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UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA Facultad de Ciencias
Escuela Profesional de Ingeniería Electrónica y
Telecomunicaciones
TESIS
“DISEÑO DE UN SISTEMA DE GESTIÓN DE EDIFICIOS BMS,
QUE INTEGRA SISTEMAS DE SEGURIDAD ELECTRÓNICA,
ELECTROMECÁNICOS Y COMUNICACIÓN ETHERNET PARA
EL LABORATORIO DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA DE LA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA”
Presentada Por:
BR. LUIS GUSTAVO NIMA CASTILLO
PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE:
INGENIERO ELECTRÓNICO Y TELECOMUNICACIONES
Línea de Investigación: Informática, Electrónica, y Telecomunicaciones
Sub Línea de Investigación: Automatización e Instrumentación Industrial
PIURA, PERÚ
2019
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA Facultad de Ciencias
Escuela Profesional de Ingeniería Electrónica y
Telecomunicaciones
“DISEÑO DE UN SISTEMA DE GESTIÓN DE EDIFICIOS BMS,
QUE INTEGRA SISTEMAS DE SEGURIDAD ELECTRÓNICA,
ELECTROMECÁNICOS Y COMUNICACIÓN ETHERNET PARA
EL LABORATORIO DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA DE LA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA”
TESIS
Para optar el título profesional de:
INGENIERO ELECTRÓNICO Y TELECOMUNICACIONES
Ing. Eduardo Omar Ávila Regalado Br. Luis Gustavo Nima Castillo
ASESOR AUTOR
PIURA, PERÚ
2019
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DECLARACIÓN JURADA DE ORIGINALIDAD DE LA TESIS
Yo, LUIS GUSTAVO NIMA CASTILLO, identificado con DNI N° 45717732,
Bachiller de la Escuela Profesional de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones, de
la Facultad de Ciencias y domiciliado en Av. Bolívar 2150 Block E1, Dpto. 403 del
Distrito de Pueblo Libre Provincia de Lima Departamento de Lima.
Celular 969701875
Email: gustavo.nima@gmail.com
DECLARO BAJO JURAMENTO: que la tesis que presento es original e inédita, no
siendo copia parcial ni total de una tesis desarrollada, y/o realizada en el Perú o en el
Extranjero, en caso contrario de resultar falsa la información que proporciono, me sujeto
a los alcances de lo establecido en el Art. N° 411, del Código Penal concordante con el
Art. N° 32 de la Ley N° 27444, y Ley de Procedimiento Administrativo General y las
Normas Legales de Protección a los Derechos de Autor.
En fe de lo cual firmo la presente.
Piura, Diciembre del 2019
Huella Digital Br. Luis Gustavo Nima Castillo DNI N° 45717732
Art. 411.- El que, en un procedimiento administrativo, hace una falta declaratoria en relación con hechos o
circunstancias que le corresponde probar, violando la presunción de veracidad establecida por ley, será
reprimido con pena privativa de libertad no menor de uno ni mayor de cuatro años.
Art. 4. Inciso 4.12 del Reglamento del Registro Nacional de Trabajos de Investigación para optar grados
académicos y títulos profesionales – RENATI Resolución de Consejo Directivo N° 033-2016-
SUNEDU/CD
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA Facultad de Ciencias
Escuela Profesional de Ingeniería Electrónica y
Telecomunicaciones
“DISEÑO DE UN SISTEMA DE GESTIÓN DE EDIFICIOS BMS,
QUE INTEGRA SISTEMAS DE SEGURIDAD ELECTRÓNICA,
ELECTROMECÁNICOS Y COMUNICACIÓN ETHERNET PARA
EL LABORATORIO DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA DE LA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA”
TESIS
Para optar el título profesional de:
INGENIERO ELECTRÓNICO Y TELECOMUNICACIONES
PIURA, PERÚ
2019
Dr. Carlos Enrique Arellano Ramírez
PRESIDENTE
Ing. Mario Augusto Ramos Echevarría Ing. César Humberto Estrada Crisanto
SECRETARIO VOCAL
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ACTA DE SUSTENTACIÓN
6
DEDICATORIA
El presente trabajo está dedicado a Dios, a mis padres y a mi compañera de vida; quienes
con su apoyo incondicional, amor y confianza permitieron que logre culminar un objetivo
más en mi vida.
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AGRADECIMIENTOS
Quiero agradecer a todas las personas que se involucraron en la realización de este trabajo,
en especial mi Madre y mi Padre que con su esfuerzo y dedicación me ayudaron a
culminar una etapa más en mi vida.
Asimismo, agradezco infinitamente a mi esposa Noelia quien con sus palabras de ánimo
me hacía sentir orgulloso de lo que soy y de lo que soy capaz de hacer.
Agradezco a mi tutor Rafael Lucero y a mi asesor Eduardo Ávila, quienes con sus
consejos y correcciones me ayudaron en el largo desarrollo de esta tesis.
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INDICE GENERAL
CAPITULO I: ASPECTOS DE LA PROBLEMÁTICA 17
I.1 DESCRIPCIÓN DE LA REALIDAD PROBLEMÁTICA 17
I.2 JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACIÓN 18
I.2.1 JUSTIFICACIÓN 18
I.2.2 IMPORTANCIA 19
I.3 OBJETIVOS 19
I.3.1 OBJETIVO GENERAL 19
I.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 19
I.4 DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN 19
CAPITULO II: MARCO TEÓRICO 20
II.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN 20
II.2 BASES TEÓRICAS 21
II.2.1 BUILDING MANAGEMENT SYSTEM 21
II.2.2 PLC (PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER) 22
II.2.3 CONTROL DE ACCESO 23
II.2.3.1 Filosofía del Sistema 24
II.2.3.2 Acceso Vehicular 24
II.2.3.3 Niveles de Acceso 24
II.2.3.4 Fuente de Poder 25
II.2.3.5 Instalación y Circuitos 25
II.2.4 DETECCIÓN DE INCENDIO 26
II.2.4.1 Dispositivos de Inicialización 28
II.2.4.2 Señales del Panel 29
II.2.4.3 Funcionamiento del Sistema de Detección de Incendio 29
II.2.4.4 Filosofía de Funcionamiento 30
II.2.4.5 Clasificación de Señales 31
II.2.4.6 Supervisión de Circuitos 31
II.2.4.7 Funcionamiento de los Circuitos 31
II.2.4.8 Fuentes de Energía 32
II.2.4.9 Cables para Detección de Incendio 32
II.2.5 ALARMA E INTRUSIÓN 32
II.2.5.1 Composición del Sistema 33
II.2.5.2 Filosofía del Sistema 33
II.2.5.3 Transmisión de Alarmas 34
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II.2.5.4 Teclados de Intrusión 34
II.2.5.5 Fuente de Poder 34
II.2.6 CIRCUITO CERRADO DE TELEVISIÓN - CCTV 35
II.2.6.1 Filosofía de Funcionamiento 36
II.2.6.2 Formatos de Grabación 36
II.2.6.3 Configuración del Sistema de Video 37
II.2.6.4 Capacidad de Grabación 37
II.2.6.5 Monitores 38
II.2.6.6 Transmisión de CCTV 38
II.2.7 REDES DE COMUNICACIÓN 38
II.2.8 GLOSARIO DE TÉRMINOS BASICOS 39
II.3 HIPÓTESIS 39
II.3.1 HIPÓTESIS GENERAL 39
II.3.2 HIPÓTESIS ESPECÍFICA 39
CAPITULO III: MARCO METEODOLÓGICO 40
III.1 ENFOQUE 40
III.2 DISEÑO 40
III.3 NIVEL 40
III.4 TIPO 40
III.5 SUJETO DE INVESTIGACIÓN 40
III.6 MÉTODOS Y PROCEDIMIENTO 40
III.6.1 PARÁMETROS DE DISEÑO DEL SISTEMA DE GESTIÓN 41
III.6.2 REQUERIMIENTOS GENERALES 42
III.6.3 ARQUITECTURA DEL SISTEMA 43
III.6.4 PLATAFORMA DE GESTIÓN 50
III.6.5 PARÁMETROS A CONTROLAR Y MONITOREAR 51
III.6.5.1 Sistemas Mecánicos 51
III.6.5.2 Sistemas Eléctricos 51
III.7 ASPECTOS ÉTICOS 52
CAPITULO IV: RESULTADOS Y DISCUSIÓN 53
IV.1 SISTEMA BMS (BUILDING MANAGEMENT SYSTEM) 53
IV.1.1 DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS 53
IV.1.1.1 Software SCADA 53
IV.1.1.2 Controlador Lógico Programable - PLC 58
IV.1.1.3 Interfaz Hombre Máquina - HMI 62
IV.1.1.4 Medidor de Energía Multifunción 64
10
IV.1.1.5 Relé 64
IV.1.1.6 Switch de Corriente 65
IV.1.1.7 Sensor de Temperatura 66
IV.1.2 CANALIZACIONES 67
IV.1.3 CABLEADO 67
IV.1.4 METRADO 67
IV.2 SISTEMA DE CONTROL DE ACCESO 68
IV.2.1 DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS 68
IV.2.1.1 Software EntraPass para Accesos 68
IV.2.1.2 Controladora de Accesos 69
IV.2.1.3 Lector de Proximidad 70
IV.2.1.4 Tarjetas de Proximidad 71
IV.2.1.5 Barrera Vehicular 71
IV.2.2 METRADO 72
IV.3 SISTEMA DE DETECCION DE INCENDIOS 73
IV.3.1 DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS 73
IV.3.1.1 Sensor de Humo 73
IV.3.1.2 Estaciones Manuales 74
IV.3.1.3 Panel de Control 75
IV.3.2 CABLEADO 76
IV.3.3 METRADO 77
IV.4 SISTEMA DE ALARMA E INTRUSIÓN 77
IV.4.1 DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS 77
IV.4.1.1 Controladora de Alarma e Intrusión 77
IV.4.1.2 Teclado LCD Alfanumérico 78
IV.4.1.3 Tarjeta Expansora de Zonas 79
IV.4.1.4 Sensores de Presencia PIR 79
IV.4.1.5 Contacto Magnético 80
IV.4.1.6 Sirena 30W 81
IV.4.2 METRADO 81
IV.5 SISTEMA DE CIRCUITO CERRADO DE TELEVISIÓN (CCTV) 82
IV.5.1 DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS 82
IV.5.1.1 Network Video Recorder (NVR) 82
IV.5.1.2 Switch POE 8 Puertos 82
IV.5.1.3 Cámara IP Domo 1Mpx 83
IV.5.1.4 Cámara IP Domo 2Mpx 83
11
IV.5.1.5 Cámara IP Bullet 2Mpx 84
IV.5.2 METRADO 84
IV.6 SISTEMA DE CABLEADO ESTRUCTURADO 85
IV.6.1 DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS 85
IV.6.1.1 Concentrador Óptico OLT GPON 85
IV.6.1.2 Splitter Óptico Modular 19" 85
IV.6.1.3 Bandeja para Fibra Óptica 86
IV.6.1.4 Caja Empalme – Punto de Consolidación 86
IV.6.1.5 Roseta Óptica 87
IV.6.1.6 Terminal de Red Óptica GPON - ONT 87
IV.6.2 METRADO 88
IV.7 PRESUPUESTO 89
CONCLUSIONES 93
RECOMENDACIONES 93
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 94
ANEXOS 95
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INDICE DE FIGURAS
Figura 2.1 – BMS – EBD PERÚ 2019 22
Figura 3.1 – Niveles de Administración Electromecánica 46
Figura 3.2 – Arquitectura del Sistema BMS 47
Figura 3.3 – Arquitectura Detallada del Sistema BMS 48
Figura 3.4 – Arquitectura Detallada del Sistema BMS por Bloques 49
Figura 4.1. – BMS – DIAView Delta 58
Figura 4.2. – BMS – Conexionado 61
Figura 4.3. – BMS – DVP Delta 62
Figura 4.4 – BMS – HMI Delta 63
Figura 4.5. – BMS – Medidor Multifunción Delta 64
Figura 4.6. – BMS – Relé Kele 65
Figura 4.7. – BMS – Switch Corriente Kele 66
Figura 4.8. – BMS – RTD Kele 67
Figura 4.9 – SCA – Kantech Entrapass 69
Figura 4.10. – SCA –Kantech Controladora 70
Figura 4.11. – SCA – HID Lectora 70
Figura 4.12. – SCA – HID Tarjeta 71
Figura 4.13. – SCA – Wolpac Brazo Vehicular 72
Figura 4.14. – SDI – Abacoldext S.A.S 73
Figura 4.15. – SDI – Simplex Detector Humo 74
Figura 4.16. – SDI – Simplex Estación Manual 75
Figura 4.17. SDI – Simplex Panel 76
Figura 4.18. SDI – Simplex Cable 76
Figura 4.19. SAI – DSC Power Series – 32 zonas 78
Figura 4.20. SAI – DSC Teclado 78
Figura 4.21. SAI – DSC Tarjeta Expansora 79
Figura 4.22. SAI – DSC Pir 80
Figura 4.23. SAI – Seco Larm Contacto Magnético 80
Figura 4.24. SAI – DSC Sirena 81
Figura 4.25. CCTV – exacqVision 82
Figura 4.26. CCTV – Hikvision Switch 82
Figura 4.27. CCTV – Hikvision Domo 1Mpx 83
Figura 4.28. CCTV – Hikvision Domo 2Mpx 83
Figura 4.29. CCTV – Hikvision Bullet 84
Figura 4.30. SCE – Furukawa OLT 85
13
Figura 4.31. SCE – Furukawa Splitter 85
Figura 4.32. SCE – Furukawa ODF B48 86
Figura 4.33. SCE – Furukawa CEIP12 86
Figura 4.34. SCE – Furukawa Roseta Óptica 87
INDICE DE TABLAS
Tabla 4.1. Automatización 55
Tabla 4.2. Sistema de Control de Acceso 56
Tabla 4.3. Sistema de Detección de Incendio 56
Tabla 4.4. Sistema de Alarma e Intrusión 56
Tabla 4.5. Sistema de Circuito Cerrado de Televisión 57
Tabla 4.6. Sistema de Cableado Estructurado 57
Tabla 4.7. Señales de Automatización 60
Tabla 4.8 Sistema BMS – UNP 89
Tabla 4.9 Sistema de Control de Acceso – UNP 90
Tabla 4.10 Sistema Detección de Incendio - UNP 90
Tabla 4.11 Sistema Alarma e Intrusión - UNP 91
Tabla 4.12 Sistema de CCTV - UNP 91
Tabla 4.13 Sistema Cableado Estructurado - UNP 92
INDICE DE ANEXOS
UNP BMS - PISO 1 95
UNP BMS - PISO 2 96
UNP SCA – ESTACIONAMIENTO 97
UNP SDI – PISO 1 98
UNP SDI – PISO 2 99
UNP SAI – PISO 1 100
UNP SAI – PISO 2 101
UNP CCTV – PISO 1 102
UNP CCTV – PISO 2 103
UNP SCE – PISO 1 104
UNP SCE – PISO 2 105
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RESUMEN
En esta tesis se busca diseñar un Sistema de Gestión o Administración de Edificios para
el Laboratorio de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones de la Universidad
Nacional de Piura, aplicando el concepto de BMS (Building Management System) que
integre Sistemas de Seguridad Electrónica (Control de Acceso, Detección de Incendios,
Circuito Cerrado de Televisión CCTV, Alarma e Intrusión, otros) con Sistemas
Electromecánicos (Eléctricos, Sanitarios, Mecánicos) para monitorear, controlar y
gestionar la información que se genere a través de redes de comunicación Ethernet y
protocolos industriales estándares tales como: Modbus, Bacnet, Lonwork, Dali, KNX,
etc.
