocinaB1 = dormitorio 1 B2 = dormitorio 2 B3= salónC1 = salón C2= cuarto de bañoD1=dormitorio 1 D2=dormitorio 2 D3= salón

Cabe destacar que hay multitud de posibilidades en cuanto a la asignación de código casa y código unidad dentro de la configuración del sistema, y por tanto, la configuración de un sistema puede ser diferente según el caso.

Lo que se deberá cumplir es la separación de las estancias de la vivienda según la aplicación necesaria que se desee instalar, es decir, clasificar todas las aplicaciones de iluminación por ejemplo en el código A como en este caso, las aplicaciones referentes al control de persianas en el código B y así sucesivamente.

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