Los sistemas BMS utilizan tecnologías industriales que aplicadas al IIoT (tecnología de
internet de las cosas aplicado a entornos industriales) buscan tener una red de seguridad
encargada de proteger la vida de las personas y los bienes patrimoniales, para ello cuenta
con diferentes sistemas que son gestionados por uno o más operadores desde una sala de
control para supervisión y control de sus parámetros y medidas.
Contar con un sistema automatizado nos permitirá controlar los parámetros de confort y
de seguridad propiamente dicho, permitiéndonos la toma de decisiones y actuación
inmediata en caso sucedan eventos o siniestros dentro de los ambientes del Laboratorio
de Electrónica. El uso de la tecnología descrita se enfoca a ser diseñada y dimensionada
ya que en la actualidad no existe un sistema de seguridad de sus instalaciones,
considerando sobre todo que tiene equipamiento tecnológico para el apoyo de la
enseñanza práctica y que es de significativo valor económico.
Palabras Clave: Automatización, seguridad, mantenimiento, flexibilidad, integración de
sistemas, ahorro energético, monitoreo remoto, sistema abierto.
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ABSTRACT
This thesis seeks to design a Building Management or Administration System for the
Electronic Engineering and Telecommunications Laboratory of the National University
of Piura, applying the concept of BMS (Building Management System) that integrates
Electronic Security Systems (Access Control, Fire Detection, CCTV Closed Circuit
Television, Alarm and Intrusion, others) with Electromechanical Systems (Electrical,
Sanitary, Mechanical) to monitor, control and manage the information generated through
Ethernet communication networks and standard industrial protocols such as : Modbus,
Bacnet, Lonwork, Dali, KNX, etc.
BMS systems use industrial technologies that applied to the IIoT (Internet of Things
technology applied to industrial environments) seek to have a security network in charge
of protecting people's lives and property, for which it has different systems that are
managed by one or more operators from a control room for supervision and control of its
parameters and measurements.
Having an automated system will allow us to control the comfort and safety parameters
itself, allowing us to make decisions and immediate action in the event of events or
accidents within the Electronics Laboratory environments. The use of the technology
described is focused on being designed and dimensioned since there is currently no
security system for its facilities, considering above all that it has technological equipment
to support practical teaching and that it is of significant economic value.
Keywords: Automation, security, maintenance, flexibility, system integration, energy
saving, remote monitoring, open system.
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INTRODUCCIÓN
Con el pasar de los años, los avances tecnológicos han ido creciendo de manera muy
apresurada y sorprendente, por ente no podemos dejar de ser ajenos a ellos. Actualmente
la tecnología y la información son las herramientas más valiosas de todo sistema y forman
parte de nuestro día a día. Y es que basta escuchar sobre ciencia, seguridad, confort, salud,
industria, y comunicaciones, y ya se nos abre un mundo de ideas.
BMS (Building Management System) Sistema de Administración ó Gestión de Edificios;
es una red integrada de datos y un sistema de control para automatización, monitorización
y control de HVAC (Heating, Ventilating and Air Conditioning), iluminación y otras
funciones de un edificio, que permite gobernar tanto los parámetros de confort y de
seguridad de una instalación; apoyándose en un software de control, el cual se programa
según las necesidades respecto a los puntos que se deseen controlar, utilizando para ello
una red de sensores y actuadores que son conectados a las I/O’s del controlador. Así
también permite la supervisión en tiempo real de todos los puntos de interés ya sea de
seguridad ante instrucción o eventos no deseados o de control de accesos de toda la
instalación.
El uso de la tecnología descrita se enfoca a ser diseñada y dimensionada para el
Laboratorio de Ingeniería Electrónica de la UNP, el cual en la actualidad no existe un
sistema de seguridad de sus instalaciones, considerando sobre todo que tiene
equipamiento tecnológico para el apoyo de la enseñanza práctica y que es de significativo
valor económico. Únicamente se aprecia que cuenta con un equipo de detección de
incendio el cual aún no está operativo.
Por tal motivo el siguiente Proyecto de Tesis plantea una solución aplicando el sistema
BMS el cual integra sensores, actuadores, controladores, monitoreo/supervisión y una red
de datos TCP/IP para la gestión de la información proveniente de los controladores con
la finalidad que nos permita gestionar la seguridad de las instalaciones del Laboratorio de
Ingeniería Electrónica de la UNP.
17
CAPITULO I: ASPECTOS DE LA PROBLEMÁTICA
I.1 DESCRIPCIÓN DE LA REALIDAD PROBLEMÁTICA
(WIKIPEDIA, 2019) “Se llama domótica a los sistemas capaces de
automatizar una vivienda o edificación de cualquier tipo, aportando
servicios de GESTIÓN energética, seguridad y confort, bienestar y
comunicación, que pueden estar integrados por medio de redes interiores
y exteriores de comunicación, cableadas o inalámbricas, y cuyo control
goza de cierta ubicuidad, desde dentro o fuera del hogar”
En la actualidad los sistemas de seguridad y de confort de edificaciones tales como de
vivienda, de recreación, empresarial, industrial, etc., han evolucionado en cuanto a su
concepto tecnológico debido tanto al auge tecnológico y denominación de nuevos
conceptos como domótica e IIoT o internet industrial de las cosas. Los sistemas de gestión
de edificaciones o BMS también están ligadas a estos conceptos, pero utilizando el
soporte industrial como son los sistemas SCADA (Supervisión, Control y Adquisición de
Datos) de sistemas basados en sensores y actuadores.
La seguridad electrónica es el concepto desarrollado por BMS utilizando tecnología
industrial y aplicando IIoT (tecnología de internet de las cosas aplicado a entornos
industriales) para tener una red de seguridad encargada de proteger la vida de las personas
y los bienes patrimoniales y para ello cuenta con sistemas de alarma de intrusión,
detectores de incendios, acceso a cámaras IP, entre otros; estos parámetros son
gestionados por BMS en una sala de control para monitoreo y supervisión.
Actualmente, el Laboratorio de Ingeniería Electrónica de la UNP cuenta únicamente con
un sistema de detención contra incendios que solo emite una señal sonora en caso el riesgo
de incendio se materialice, no cuenta con sistema de ventilación que permita mejorar el
confort de los personas como alumnos, docentes y personal administrativo, el acceso a
las instalaciones es mecánica con una cerradura tradicional que es operada por personal
administrativo que en caso no se encuentren en su puesto de trabajo existe riesgo de
intrusión de personas ajenas al laboratorio teniendo en cuenta de que carece de un
sistemas de cámaras de video vigilancia, cuenta con extintores en cada uno de sus dos
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pisos para lo cual debería contar con personal capacitado para su aplicación y uso en caso
de amague de incendio.
El problema que se presentó en varias ocasiones fue que debido a que no hay seguridad,
los equipos fueron sustraídos por personas desconocidas y hasta el momento no ha sido
identificadas. Esto porque el personal administrativo no se encontraba en los ambientes
del laboratorio y la puerta de acceso estaba abierta y en otros casos, se forzó la cerradura.
En el laboratorio se realizan prácticas con energía eléctrica tanto monofásica y trifásica,
y si bien aún no hay reporte de siniestro debido al uso de estas, en caso de suceder, se
corre el riesgo de que no se tenga conocimiento de ello como es el lugar ni el momento,
sobre todo porque solo se labora hasta determinadas horas de la semana sin incluir fines
de semana.
El Proyecto de Tesis que presento, tiene como objetivo diseñar un sistema de gestión del
Laboratorio de Ingeniería Electrónica de la UNP, aplicando el concepto de BMS que
integre los sistemas tanto de seguridad como los dispositivos de campo para monitorear,
supervisar, controlar y gestionar la información que se genere utilizando para ello redes
de comunicación Ethernet.
I.2 JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACIÓN
I.2.1 JUSTIFICACIÓN
La presente investigación se justifica debido a que la automatización de los sistemas de
seguridad en las instalaciones de un edificio nos permite tener un control de todos sus
parámetros como son de confort y de seguridad propiamente dicho, que nos permita la
toma de decisiones y la actuación inmediata en caso sucedan eventos o siniestros como
puede ser incendios o intrusión de personas ajenas a los ambientes.
19
I.2.2 IMPORTANCIA
La importancia de la investigación se considera debido a las implicancias prácticas que
de ella se derivan, como es el caso del uso de la tecnología para minimizar de cierto modo
la inseguridad de las personas que habitan o labora en una instalación.
I.3 OBJETIVOS
I.3.1 OBJETIVO GENERAL
● Diseñar un Sistema de Gestión del Laboratorio de Ingeniería Electrónica y
Telecomunicaciones aplicando el concepto de BMS que integre los sistemas tanto
de seguridad como los dispositivos de campo para el monitoreo, la supervisión, el
control y la gestión de la información.
I.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
● Realizar un estudio de las especificaciones que debe cumplir un sistema de
seguridad para que pueda ser gestionado utilizando redes de comunicación.
● Determinar las redes de comunicación que son utilizadas en cuanto a sus
prestaciones de capacidad y velocidad para la interconexión de dispositivos de
campo.
I.4 DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
El desarrollo de la tesis se realizará sobre los ambientes del Laboratorio de Electrónica y
Pabellón de Ciencias de la UNP, donde los estudios realizados para su puesta en marcha
tendrán una duración de aproximadamente cuatro (04) meses.
20
CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
II.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN
A. Diaz, Carlos Andrés (2016). Pontificia Universidad Católica del Perú, desarrolló
la tesis titulada “Análisis de Rentabilidad de la Implementación de un Edificio
Inteligente y Ambiental Sostenible sobre una Red IP Convergente”. Un
Edificio Inteligente es una construcción física que cuenta con sistemas, servicios
y sensores que recolectan información en tiempo real sobre distintas variables del
edificio y que permite describir en tiempo real el funcionamiento del edificio y el
comportamiento de sus ocupantes. Además, maximiza las funcionalidades, la
productividad y el confort de sus ocupantes, a través de la optimización de sus
espacios de trabajo, reducción de gastos operacionales y extensión del ciclo de
vida del edificio. Permite desarrollar un nuevo modelo económico en el cual los
propietarios y/o inquilinos del edificio reciben beneficios tangibles que incluyen
16 mayores rentas, mayor confort de ocupantes, diferenciación competitiva, entre
otros, que serán descritos en mayor detalle en el capítulo de Estado del Arte (Buro
Happold, 2013) (Schneider Electric, 2011).
B. Baldeón, Ordóñez y Congacha, Marco (2014)., Desarrollaron la tesis titulada
“Estudio y Diseño de un Sistema Domótico Aplicado en el Edificio de
Laboratorios para la Facultad de Mecánica” para obtener su grado de
Ingeniero de Mantenimiento en la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo –
Ecuador, cuyo objetivo fue realizar un análisis de las condiciones de diseño de la
edificación, previo al estudio del sistema a utilizarse con los elementos de control,
analizando normativas y recomendaciones. Así como también los dispositivos a
emplear, analizando variables, calidades y costos. Los aspectos a tratar serían:
seguridad, gestión de energía, automatización de tareas, operación y
mantenimiento de instalaciones.
21
II.2 BASES TEÓRICAS
II.2.1 BUILDING MANAGEMENT SYSTEM
(WIKIPEDIA, 2019) “El Building Management System (BMS) es un
sistema de gestión de edificaciones, basado en un software y un hardware
de supervisión y control que se instala en los edificios. Con este concepto,
se define la automatización integral de inmuebles con alta tecnología”.
Está compuesto por un software y un hardware implementado para la gestión de los
equipos relacionados con la seguridad de la edificación y los relacionados con los
servicios de la edificación, también llamados equipos electromecánicos.
● Sistema de aire acondicionado
● Sistema eléctrico
● Sistema de iluminación
o Grupo electrógeno (plantas Diesel)
o Subestación eléctrica
● Sistema hidráulico
o Sistema de transporte vertical
o Ascensores
o Escaleras electromecánicas
● Sistema de audio y vídeo
● Sistemas especiales (sistema de riego, sistema neumático)
● Sistemas de refrigeración
22
(SOFTWARE HOUSE, 2015) “El Sistema de Administración de Edificios
C•CURE BMS proporciona supervisión integrada de todas las funciones
de un edificio o un campus desde una estación de trabajo, mediante acceso
web, o en forma remota desde un dispositivo móvil”.
La supervisión incluye: monitoreo y control de Sistemas de Automatización de Edificios
para seguridad, control de acceso, detección de incendios, ascensores y escaleras
mecánicas, distribución eléctrica y sistemas de ventilación, iluminación y persianas.
Figura 2.1 – BMS – EBD PERÚ 2019
Fuente: http://hvacsystemsnewgunkami.blogspot.com/
II.2.2 PLC (PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
(COMO FUNCIONA, 2019) “Un PLC o controlador lógico programable
es un dispositivo electrónico utilizado para controlar de forma automática
distintos procesos o máquinas. Estos PLC son computadoras capaces de
automatizar procesos electromecánicos, muy utilizados en la industria.
Son de fácil manejo, robustas, flexibles y económicas”.
23
Básicamente un PLC es capaz de ejecutar una acción (por ejemplo: accionar un motor)
dependiendo de la señal que reciba de otro proceso.
Un PLC tiene la siguiente arquitectura:
▪ Unidad central de proceso (CPU): Este bloque es el encargado de consultar el
estado de las entradas para que luego extraiga de la memoria del programa los
pasos a seguir para elaborar las señales de salida.
▪ Memoria interna: Esta memoria es la encargada de mantener los datos que van
surgiendo en los procesos intermedios que luego no se ven reflejados en la salida.
▪ Interfaces de entrada y salida: Establecen la comunicación entre el PLC y la planta
o procesos de los cuales recibe información y a los cuales les envía las señales de
salida.
II.2.3 CONTROL DE ACCESO
(WIKIPEDIA, 2019) “El control de acceso consiste en la verificación de
si una entidad (una persona, vehículo, ordenador, etc..) solicitando acceso
a un recurso tiene los derechos necesarios para hacerlo. Un control de
acceso ofrece la posibilidad de acceder a recursos físicos (por ejemplo, a
un edificio, a un local, a un país) o lógicos (por ejemplo, a un sistema
operativo o a una aplicación informática específica)”.
El control de acceso generalmente incluye tres componentes:
▪ Un mecanismo de autenticación de la entidad (por ejemplo, contraseña, una mapa,
una clave, una biométrica, ...).
▪ Un mecanismo de autorización (la entidad puede ser autenticada, pero no tiene el
derecho a acceder a este recurso en un momento dado).
24
▪ Un mecanismo de trazabilidad: a veces el mecanismo de autorización puede ser
insuficiente para garantizar que la entidad tiene el derecho de acceso a ese recurso
(respecto a un procedimiento, a las horas trabajadas, ...), la trazabilidad compensa
esta carencia mediante la introducción de una espada de Damocles
responsabilizando a las entidades. También sirve si se desea identificar a
posteriori al responsable de una acción.
II.2.3.1 Filosofía del Sistema
El sistema de control de accesos con tarjetas de proximidad comprende una serie de
dispositivos que generan una orden de apertura y control de los vehículos que han
ingresado o salido en un momento determinado, así como la hora y fecha de los eventos.
Todos los accesos serán controlados por un sistema automático sobre la base de lectoras
de proximidad. Las lectoras se interconectarán con el sistema mediante routers y gateways
conectados a la red del Laboratorio.
II.2.3.2 Acceso Vehicular
El sistema contará con una entrada y una salida de acceso vehicular a través de tranqueras
en el estacionamiento a las afueras del Laboratorio de Ingeniería.
Estas tranqueras contarán con un sistema de control de accesos con lectoras de
proximidad, que activarán automáticamente la tranquera al ser asociada a una tarjeta de
proximidad con los accesos permitidos; tanto para docentes, alumnos y/o personal
administrativo que ingresen con algún vehículo menor.
Se contará también con un detector de presencia “Loop” que al activarse comandará el
cierre de la tranquera.
Debe preverse puntos eléctricos de 220VAC para alimentar las tranqueras eléctricas.
II.2.3.3 Niveles de Acceso
En este caso se manejará para el control vehicular, debido a que dentro de las instalaciones
del Laboratorio se contaría con personal administrativo que gestione el cerrado o apertura
de los diferentes ambientes dentro del Laboratorio.
25
II.2.3.4 Fuente de Poder
El sistema de control de accesos deberá contar con una unidad de energía ininterrumpida
(UPS) para casos de falla de alimentación, que a la vez mejorará la calidad de energía que
se entrega a las cargas, filtrando subidas y bajadas de tensión y eliminando armónicos de
la red.
La selección del equipo de UPS deberá estar basado en las siguientes características:
● Deberá abordar todos los equipos de funcionamiento crítico de seguridad,
considerando un sobredimensionamiento aproximado del 30% para futuras
expansiones del sistema.
● Soporte de picos de energía de al menos 350 Jules.
● Duración en caso de falla de corte eléctrico de al menos 10 minutos.
● Distorsión de voltaje permitido de 2% de la carga lineal y 4% de carga no lineal.
● Al menos 92% de eficiencia de trabajo.
II.2.3.5 Instalación y Circuitos
El sistema intrusión utilizará tubería Conduit metálica adosada a los techos o empotrada
en paredes y pisos del Laboratorio y Estacionamiento, para llevar los cables de
interconexión con los dispositivos de campo. Para la instalación de los dispositivos se
considerará que los controladores irán instalados en el cuatro de control. Desde ese punto
se llevará la comunicación de los equipos distribuidos.
El cableado a utilizarse deberá ser cable de alarma 4x22 o en su defecto cumplir con lo
indicado por el fabricante.
Para los empalmes de los conductores no deberá usarse ningún tipo de cinta adhesiva,
sino mediante borneras de conexión.
26
II.2.4 DETECCIÓN DE INCENDIO
(EMPYROS INGENIERÍA, 2019) “Un sistema automático de detección
de incendios, está formado por elementos capaces de detectar el incendio
sin intervención humana emitiendo una señal que activa la alarma para que
los ocupantes de las instalaciones tengan tiempo de evacuar y evitar así
daños personales”.
Un sistema básico estará formado por los siguientes elementos:
● Central de detección de incendios: Es el panel electrónico que conecta con los
distintos elementos del sistema.
● Detector de incendios: Es el elemento que detecta el humo o el aumento de
temperatura, activándose y avisando a la central de alarma.
● Pulsador manual de alarma: Es un pulsador manual que se coloca en lugares
accesibles para que en caso de incendio se pueda activar y dar aviso del incendio.
● Sirena/Luz: Es el elemento sonoro y/o visual que nos indica que se ha producido
un fuego.
(TECNOLOGÍA DE LA SEGURIDAD, 2019)
Tipos de Sistemas de Detección de Incendios:
⮚ Convencional: Las instalaciones de detección de incendios convencionales son
concebidas para una máxima duración y mínimo mantenimiento, además de su
facilidad de manejo, por lo que son muy comunes en pequeños locales
comerciales y garajes de viviendas. En caso de incendio, esta central solo nos dirá
la zona que está alarmada, pero no la ubicación exacta del detector de alarma.
27
⮚ Direccionado: También llamado sistema de detección de incendios análogo, es un
tipo de instalación más compleja que la convencional, a diferencia de esta, el
sistema análogo reconoce individualmente a cada uno de los detectores,
pulsadores, sirenas o módulos que la conforman, por lo que a la hora de reflejar
una alarma, nos indica el punto exacto donde ésta se produce, ya que previamente
y mediante programación, se nombran todos los elementos.
Cuando hablamos de un sistema de Detección de incendios nos referimos al conjunto de
componentes y circuitos dispuestos para monitorear y notificar el estado de alarma de
incendios o de alguna señal de supervisión de dispositivos de iniciación de incendios; con
esto se busca iniciar respuestas apropiadas ante dichas señales.
Los sistemas de detección de incendios en la actualidad son de mucha importancia, tanto
así que cuando hablamos de un edificio o inmueble nuevo, sabemos que estos ya deberían
de contar de manera obligatoria con un sistema de detección de incendios. Al ser sistemas
de protección a la vida son de suma importancia y por tal su fiabilidad debe ser alta.
Deberán ser programados para proveer una alerta temprana de incendio, notificar a los
ocupantes dentro del edificio y realizar los protocolos de seguridad establecidos, de modo
que se pueda facilitar una adecuada evacuación a zonas seguras. Sabemos que algún tipo
de falla en este tipo de sistemas podría cobrar daños mortales.
Las principales causas de que ocurran este tipo de siniestros son:
● Fallas eléctricas (Sobrecalentamiento de enchufes, tomacorrientes, fusibles
fundidos).
● Velas, fósforos y cigarrillos expuestos a materiales inflamables.
● Cocinas, aparatos de calefacción y chimeneas sin supervisión o en mal estado.
Ante un incendio, el principal problema no siempre es el fuego, la mayor parte de las
personas hospitalizadas y fallecidas tras un siniestro de este tipo se debe a la inhalación
de humos, sobre todo por falta de oxígeno o por la concentración de cianuro presente en
el humo.
28
II.2.4.1 Dispositivos de Inicialización
● Detector de Humo Fotoeléctrico
Dispositivo que detecta partículas visibles o invisibles de una combustión.
● Detector de Temperatura
Dispositivo diseñado para responder cuando la energía térmica por convección
de un incendio aumenta la temperatura de un elemento sensible al calor.
● Estación Manual de Alarma de Incendio
Dispositivo de actuación manual usado para iniciar una señal de alarma de
incendio.
● Horn/Strobe Multicandela para Interiores
Componente de un sistema de alarma de incendios como una campana, corneta,
parlante o luz que provee salidas audibles, táctiles o visibles, o cualquier
combinación de ellas.
● Dispositivo de Monitoreo Direccionable
Componente que permite conocer el estatus de algún otro dispositivo ajeno al
sistema y dar una dirección para poder reconocerlo en el panel de monitoreo.
● Panel de Control de Alarma de Incendios
Panel direccionable para propósito de descarga, rojo. Opera con 120/220/230/240
VAC, 50/60 Hz (auto seleccionable). Capacidad instalada para 100 puntos
direccionables, mediante módulos adicionales. Un componente del sistema de
alarma de incendios, provisto de fuentes de alimentación primaria y secundaria,
que recibe señales de dispositivos de iniciación de incendios u otras unidades de
control de alarma de incendios, y procesan dichas señales para determinar parte o
todas las funciones de salida requeridas del sistema de alarma de incendios.
29
II.2.4.2 Señales del Panel
A. Señal de Alarma de Incendios
Señal iniciada por un dispositivo de iniciación de alarma como una estación manual de
alarma, un detector de humo, un detector de flujo u otro dispositivo, cuya activación
indique la presencia de un incendio.
B. Señal de Supervisión
Señal que indica la necesidad de cierta acción en relación con la supervisión de rondas de
guardia, los sistemas o equipamientos de supresión de incendio, o las características de
mantenimiento de sistemas relacionados.
C. Señal de Falla
Una señal iniciada por un sistema o dispositivo que indique alguna falla en un sistema,
componente o circuito monitoreado.
El sistema propuesto deberá ser inteligente, direccionable, modular, de bajo voltaje,
deberá contar con técnicas de comunicación digital y en cumplimiento con los estándares
y normas aplicables.
Los dispositivos no direccionables de supervisión, estatus o monitoreo deben ser
integrados al sistema de alarma mediante los módulos inteligentes direccionables, los
cuales estarán conectados al lazo SLC.
Los dispositivos de alarma y notificación deberán ser controlados por el panel de
detección y alarma de incendios y ser activados de acuerdo con protocolos descritos en
este documento.
II.2.4.3 Funcionamiento del Sistema de Detección de Incendio
El sistema de detección a instalarse contará con un panel de detección y alarma de
incendios que estará ubicado en el centro de control en el primer piso del laboratorio
Ingeniería de Electrónica y estará conectado a los dispositivos de detección y alarma
30
distribuidos a lo largo del complejo y tendrá la capacidad de generar alarmas por
ambientes y/o generales.
Adicionalmente deberá contar con un interruptor termomagnético de 220 VAC y 20 A
dedicada para suministrar energía a estos equipos como medida de protección a la
electrónica que la conforma. Así como también contar con baterías de respaldo frente
alguna caída de la red eléctrica.
El fabricante deberá capacitar a personal administrativo para el manejo y supervisión del
panel de detección de incendio a nivel usuario.
El sistema de detección y alarma de incendios trabajará en forma conjunta con el sistema
de agua contra incendios, además de otros sistemas que no son necesariamente de
seguridad, pero que influyen en el desempeño del sistema de seguridad del Laboratorio.
El panel deberá tener capacidad de reserva del 20% para recibir dispositivos o circuitos
adicionales de iniciación, control y notificación, como medidas implementarías futuras.
II.2.4.4 Filosofía de Funcionamiento
El Laboratorio de Electrónica contará con un sistema centralizado de detección y alarma
de incendios de cobertura parcial de acuerdo con NFPA 72, 17.5.3.1 y su funcionamiento,
manual o automático, no debe interferir con los sistemas de iluminación de emergencia o
cualquier otro equipo interconectado con el panel de detección y alarma de incendios.
El tiempo de retardo entre la activación de un dispositivo de detección (initiating device)
y el inicio de los protocolos de emergencia automáticos de protección a la vida que se
describen en este punto no deben exceder de 20 segundos.
El panel y la unidad de control de alarma de incendios deberán ser de tipo analógico y
multiplexado, y recibirán las señales de todos los dispositivos de detección (automáticos
y manuales) con los que contará el Laboratorio.
El sistema debe ser programado en modo Pre-Alarma para los dispositivos automáticos y
manuales de detección de incendios, la Pre-Alarma significa que cualquier aviso de
alarma emitido por alguno de los dispositivos de detección de incendios automáticos,
generará en el panel una señal de alarma (Alarm Signal) que deberá ser confirmada por
el personal encargado, antes de activar los dispositivos de alarma.
El cableado del sistema será en Clase B, subiendo por la montante del piso inferior al
superior.
31
II.2.4.5 Clasificación de Señales
Los dispositivos de detección de incendios a instalarse en el Laboratorio reportarán al
panel de detección y alarma, y que además deberán poder monitorearse y/o controlarse,
se clasifican según su señal, como se indica a continuación:
A. DISPOSITIVOS DE INICIALIZACIÓN
Las cuales tienen la primera prioridad, y serán generadas por los siguientes
dispositivos de campo de forma manual o automática:
● Detectores de humo fotoeléctricos.
● Detectores de temperatura.
● Estaciones manuales de alarma.
B. DISPOSITIVOS DE NOTIFICACIÓN
● Luces estroboscópicas.
● Cornetas con luces estroboscópicas.
II.2.4.6 Supervisión de Circuitos
Las fuentes de energía, circuitos eléctricos y equipos deben ser supervisados de forma
que se active una señal de falla (Trouble) por la apertura del sistema y puesta a tierra de
este. De esta manera se tiene monitoreado el íntegro del circuito, que al fallar
automáticamente transmite la zona de falla.
Igualmente, los circuitos de las fuentes de energía deben ser supervisados, reportando al
panel principal en caso de falla de cualquiera de las dos fuentes de energía, primaria o
secundaria. La falla de una de las dos fuentes no debe de afectar la operación del sistema.
II.2.4.7 Funcionamiento de los Circuitos
Los dispositivos para instalarse deberán tener la capacidad de ser conectados de acuerdo
con las especificaciones dadas a continuación, las cuales se basan en NFPA 72, 12.3:
32
● Los circuitos SLC : Clase B
● Los circuitos NAC : Clase B
II.2.4.8 Fuentes de Energía
Los sistemas propuestos deben contar con dos fuentes de energía:
● Fuente de alimentación primaria: que corresponde al servicio público, y es lo que
normalmente operará.
● Fuente de alimentación secundaria: que provee de energía al sistema al fallar la
fuente primaria.
La fuente secundaria deberá proveer energía al sistema dentro de los primeros 30
segundos de falla de la fuente primaria o cuando la fuente primaria no puede abastecer
más del 85% del voltaje requerido por el sistema.
El sistema de baterías debe cumplir con lo estipulado en la NFPA 72, que mantenga el
100% del sistema de detección y alarma operando, al menos durante 24 horas en Stand-
By más 15 minutos de alarma de todos los dispositivos.
II.2.4.9 Cables para Detección de Incendio
El cable conductor a utilizar contará con recubrimiento LSZH-3 para la conexión de los
lazos SLC y NACS respectivamente, cero halógenos con un diámetro de cobre mínimo
de 16 AWG para los circuitos de alarma y 18 AWG para los circuitos SLC, de acuerdo a
lo indicado en el Código NFPA 70 artículo 760.154 edición 2014.
Los conductores deben ser instalados de tal manera que no estén expuestos a posibles
daños mecánicos, además los cables deben ser del tipo no propagador del incendio, con
baja emisión de humos y libres de halógenos y ácidos corrosivos. Listados UL.
Los empalmes entre conductores no podrán hacerse con ningún tipo de cinta aislante,
deberán hacerse mediante dispositivos de empalmes aprobados (borneras).
II.2.5 ALARMA E INTRUSIÓN
(WIKIPEDIA, 2019) “Un sistema de alarma es un elemento de seguridad pasiva. Esto
significa que no evitan una situación anormal, pero sí son capaces de advertir de ella,
cumpliendo así, una función disuasoria frente a posibles problemas. Son capaces de
33
reducir el tiempo de ejecución de las acciones a tomar en función del problema
presentado, reduciendo así las pérdidas.
Uno de los usos más difundidos de un sistema de alarma es advertir el allanamiento en
una vivienda o inmueble. Los equipos de alarma pueden estar conectados con una Central
Receptora, también llamada Central de Monitoreo, con el propietario mismo (a través de
teléfono o TCP/IP) o bien simplemente cumplir la función disuasoria, activando una
sirena localmente). En la actualidad existen servicios de "monitoreo por Internet" que no
utilizan una "central receptora" ni una "central de monitoreo" sino redes compartidas en
Internet donde se derivan directamente las señales o eventos a teléfonos inteligentes
(smartphones), tabletas y portátiles conectados a Internet utilizando un navegador de
código abierto, envían la información directamente a los usuarios o titulares de los
servicios, al personal técnico para la reparación de falsas alarmas, a los operadores de
monitoreo quienes verifican las señales que requieren de procesamiento humano o no.
El sistema de Intrusión debe poder monitorear en tiempo real el estatus de todos los
dispositivos de campo desde el cuarto de control.
II.2.5.1 Composición del Sistema
El sistema está compuesto por una serie de contactos magnéticos y sensores PIR
distribuidos a lo largo de los dos niveles del Laboratorio de Electrónica, los cuales
deberán ser monitoreados a través de un panel de intrusión.
II.2.5.2 Filosofía del Sistema
El objetivo de este sistema es monitorear el Laboratorio, en conjunto con los otros
sistemas de seguridad, para lograr una reacción inmediata ante cualquier evento que altere
el funcionamiento y seguridad de este. Pues distribuidos en los ambientes del Laboratorio
existirían costosos equipos empleados en las Practicas de Laboratorio de los estudiantes.
Esto se logrará a través de la instalación de sensores distribuidos en zonas claves para
poder alertar comportamientos inusuales en la sede.
El sistema de intrusión cuenta con una serie de contactos magnéticos instalados en las
puertas de acceso al Laboratorio. El objetivo de estos dispositivos es avisar que se está
ingresando a un ambiente determinado, normalmente fuera de las horas programadas para
la visita o circulación. Todos los dispositivos de intrusión, salvo aquellos destinados a
34
proteger un mismo ambiente o medio de acceso, deben pertenecer a distintas zonas de
alarma.
A la activación de algún contacto magnético mientras la alarma se encuentre activada, se
accionará la misma activándose también la sirena (durante 2 minutos) y efectuando una
llamada telefónica o envío de algún SMS de manera automática como reporte de la
emergencia a la central de monitoreo.
La sirena de la alarma de intrusión será configurada para que suene por espacio de 2
minutos, luego de lo cual se silenciará automáticamente.
El panel intrusión deberá programarse para efectuar al menos dos tipos de controles:
● Acceso restringido las 24 horas, cuando se abra la puerta o se produzca una
intrusión el panel deberá generar una señal de alarma de manera inmediata, esta
condición de alarma no deberá concluir únicamente en cuanto se cierre la puerta,
sino mediante el RESET del Panel.
● Acceso restringido por horas, el panel únicamente deberá generar una alarma
cuando el acceso a dichos ambientes se produzca a ciertas horas, las cuales serán
programas en el panel (por ejemplo, de 21:00 a 07:00 horas). El resto del tiempo
el panel no deberá reportar ninguna señal cuando se abra la puerta.
Este sistema debe estar configurado de manera que se pueda mantener armado una o más
zona(s), independientemente que la(s) otra(s) se encuentre(n) desarmada(s).
II.2.5.3 Transmisión de Alarmas
El sistema de intrusión deberá poder transmitir las señales de alarma remotamente hacia
la central de alarmas principal de la Universidad Nacional de Piura.
II.2.5.4 Teclados de Intrusión
El sistema de intrusión contará con un teclado ubicado en un punto estratégico del
Laboratorio que me permita armar y desarmar el sistema de alarmas.
II.2.5.5 Fuente de Poder
El sistema de intrusión deberá contar con una unidad de energía ininterrumpida (UPS)
para casos de falla de alimentación, que a la vez mejorará la calidad de energía que se
35
entrega a las cargas, filtrando subidas y bajadas de tensión y eliminando armónicos de la
red.
La selección del equipo de UPS deberá estar basada en las siguientes características:
● Deberá abordar todos los equipos de funcionamiento crítico de seguridad,
considerando un sobredimensionamiento aproximado del 30% para futuras
expansiones del sistema.
● Duración en caso de falla de corte eléctrico de al menos 10 minutos de autonomía.
● Distorsión de voltaje permitido de 2% de la carga lineal y 4% de carga no lineal.
● Al menos 92% de eficiencia de trabajo.
II.2.6 CIRCUITO CERRADO DE TELEVISIÓN - CCTV
(SIGNIFICADOS, 2019) CCTV es una sigla en inglés “CLOSED CIRCUIT
TELEVISION” que traducido al español es “circuito cerrado de televisión”, consiste en
una o más cámaras de vigilancias conectadas a uno o más monitores de video o televisores
que reproducen las imágenes transmitidas por las cámaras. Las imágenes vistas por la
cámara se transmiten por cables coaxiales o una red inalámbrica que se al monitor que se
utiliza para transmitir las imágenes.
El sistema se caracteriza por ser cerrado, lo cual indica que las imágenes grabadas por la
cámara no se transmiten sino se almacena en un dispositivo de almacenamiento para su
visualización o para ser usadas como evidencia, por ejemplo: en el caso de un robo,
asesinato, las imágenes grabadas puede ser de gran ayuda para las autoridades para
encontrar los responsables del hecho. Además, es un sistema para ser utilizado por un
número limitado de espectadores.
Las cámaras se encuentran fijas en puntos específicos y, de ser un sistema moderno las
cámaras puedes ser manejadas desde una sala de control y contar con funciones avanzadas
como: enfoques, zoom, panorámica, inclinación, entre otras.
36
Con el avance de las cámaras, existen modelos que permiten captar imágenes en
oscuridad, imágenes en oscuridad con infrarrojos, análisis de video, etcétera, todo
depende de la necesidad y finalidad de la persona interesada.
El sistema de CCTV para el Laboratorio de Ingeniería Electrónica constará de un conjunto
de cámaras de vigilancia que reportarán al cuarto de servidores, mediante una señal
llevada por cable UTP. Las imágenes de estas cámaras serán visualizadas y administradas
por personal capacitado de la misma área administrativa cuando estas sean requeridas,
por lo que no se contará con personal permanente para realizar esta función.
II.2.6.1 Filosofía de Funcionamiento
Se contará con un sistema enteramente de tipo IP. Se usarán cámaras IP tipo día/noche,
infrarrojas, estándar o WDR dependiendo de su ubicación. Las señales de todas estas
cámaras harán uso de la infraestructura del laboratorio para ser llevadas al cuarto de
servidores para su grabación.
Se tendrá un monitoreo del total de los corredores, áreas comunes, ingresos y
estacionamientos. De esta manera se busca llevar un registro de toda persona y/ó vehículo
que acceda a las instalaciones.
La distribución de cámaras planteada en el presente proyecto debe considerarse como una
propuesta preliminar, ya que su ubicación definitiva deberá validarse en el campo,
tomando en cuenta las obstrucciones generadas por tuberías y ductos de otros sistemas.
El instalador del sistema podrá proponer mejoras al sistema siempre y cuando no afecten
el funcionamiento y desempeño de este desde el punto de vista de filosofía de
funcionamiento; siendo el objetivo principal llevar un registro de los eventos que sean
monitoreados por las cámaras y, así mismo, permita mejorar el concepto de vigilancia
para nuestro Laboratorio de Electrónica.
II.2.6.2 Formatos de Grabación
Todas las cámaras deberán ser IP y grabar en la máxima resolución disponible para la
cámara. El sistema deberá grabar a 15 IPS durante el día y en la noche entrará a modo de
detección, grabando a 7 IPS. Los horarios serán establecidos los encargados
37
administrativos del Laboratorio de Electrónica, pero en principio se calculará 16 horas de
día y 8 horas de noche en formato detección.
Además, en horas de la noche, el sistema tendrá la capacidad de grabar a 15 IPS por
detección de movimiento por parte de la propia cámara sobre una región de intereses
preestablecida. Esta función estará activa por lo menos durante los 10 segundos
posteriores a la detección de movimiento.
El instalador deberá considerar una capacidad de disco duro para 30 días de grabación en
el formato máximo disponible (compresión H.264) y se deberá considerar si es necesario
uno o más discos externos o internos de grabación, según la flexibilidad de los equipos
del postor, para cumplir con la capacidad requerida.
II.2.6.3 Configuración del Sistema de Video
El sistema de video será configurado de manera que se permita un gerenciamiento y
administración de las cámaras cuando sean requeridas de una manera ordenada y además
permitirá la grabación en dos formatos: tiempo real y detección.
II.2.6.4 Capacidad de Grabación
Para el cálculo de la capacidad de disco duro del grabador de video en red deberán tenerse
en cuenta las siguientes consideraciones:
● Todas las cámaras deberán grabarse en la máxima resolución disponible.
● La cantidad de cámaras se encuentra descrita en el cuadro de configuración de
cámaras, se deberá tener en cuenta los tiempos promedios de grabación para
dimensionar el tamaño del disco duro.
● El formato de grabación será en compresión H.264.
● Deberá considerarse una capacidad de grabación de 15 días en el disco duro.
El equipo de grabación deberá estar en capacidad de efectuar el cambio de formato de
grabación de modo detección a modo tiempo real después de recibir la señal del sensor
de movimiento de la propia cámara sobre una región de intereses preestablecida.
38
II.2.6.5 Monitores
Los monitores serán distribuidos en el área administrativa para su visualización cuando
sea requerido. Monitor 1 y 2: Pantalla plana LED de al menos 32” para imágenes
multiplexadas a selección del usuario.
Esta distribución podrá ser modificada por los propietarios en base a operatividad del
sistema y preferencias del usuario.
II.2.6.6 Transmisión de CCTV
Las imágenes grabadas por el sistema de CCTV deben poder ser transmitidas bajo
demanda del personal encargado del Laboratorio de Electrónica, para ser visualizadas en
caso sea requerido. Esto debe ser incluido como parte de la propuesta. Deberá indicarse
como parte de la propuesta el requerimiento de ancho de banda para la transmisión vía
Internet.
II.2.7 REDES DE COMUNICACIÓN
(MONOGRAFÍAS, 2019) Una red de comunicaciones es un conjunto de medios técnicos
que permiten la comunicación a distancia entre equipos autónomos (no jerárquica -
master/slave). Normalmente se trata de transmitir datos, audio y vídeo por ondas
electromagnéticas a través de diversos medios (aire, vacío, cable de cobre, fibra óptica,
etc.). La información se puede transmitir de forma analógica, digital o mixta, pero en
cualquier caso las conversiones, si las hay, siempre se realizan de forma transparente al
usuario, el cual maneja la información de forma analógica exclusivamente.
Las redes más habituales son las de ordenadores, las de teléfono, las de transmisión de
audio (sistemas de megafonía o radio ambiental) y las de transmisión de vídeo (televisión
o vídeo vigilancia).
La capacidad de transmisión indica el número de bits por segundo que se pueden
transmitir a través de una conexión. A menudo se llama erróneamente velocidad de
transmisión (que depende de la capacidad y de otros factores) o ancho de banda (que es
la amplitud de onda utilizable).
39
II.2.8 GLOSARIO DE TÉRMINOS BASICOS
- BMS Building Management System: Sistema de Administración de Edificios
- SCA Sistema de Control de Acceso
- SDI Sistema de Detección de Incendios
- SAI Sistema de Alarma e Intrusión
- CCTV Circuito Cerrado de Televisión
- SCE Sistema de Cableado Estructurado
- PLC Programmable Logic Controller: Controlador Lógico Programable
- TCP/IP Transmision Control Protocol/Internet Protocol
- SCADA Supervisión Control y Adquisición de Datos
II.3 HIPÓTESIS
II.3.1 HIPÓTESIS GENERAL
El Sistema de Gestión del Laboratorio de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones
aplicando el concepto de BMS permite integrar los sistemas tanto de seguridad como los
dispositivos de campo para monitorear, supervisar, controlar y gestionar la información.
II.3.2 HIPÓTESIS ESPECÍFICA
● Se puede realizar un estudio de las especificaciones que debe cumplir un sistema
de seguridad y puede ser gestionado utilizando redes de comunicación.
● Las redes de comunicación que se utilizan en cuanto a sus prestaciones de
capacidad y velocidad permiten la interconexión de dispositivos de campo.
40
CAPITULO III: MARCO METEODOLÓGICO
III.1 ENFOQUE
El proyecto de Investigación es de enfoque cuantitativo, debido su proceso es de tipo
deductivo que se basa en un área de conocimiento determinado, en la cual se utiliza
tecnología para desarrollar un sistema que permita ser aplicado en una realidad objetiva,
materia de la investigación.
III.2 DISEÑO
Se fundamenta en una investigación cuantitativa porque se desarrollará un sistema de
seguridad basado en BMS.
III.3 NIVEL
El nivel de investigación es descriptivo ya que se basa en explicar cada uno de los
elementos que formarán parte de sistema a desarrollar.
III.4 TIPO
Es aplicativo, y con muchos casos de éxito donde se puso en marcha.
III.5 SUJETO DE INVESTIGACIÓN
Esta investigación abarca el área de conocimiento seguridad domótica industriales en la
que se pone énfasis en el desarrollo de sistemas de seguridad electrónica y se administra
o gestiona a través del software BMS (Building Management System)
III.6 MÉTODOS Y PROCEDIMIENTO
Como primera instancia se hizo un análisis de la problemática existente en nuestro
Laboratorio de Electrónica, y cómo es que con ayuda de la tecnología podríamos brindarle
un mejor enfoque de ayuda. Por tal, se planteó una idea muy general de como poder
integrar un sistema con otro, entre los diferentes que puedan ser de necesidad de nuestro
Laboratorio.
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El proyecto de investigación que se planteó para el desarrollo de esta Tesis fue diseñar un
Sistema que permita gestionar la seguridad del Laboratorio de Ingeniería Electrónica y
Telecomunicaciones. Para ello se planteó aplicar el concepto de BMS. El objetivo
principal consiste en que se integren los sistemas de seguridad como también los
dispositivos de campo distribuidos; con la finalidad de captar información de estos
dispositivos para realizar el monitoreo, la supervisión, el control y la gestión.
Teniendo un idea más clara, se dio paso a plantear el objetivo principal del proyecto, y la
estructuración que daría solución a los problemas del Laboratorio. Seguido a ello se buscó
otros proyectos de tesistas enfocados con una misma idea de poder aplicar tecnologías
que ayuden en la administración y cuidado de un edificio.
Así fue como se planteó un diseño que cumpla con las especificaciones que permitirían
que los sistemas de seguridad puedan ser gestionados utilizando redes de comunicación.
Es por ello fue necesario realizar un estudio previo sobre requerimientos y
especificaciones para la instalación y puesta en marcha del sistema basado en BMS.
III.6.1 PARÁMETROS DE DISEÑO DEL SISTEMA DE GESTIÓN
En este ítem se indica los parámetros necesarios del Sistema de Gestión, este estará
compuesto por:
Se consideran dos elementos necesarios para el Sistema de Gestión destinados en su
conjunto, a brindar confort y seguridad a los estudiantes, personal docente y
administrativos del laboratorio, así como también a sus visitantes.
● Software de monitoreo y control multiprotocolo
El Laboratorio contará con un centro de control, ubicado en el área Administrativa de la
institución, lugar en el cual se considera en el diseño un computador conectado a la red
de datos y que tendrá instalado el software BMS, el cual se comunicará con los
controladores de los sistemas eléctrico – mecánico y de seguridad electrónica, con la idea
de la integración total en un solo sistema de gestión.
El software contará con una interfaz gráfica para la interacción del personal operador con
cada uno de los sistemas, para el propósito de monitoreo y/o control en tiempo real.
42
El software permitirá, además de monitorear y/o controlar variables correspondientes a
los diversos subsistemas, establecer diversos límites y acciones destinadas al ahorro en el
consumo de la energía eléctrica, así como generar reportes personalizados.
● Controladores y dispositivos de campo
En cuanto al hardware a ser monitoreado por el software de gestión, se considera los
siguientes subsistemas
Sistemas Eléctricos:
▪ Tableros eléctricos de cargas y de distribución para medir el consumo de energía
eléctrica
▪ Tablero del sistema de generación de energía solar
▪ Circuitos de iluminación.
Sistemas Mecánicos:
▪ Aire acondicionado (BTU)
▪ Alarma de Incendio
▪ Dispositivos de Acceso e Intrusión
III.6.2 REQUERIMIENTOS GENERALES
Para el diseño del sistema de gestión basado en BMS se considera los siguientes
requerimientos generales:
- El sistema deberá ser de naturaleza modular, y permitir la expansión en lo referente
a capacidad y funcionalidad
- Deberá permitir adicionar sensores, dispositivos de entrada y salida, paneles
controladores autónomos y estaciones de trabajo o clientes móviles.
- Cada subsistema debe operar de manera autónoma mediante sus propios sistemas de
control y se incorporan al sistema general mediante protocolos de comunicación para
su supervisión y control.
43
- Los suministros dimensionados deberán incluir todos los equipos y accesorios que
sean necesarios para garantizar el correcto funcionamiento de cada subsistema de
acuerdo con lo especificado
III.6.3 ARQUITECTURA DEL SISTEMA
El proyecto asume el empleo de la red Ethernet como medio de comunicación de todos
los subsistemas que lo componen, para los controladores de campo es ideal el empleo de
la red Ethernet para la comunicación y control del estado de las variables.
Los diferentes subsistemas se comunicarán preferentemente por medio de protocolos
BACnet/IP, Modbus/IP o Lonwork, pero el sistema debe estar en capacidad de trabajar
con plataformas Dali, KNX y tecnologías como EnOcean y PowerG.
¿Qué es un protocolo de comunicación industrial?
En principio un protocolo de comunicación es un conjunto de reglas que permiten la
transferencia e intercambio de datos entre los distintos dispositivos que conforman una
red.
BACnet (Building Automation and Control Networks) es un protocolo de comunicación
de datos diseñado para comunicar entre sí a los diferentes aparatos electrónicos presentes
en los edificios actuales (alarmas, sensores de paso, aire acondicionado, calefactores, etc.)
Modbus es un protocolo de comunicaciones, basado en la arquitectura maestro/esclavo
(RTU) o cliente/servidor (TCP/IP), diseñado en 1979 por Modicon para su gama de
controladores lógicos programables (PLC’s). Convertido en un protocolo de
comunicaciones estándar de facto en la industria, es el que goza de mayor disponibilidad
para la conexión de dispositivos electrónicos industriales.
El estándar Lonwork se basa en el esquema propuesto por LON (Local Operating
Network). Este consiste en un conjunto de dispositivos inteligentes, o nodos, que se
conectan mediante uno o más medios físicos y que se comunican utilizando un protocolo
44
común. Por inteligente se entiende que cada nodo es autónomo y proactivo, de forma que
puede ser programado para enviar mensajes a cualquier otro nodo como resultado de
cumplirse ciertas condiciones, o llevar a cabo ciertas acciones en respuesta a los mensajes
recibidos.
El sistema DALI (Digital Addressable Lighting Interface) es un estándar bidireccional en
el que la información corre desde un controlador hacia los equipos de iluminación que
ejecutan las órdenes y solicitudes de información. El control alumbrado DALI ofrece un
número casi ilimitado de posibilidades para control de iluminación.
KNX es un estándar de protocolo de comunicaciones de red, basado en OSI, para edificios
inteligentes (domótica e inmótica). Es el único ESTÁNDAR Abierto Mundial para el
Control de Casas y Edificios.
EnOcean es un protocolo domótico muy interesante que trabaja con tecnologías Wireless
y de captación de energía, usada, principalmente en sistemas automáticos en edificios.
Los periféricos EnOcean funcionan, en su mayoría, sin cables y sin pila, ya que generan
ellos mismos la energía que necesitan en cada momento para comunicarse con el
controlador domótico u otros módulos EnOcean, de distintas formas: microgeneradores,
células fotoeléctricas, movimiento de un picaporte, etc.
Son algunos de los principales protocolos empleados en las diferentes soluciones en
edificios y en la industria. Hay que tener en cuenta que se recomienda estandarizar la
solución al menos uno o dos protocolos, a fin de no encarecer la solución, y así también
evitar el empleo de gateways de comunicación.
● ¿Qué es un Gateway?
Un gateway es un dispositivo activo en su mayoría, cuya función es el cambio de medio
de transmisión o cambio de protocolo de comunicación industrial.
Pongamos un ejemplo:
✔ Gateway Modbus RTU a Modbus TCP IP (RS485 – Ethernet)
✔ Gateway de Bacnet IP a Modbus TCP IP (Ethernet – Ethernet)
45
En la solución planteada para nuestro Laboratorio de Electrónica, buscamos estandarizar
los equipos y sistemas al protocolo Modbus y Bacnet los cuales son los protocolos más
comunes en el mercado peruano.
La arquitectura busca asociar varios equipos que no estén a una distancia considerable a
través del bus RS-485 del protocolo Modbus y Bacnet respectivamente.
En la actualidad muchos sensores y equipos ya están en capacidad de comunicarse vía
algún protocolo industrial; por ejemplo: Medidores de energía multifunción, grupos
electrógenos, medidores de caudal, medidores BTU, equipos HVAC, luminarias,
Chillers, medidores de nivel, entre muchos otros ya existentes en el mercado.
Lo común es que vengan en protocolo RS485, dando la facilidad de poder conectarse a
equipos de hasta 1.2 km de distancia mediante dos hilos de cobre con al menos un calibre
de 2x24 AWG apantallado a fin de evitar el ruido.
Tanto Modbus RTU como Bacnet MSTP son protocolos que pueden viajar en medios
físicos como RS-232 o RS-485 permitiendo que en un mismo bus pueda conectar hasta
una capacidad máxima de 254 nodos. Después de 32 nodos (1 maestro + 31 esclavos), es
posible que necesite repetidores RS-485 para garantizar una comunicación adecuada.
Esto depende de un número de elementos diferentes, incluso si los transceptores RS485
están cargados o en cuarto de carga.
En este caso la mayoría de mis equipos a emplear manejarán el protocolo Modbus, por lo
que necesitaré algún Gateway que será mi puente de comunicación entre mi sistema de
monitoreo y mis equipos asociados al lazo RS485 a monitorear y/o controlar.
Sin embargo, se recomienda separar los sistemas para facilitar los mantenimientos y/o
probabilidad de fallo de algunos de ellos. Está de más mencionar que los equipos a
emplear son equipos industriales con certificaciones de laboratorios (UL) que garantizan
que cumplan con la finalidad de funcionamiento.
En su mayoría los equipos a emplear vienen en RS485, pues son más baratos que los IP,
y puedo hacer lazos de hasta 31 dispositivos que con un solo Gateway.
Muchos otros dispositivos que no tiene capacidad de comunicarse vía protocolo industrial
irán asociados a un PLC quien recibirá sus señales, tanto análogas como digitales las
cuales serán procesadas y enviadas en protocolo industrial. Por cual se empleará un
46
gateway que convierta de RS485 el protocolo Modbus RTU a Ethernet el protocolo
Modbus TCP IP.
El sistema BMS (Building Management System) o SCADA (Supervisory Control And
Data Acquisition) a emplear será capaz de leer el protocolo Modbus y la comunicación
será sencilla y fluida dependiendo de la capacidad del dispositivo que queremos asociar.
La siguiente estructura muestra los tres niveles para control y monitoreo de variables.
Empezando de abajo hacia arriba, partimos por la parte sensorial (instrumentación
industrial) digital y análoga; seguido del nivel medio o central para procesos de control
(PLCs, HMIs, switchs, drivers, etc), y finalmente la etapa de gestión de edificios
conformada por sistemas de monitoreo, apps, servidores.
Figura 3.1 – Niveles de Administración Electromecánica
Fuente: https://www.peregrinesec.com/product-page/cbm-cc-b
47
Figura 3.2 – Arquitectura del Sistema BMS
Fuente: Elaboración Propia
Dispositivos de
Campo
Nivel de Control
Nivel de Gestion PLATAFORMA DE
SEGURIDAD Y AUTOMATIZACION
HVAC Controller
Sensores temperatura Calentadores Ventiladores
Sistemas de enfriamiento
Intrusion Controller
Teclados
Sensores PIR Contactos
magnéticos
CCTV NVRs
Cámaras
Domos PTZ Bullet
Control Acceso
Biométricos
Lectoras proximidad Barreras vehiculares
Control Iluminación
Sensores Dimmers Mandos
Detección Incendios
Detectores humo, temperatura Estaciones manueales
Sirenas con luz estroboscópica
48
Figura 3.3 – Arquitectura Detallada del Sistema BMS
Fuente: Elaboración Propia
49
Figura 3.4 – Arquitectura Detallada del Sistema BMS por Bloques
Fuente: Elaboración Propia
50
III.6.4 PLATAFORMA DE GESTIÓN
La plataforma de gestión a diseñar deberá prevenir eventos críticos y reaccionar de
manera eficiente ante situaciones inesperadas por parte de alguno de los sistemas de
seguridad a implementar mediante sus automatismos.
La plataforma de seguridad y automatización debe ser:
▪ Flexible
▪ Escalable
▪ Robusta
▪ Redundante
▪ Multitarea, orientada a objetos.
La plataforma de seguridad y automatización se dimensionará como un servidor unificado
de sistemas de intrusión, video, fuego, accesos y monitoreo de equipos electromecánicos.
Su arquitectura se considera abierta y distribuida.
Cada subsistema electromecánico operará de manera independiente a nivel de software
de configuración, hardware de control y dispositivos de campo, pero será totalmente
abierto para supervisión y control mediante los protocolos industriales Modbus y Bacnet.
La plataforma de gestión permitirá programar eventos relacionados entre los subsistemas
de seguridad y los subsistemas electromecánicos de la edificación tales como:
Activaciones del sistema de intrusión
Detención de los sistemas de ventilación y apertura de las puertas de los pisos bajo riesgo
de incendio (acorde con la norma NFPA 72 para edificaciones verticales y horizontales)
El sistema deberá proveer reportes customizados para cada evento (información en
tiempo real de lo que ocurre) en el laboratorio por medio de correo electrónico.
51
III.6.5 PARÁMETROS A CONTROLAR Y MONITOREAR
A continuación, se detallan los parámetros a monitorear o controlar:
III.6.5.1 Sistemas Mecánicos
● Sistemas de aire acondicionado en áreas comunes:
El edificio contará con equipos de aire acondicionado tipo VRV, compuesto por grupos
de condensadoras con sus respectivos evaporadores para las áreas comunes. Cada grupo
tendrá su propio sistema de control, el cual se comunicará digitalmente por protocolo
Bacnet MS/TP (RS485) con el BMS, para monitoreo y/o control de los equipos.
● Inyección de aire fresco
Las áreas comunes, halls de ascensores y equipos de aire acondicionado cuentan con
inyección de aire fresco. Por cada equipo se controlará o monitoreará las siguientes
señales:
▪ Control de arranque y parada.
▪ Monitoreo de inyector energizado con switchs de corriente.
▪ Switch de presión diferencial.
III.6.5.2 Sistemas Eléctricos
El sistema BMS monitorea el estado y posición de interruptores de tableros de
distribución y tableros generales. Se controlarán los circuitos de iluminación según
diagramas unifilares. Se integrará usando comunicación digital RS485 Bacnet o Modbus.
Los elementos a monitorear son:
▪ Temperatura ambiente en el cuarto de tableros eléctricos.
▪ Posición de interruptor en tableros generales.
▪ Estado (disparo/normal) de interruptores de tableros generales.
52
Además, se realizará el Control de iluminación de áreas comunes:
▪ Control de encendido y apagado horario de circuitos de iluminación según
diagramas unifilares.
III.7 ASPECTOS ÉTICOS
- Seguridad e integridad a las personas.
- Cuidado y preservación del medio ambiente.
- Veracidad de los datos obtenidos.
- Optimización de consumos energéticos y sanitarios.
53
CAPITULO IV: RESULTADOS Y DISCUSIÓN
IV.1 SISTEMA BMS (BUILDING MANAGEMENT SYSTEM)
IV.1.1 DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS
IV.1.1.1 Software SCADA
DIAView DELTA es una interfaz de software versátil y fácil de usar para la
administración de instalaciones y monitoreo remoto de las variables electromecánicas
asociadas al sistema. El encargado de interactuar con los PLCs y HMI distribuidos en el
Laboratorio de Electrónica de la Universidad Nacional de Piura.
DIAView permite supervisar, controlar, y manipular data almacenada por eventos,
alarmas, e históricos de hasta 3 años de antigüedad. Contando con una licencia de 1000
variables se contempla un crecimiento futuro del sistema permitiendo asociar muchas
otras variables. Esta licencia (USB KEY) simplemente se inyecta vía USB a la PC donde
va a correr el sistema.
▪ Plataforma de gráficas avanzadas.
▪ Soporta MODBUS (TCP IP / RTU).
▪ Soporta comunicación OPC Cliente/Servidor.
▪ Simulación de datos local.
▪ Grupo de variables estructuradas.
▪ Variedad de herramientas de visualización de datos, gráficos de tendencias e
históricos.
▪ Gestión de alarmas robusta y eficiente; incluido módulo para el envío de mensajes
por correo electrónico y SMS.
▪ Lenguaje de VBScript.
▪ Reportes, informes y plantillas con interfaz incluida de edición de Microsoft
Office Excel.
54
▪ Licencia flexible con escalabilidad desde 64 tags.
▪ Estructura cliente y servidor.
▪ Sistema de gestión de usuario para diferentes niveles de acceso.
▪ Compatibilidad de PC:
Windows XP SP3, Windows 7 Professional/Ultimate Edition, Windows 8
Professional/Ultimate Edition, Windows 10 Professional, Enterprise. Windows
Server 2003. Windows Server 2008
Sus funciones principales serán la visualización de los siguientes sistemas:
Sistemas de Seguridad:
- Detección de Incendios.
- Circuito Cerrado de Televisión.
- Alarma e Intrusión.
- Control de acceso vehicular.
Sistemas Electromecánicos:
- Eléctrico.
- Mecánico.
Se realizó el dimensionamiento, según la necesidad de automatización utilizando BMS;
para lo cual se diseñó ocho (11) esquemas de ubicación de dispositivos con la siguiente
denominación:
- AUTOMATIZACIÓN PRIMER PISO
- AUTOMATIZACIÓN SEGUNDO PISO
- SCA ESTACIONAMIENTOS
- SDI PRIMER PISO
- SDI SEGUNDO PISO
- SAI PRIMER PISO
- SAI SEGUNDO PISO
- CCTV PRIMER PISO
- CCTV SEGUNDO PISO
- SCE PRIMER PISO
- SCE SEGUNDO PISO
55
SISTEMAS:
BMS Building Management System: Sistema de Administración de Edificios
SCA Sistema de Control de Acceso
SDI Sistema de Detección de Incendios
SAI Sistema de Alarma e Intrusión
CCTV Circuito Cerrado de Televisión
SCE Sistema de Cableado Estructurado
De los diagramas indicados, que se encuentran al final de este capítulo; se elaboró el
siguiente resumen de dispositivos en las tablas que se describen a continuación:
Tabla 4.1. Automatización
AUTOMATIZACIÓN
DISPOSITIVO UBICACIÓN SÍMBOLO DESCRIPCIÓN CANTIDAD
Switch Industrial 1er piso RJ45 Red del
Laboratorio 1
Pantalla HMI 1er piso RJ45 y RS-485
Modbus TCP IP/RTU 1
PLC 1er piso
RJ45 Modbus TCP IP 1
Switch Detector de
Corriente 1er y 2do piso
Entrada Discreta
0 - 24 VDC 3
Relé 1er y 2do piso Salida Discreta
0 - 24 VDC 10
Medidor
Multifunción 1er piso
RS-485 Modbus RTU 1
Sensor de
Temperatura 1er y 2do piso
Resistencia variable 3
56
Tabla 4.2. Sistema de Control de Acceso
SCA - SISTEMA DE CONTROL DE ACCESO
DISPOSITIVO UBICACIÓN SÍMBOLO DESCRIPCIÓN CANTIDAD
Barrera Vehicular Estacionamientos Salida Discreta
0 - 24 VDC 2
Lector de Tarjetas Estacionamientos
Wiegand 2
Controlador IP
Acceso 1er piso
RJ45 Ethernet 1
Tabla 4.3. Sistema de Detección de Incendio
SDI - SISTEMA DETECCION DE INCENDIOS
DISPOSITIVO UBICACIÓN SÍMBOLO DESCRIPCIÓN CANTIDAD
Detector de
Humo en Techo
Ambientes y pasadizos
1er y 2do piso
Entrada Discreta
0 - 24 VDC 30
Estación
Manual de
Alarma en Pared
1er y 2do piso Entrada Discreta
0 - 24 VDC 2
Corneta de
Alarma con Luz
Estroboscópica
1er y 2do piso Salida Discreta
0 - 24 VDC 2
Panel de
Detección y
Alarma de
Incendios
1er y 2do piso
RS-232 1
Tabla 4.4. Sistema de Alarma e Intrusión
SAI - SISTEMA DE ALARMA E INTRUSIÓN
DISPOSITIVO UBICACIÓN SÍMBOLO DESCRIPCIÓN CANTIDAD
Sensor PIR
Entrada 1er piso, centro
de cómputo y los cuatro
laboratorios del 2do piso
Entrada Discreta
0 - 12 VDC 6
Contacto
Magnético
Pesado
Puertas principales 1er y
2do piso
Entrada Discreta
0 - 12 VDC 4
Sensor de
Aniego Baño 1er y 2do piso
Entrada Discreta
0 - 12 VDC 4
Panel de Alarma
e Intrusión 1er piso
RJ45 Ethernet 1
57
Tabla 4.5. Sistema de Circuito Cerrado de Televisión
CCTV - CIRCUITO CERRADO DE TELEVISION
DISPOSITIV
O UBICACIÓN SÍMBOLO DESCRIPCIÓN CANTIDAD
Cámara Domo Pasadizos 1er y 2do
piso
RJ45 Ethernet 4
Cámara Bullet 1er piso RJ45 Ethernet 3
Switch 8
Puertos 1er piso
RJ45 Ethernet 1
Tabla 4.6. Sistema de Cableado Estructurado
SCE - SISTEMA DE CABLEDO ESTRUCTURADO
DISPOSITIVO UBICACIÓN SÍMBOLO DESCRIPCIÓN CANTIDAD
Optical Network Ambientes y pasadizos
1er y 2do piso
Fibra óptica 22
Splitter 1 x 32 2do piso
Fibra óptica 1
Optical Line 2do piso
Fibra óptica 1
Los sistemas de seguridad están en capacidad de proporcionarme algún tipo de contacto
seco o húmedo que sería llevado a los PLCs y HMIs, de igual manera los sensores que
forman parte de sistema electromecánico me brindarán una señal digital o una señal
variable en el tiempo.
En el caso de CCTV, la integración a DIAView será directa apuntando a las direcciones
IP, teniendo en cuenta que todas las cámaras empleadas en la solución para el Laboratorio
son IP y estarán alimentadas por un switch POE.
El sistema se comunicará bidireccionalmente en los protocolos Modbus TCP/IP y
Modbus RTU(RS-485) de manera nativa.
58
Figura 4.1. – BMS – DIAView Delta
Fuente: http://interamsa.com/catalogo/building-management-system-
bms/software/diaview-delta/
IV.1.1.2 Controlador Lógico Programable - PLC
Los controladores lógicos programables (PLC) DVP12SE11R de la marca DELTA serán
configurados con entradas y salidas analógicas y digitales, además de una lógica de
control residente en un único microprocesador.
Como CPU cuenta con (08) entradas digitales y (04) salidas digitales tipo relé, con
capacidad de incrementar sus IOs a través de módulos de auxiliares. Presenta puerto de
comunicación ethernet para la comunicación directa vía protocolo Modbus TCP IP, con
altas velocidades de procesamiento diseñado para trabajar los 24/7. Certificado UL, CE.
Para dimensionar el número de CPUs fue necesario dividir los sistemas, por lo que se
necesitarán (02) CPU en el Laboratorio, haciendo alusión al sistema de seguridad
electrónica y al sistema electromecánico.
Características del controlador:
▪ Capacidad de programación: 16k pasos
▪ Registro de datos: 12k palabras
▪ Alta velocidad de ejecución: LD: 0.64μs, MOV: 2μs
59
▪ Voltaje de alimentación: 24VDC (-15 ~ +15) Consumo 1.8W
▪ Ethernet incorporada, soporta MODBUS TCP, Ethernet / IP; puerto de
comunicación RS-485 para MODBUS RTU.
▪ Capacidad integrada de 8 entradas digitales y 4 salidas digitales relé, y expandible
hasta 480 puntos IOs a través de módulos de expansión.
▪ Firewall que ofrezca la primera línea de defensa y proteja contra amenazas de
malware y redes.
▪ Montaje en riel DIN.
▪ Programa de tiempos: diario, semanal, anual, temporal.
▪ Modularidad: configurados con un arreglo de módulos de entradas y salidas
analógicas y digitales.
▪ Entradas analógicas: señales de 0 a 10Vdc, 4 a 20 mA, RTC o PT100.
El PLC DELTA - DVP12SE11R será quien estará conectado a las señales
discretos/digitales o analógicas (temperatura) entregadas por los sensores distribuidos en
el Laboratorio tal como se muestra en la tabla de señales.
60
Tabla 4.7. Señales de Automatización
TABLA DE SEÑALES
SISTEMA UBICACIÓN CNT DESCRIPCION ED SD EA SA COM EQUIPO
AUTOMATIZACIÓN
PISO 1
1 Monitoreo AC 1 0 0 0 0 SW Corriente
1 Control ON/OFF AC 0 1 0 0 0 Relé
1 Temperatura 0 0 1 0 0 Sensor temperatura
1 Consumo energía 0 0 0 0 10 Medidor multifunción
3 Luminarias 0 3 0 0 0 Relé
PISO 2
2 Monitoreo AC 2 0 0 0 0 SW Corriente
2 Control ON/OFF AC 0 2 0 0 0 Relé
2 Temperatura 0 0 2 0 0 Sensor temperatura
2 Luminarias 0 2 0 0 0 Relé
SEGURIDAD
ELECTRÓNICA
ESTACIONAMIENTO 2 Control Acceso Veh. 0 2 0 0 0 Relé
2 Monitoreo Acceso Veh. 2 0 0 0 0 SW Corriente
PISO 1
1 Alarma SDI 1 0 0 0 0 N/A
1 Falla SDI 1 0 0 0 0 N/A
1 Alarma SAI 1 0 0 0 0 N/A
1 Falla SAI 1 0 0 0 0 N/A
TOTAL DE SEÑALES: 32 9 10 3 0 10
AC: Aire Acondicionado SD: Salidas Digitales
SW: Switch de Corriente EA: Entradas Analógicas
ED: Entradas Digitales SA: Salidas Analógicas COM: Comunicación por Protocolo Industrial
61
Figura 4.2. – BMS – Conexionado
Fuente: Elaboración Propia
SCADA (Supervisión Control y Adquisición de Datos)
APP
HMI – Interfaz Hombre Máquina
MO
DB
US
T
CP
/IP
RED DE DATOS -
LAN
CONTROLADOR (PLC) + Módulo Termistor
MEDIDOR TEMPERATURA
Entrada Digital
24 VDC – 2 hilos
Resistiva (Ω)
2 hilos
Salida Digital
24 VDC – 2 hilos º
MO
DB
US
T
CP
/IP
MO
DB
US
T
CP
/IP
MO
DB
US
T
CP
/IP
62
Figura 4.3. – BMS – DVP Delta
Fuente: http://interamsa.com/catalogo/building-management-system-
bms/hardware/controladores-plc/plcs/dvp-series-plc/dvp12se11r-2/
IV.1.1.3 Interfaz Hombre Máquina - HMI
El HMI DELTA DOP-107WV será la interfaz local de los procesos a administrar.
Ubicado muy cerca al acceso principal del Laboratorio de Electrónica, funcionará como
un pequeño SCADA para control y monitoreo a pequeña escala debido a su memoria y
tamaño de pantalla touch screen de 7”.
El HMI interactuará directamente con los PLCs y con el sistema SCADA a través de su
puerto ethernet vía protocolo Modbus TCP IP, y podrá monitorear las variables del
medidor multifunción de energía por cualquiera de sus dos puertos RS-485 con el
protocolo Modbus RTU.
Solo dispondremos de un solo HMI encargado de administrar toda la parte
electromecánica del Laboratorio, capaz de generar alarmas frente a situaciones poco
comunes como alarma o falla de alguno de ellos.
63
Características del HMI:
● Display: 7" TFT LCD, touch panel
● Resolución: 800 x 480 Pixeles.
● Voltaje de alimentación: +24V (-15% ~ +15%)
● Modbus / Bacnet (RS-232/485 y Ethernet).
● RAM (Bytes) 512 MB.
● Puertos: 1 Ethernet, 1 USB, 3 Serial port COM
● Luz de retroiluminación: Led.
● Certificación: UL/CE.
● Dimensiones: 196 x 136 x 39 (mm).
● Grado de protección: IP65/ NEMA 4X
Figura 4.4 – BMS – HMI Delta
Fuente: http://www.interempresas.net/Robotica/FeriaVirtual/Producto-Pantallas-
tactiles-Delta-Electronics-DOP-100-162852.html
64
IV.1.1.4 Medidor de Energía Multifunción
El DPM-C530 - DELTA ofrece mediciones precisas de varios valores de energía eléctrica
y parámetros de calidad de energía, incluyendo factor de potencia, armónicos y
desequilibrio de corriente / voltaje con funciones como: alarmas fuera de límite y registros
de historial.
Capaz de comunicarse vía protocolo Modbus RTU con el sistema de monitoreo y el HMI,
debido a que cuenta con el puerto RS485 permitiéndole conectarse a un gateway con una
distancia de hasta 1200 m.
El medidor permite mapear sistemas monofásicos y trifásicos, acompañado de los
transformadores de corriente o toroides de corriente, los cuales pueden ser de núcleo fijo
o de núcleo partido.
Figura 4.5. – BMS – Medidor Multifunción Delta
Fuente: http://www.delta-
emea.com/Products/CategoryListT1.aspx?CID=060404&PID=2163&hl=en-
GB&Name=DPM-C530
IV.1.1.5 Relé
El relé RH1BUAC24V - Kéle cuya bobina se activa al inyectarle una pequeña corriente
a 24 VDC es quien abrirá y cerrará sistemas ON/OFF asociados al sistema de monitoreo
65
y control; sistemas como el de iluminación y de ventilación del Laboratorio de
Electrónica.
La diferentes configuraciones se darán según los criterios de programación, ya sea que
opte por el contacto normalmente cerrado o al normalmente abierto.
El número de relés se dimensionará en:
- (05) circuitos de iluminación
- (02) barreras vehiculares
- (02) sistema de ventilación
Figura 4.6. – BMS – Relé Kele
Fuente: https://www.kele.com/product/relays-and-contactors/plugin-general-purpose-
relays/idec/rh1b-ulcdc24v
IV.1.1.6 Switch de Corriente
Los switchs de corriente A/SCS2-L de la marca ACI, serán instalados en las líneas de
alimentación de los sistemas de enfriamiento para determinar su estado de operación
(encendido/apagado).
El switch es capaz de soportar corrientes máximas de hasta 200A, funciona como contacto
seco N.O. (normalmente abierto) que, ante la presencia de algún campo magnético
generado por el consumo eléctrico de un equipo en funcionamiento, se cierra.
Características:
▪ Monitoreo del estado de cargas eléctricas
▪ Monitoreo de unidades de manejo directo, bombas y otras cargas
66
▪ Dispositivo tipo Split-Core
▪ Rango de corriente: 0.5 a 200 A
▪ Rango de salida máxima contacto seco N/O: 1 A @ 30 VAC/VDC
Figura 4.7. – BMS – Switch Corriente Kele
Fuente: https://controlconsultantsinc.com/a-scs2-l-aci-split-core-go-no-go-n-o-
switch.html
IV.1.1.7 Sensor de Temperatura
El A/100-2W – Kéle de tipo RTD (Resistance Temperature Detector) es un detector de
temperatura resistivo, es decir, un sensor de temperatura basado en la variación de la
resistencia de un conductor con la temperatura. Este dispositivo es muy confiable
midiendo temperatura ambiente, su diseño es para cuartos.
Los sensores de temperatura A/100-2W de la marca ACI se ubicarán en ambientes con
acondicionamiento de aire para monitorear la temperatura. Este parámetro servirá para
controlar los equipos de aire acondicionado
A medida que la temperatura aumenta, mayor es la agitación de los electrodos y por tal
la resistencia aumenta, 100W RTD @ 32°F (0°C).
67
Figura 4.8. – BMS – RTD Kele
Fuente: https://www.workaci.com/content/a100-2w-r
IV.1.2 CANALIZACIONES
El instalador suministrará las tuberías flexibles metálicas y accesorios necesarios para la
correcta instalación de los sistemas. Toda la canalización empotrada o adosada y los
montantes serán realizadas por el contratista de obras civiles.
El cableado desde las cajas de paso terminal hacia los dispositivos de campo se realizará
con tubería conduit metálica flexible.
IV.1.3 CABLEADO
El cableado del sistema de control electromecánico será con cable de comunicación y
control con aislamiento LSZH. Como mínimo 2x24 AWG apantallado para bus de
comunicación vía protocolo Modbus.
IV.1.4 METRADO
- (01) Sistema de monitoreo 64 tags.
- (01) HMI 7” Ethernet.
- (01) Switch industrial 4 puertos
- (01) Medidor multifunción
- (01) Transformador de corriente 200 A / 5A
- (02) PLC ethernet con 8ED, 4SD tipo relé
- (09) Relé 24VDC
- (02) Switch de corriente
68
- (02) Sensor temperatura ambiente RTD 100 Ohm
- (01) Fuente 220VAC/24VDC/2A
- (02) Fuente 220VAC/24VDC/5A
IV.2 SISTEMA DE CONTROL DE ACCESO
IV.2.1 DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS
IV.2.1.1 Software EntraPass para Accesos
Hoy en día, cada vez hay más demanda por parte de las empresas para poder rastrear el
acceso a sus ordenadores usando una notificación de derechos de acceso.
El sistema de control de acceso sería el encargado de controlar la entrada y salida de
vehículos al estacionamiento fuera del Laboratorio de Ingeniería.
Este sistema será administrado desde una oficina administrativa dentro del Laboratorio,
en el cual se ubicará el terminal y además se alojará el software de control de acceso, con
los distintos paquetes incluidos en las especificaciones del sistema. Desde este punto se
programarán los niveles de acceso de las distintas lectoras.
EntraPass de Kantech es un software de control de acceso de mucha importancia, debido
a que, también es un software de gestión de seguridad que me permite integrar los
sistemas de seguridad como detección de incendio, cctv, alarme e intrusión. La
integración fluida en su totalidad se debe principalmente a que los sistemas asociados
forman parte de la misma familia de fabricantes, lo cual permite su integración directa
por software.
El software EntraPass es compatible con dispositivos IP de Kantech como los
controladores KT-400/KT-1 y el KT-IP. El sistema puede administrar hasta 2,048
conexiones IP locales/seguras (compuestas por controladores KT-100, KT-200, KT-300,
KT-1 o KT-400) por cada gateway multisitio.
69
La plataforma “EntraPass Web” mejora la experiencia del usuario brindando acceso
remoto y conveniente en tiempo real para administrar tareas comunes de seguridad y
reportes desde cualquier computadora conectada a Internet.
“EntraPass Go” es una aplicación móvil que le permite controlar de manera remota su
sistema de seguridad desde cualquier parte sin estar atado a una estación de trabajo.
Figura 4.9 – SCA – Kantech Entrapass
Fuente: https://www.tecnoseguro.com/noticias/control-de-acceso/entrepass-kantech-
tecnologia-de-integracion
IV.2.1.2 Controladora de Accesos
La función principal de la controladora de accesos KANTECH – KT400 es poder
controlar y registrar qué vehículos entran y salen de los estacionamientos de nuestro
Laboratorio de Electrónica. Teniendo en cuenta que los accesos serán configurables por
personal administrativo capacitado para otorgar o denegar accesos según las
disposiciones de la administración interna.
La controladora KT-400 de Kantech permite la comunicación IP, lo cual facilitará se
integre a los otros sistemas de seguridad presentes. Su capacidad de funcionamiento es
de hasta (04) puertas y (08) lectoras máximo que permiten el control mediante un contacto
seco dado por cualquiera de los (04) relés presentes en la controladora. Nuestros dos
brazos vehiculares necesitarán de dos de estas salidas para poder permitir la apertura y
cerrado de las mismas, ya que se emplearán en un solo sentido, ya sea de ingreso o de
salida.
70
Figura 4.10. – SCA –Kantech Controladora
Fuente: https://www.argseguridad.com/control-de-accesos-kantech-kt400-4-puertas-
tcpip-700
IV.2.1.3 Lector de Proximidad
El lector HID 940N de largo alcance es la solución ideal para estacionamientos. Ofrece
una solución de rango extendido que incorpora tecnología de encriptación avanzada,
admite una amplia gama de tecnologías de credenciales y una variedad de factores de
forma, incluidas tarjetas y llaveros.
Dispondremos de (02) lectoras de largo alcance para los accesos vehiculares del
Laboratorio de Electrónica, que decodificarán la tarjeta HID de proximidad, para que así
la controladora compare y pueda determinar si otorga o no el acceso.
Figura 4.11. – SCA – HID Lectora
Fuente: https://cidepsa.com.mx/producto/940n-hid-lector-multiformato-r90-
940ntntek00000-disenado-para-aplicaciones-vehiculares-garantia-de-por-vida/
71
IV.2.1.4 Tarjetas de Proximidad
Las tarjetas inteligentes HID 2000 RFID (Identidad Segura) permiten un largo alcance
sin contacto a 13.56Mhz, y pueden ser utilizadas en conjunto con otras tecnologías
existentes. Compatible con la tecnología iClass presente en las lectoras de proximidad
empleadas en los estacionamientos del Laboratorio de Electrónica. Tarjetas pasivas.
Figura 4.12. – SCA – HID Tarjeta
Fuente: https://www.indiamart.com/proddetail/hid-iclass-seos-card-19854615591.html
IV.2.1.5 Barrera Vehicular
Los brazos vehiculares de la marca WOLPAC - WP-0001 para el control de ingreso y
salida vehicular en los estacionamientos del Laboratorio de Electrónica, serán de 3 metros
de largo y sin arreglo de brazo al ser instalados en ambientes sin techo.
Serán (02) brazos con las mismas características, únicamente uno para el ingreso y el otro
para la salida de vehículos. Ambos brazos contarán con los accesorios necesarios que
garanticen su normal funcionamiento.
- Detector de loop (sistema electromagnético de detección).
- Cable para lazo loop.
- Detector photo beam.
72
Figura 4.13. – SCA – Wolpac Brazo Vehicular
Fuente: http://centinelagroup.com/productos/control-de-acceso/talanqueras/wolpark-ii-
wolpac/
IV.2.2 METRADO
- (01) Software para control de acceso con capacidad de integración.
- (01) Controladora para 2 puertas IP.
- (02) Lector de proximidad de largo alcance.
- (100) Tarjeta de proximidad de alcance extendido.
- (02) Barrera vehicular.
- (04) Detector de loop.
- (02) Rollo para lazo detector de loop de 305m.
- (01) Transformador 220/16 VAC a 2.5A
- (01) Batería 12VDC, 7AH.
73
IV.3 SISTEMA DE DETECCION DE INCENDIOS
IV.3.1 DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS
IV.3.1.1 Sensor de Humo
Los sensores de humo fotoeléctricos tienen como finalidad detectar la presencia de
partículas densas presentes en los humos generados por el quemado de algún material
combustible.
Los tipos de fuego son:
Clase A: Fuego de materiales sólidos (madera, cartón, papeles, telas).
Clase B: Fuego de líquidos combustibles (ceras, pinturas, grasas, alcohol, gasolina).
Clase C: Fuego de equipos eléctricos.
Figura 4.14. – SDI – Abacoldext S.A.S
Fuente: https://abastecedoracolombianadeextintores.com/tipos-de-extintores-de-
incendio/
El radio de cobertura de los sensores de humo SIMPLEX - 4098-9714 requeridos para la
protección en el Laboratorio de Electrónica es de 4,5 metros en techos no mayores a 4
metros de altura. Cada ambiente con divisiones presentes deberá contar obligatoriamente
con algún sensor de humo que monitoree la presencia de fuego dentro algún ambiente del
Laboratorio de Ingeniería Electrónica, como es el caso de las oficinas de los docentes.
Los sensores de humo fotoeléctricos necesitan de una base les otorgue una dirección en
el bus de comunicación con el panel de control del sistema, así como también
alimentación eléctrica.
Sin embrago, se estima que en los baños es necesaria la presencia de estos, debido a que
en dicho ambiente no hay materiales combustibles.
74
Figura 4.15. – SDI – Simplex Detector Humo
Fuente: http://centinelaseguridad.pe/producto/detector-humo-fotoelectrico-
direccionable-4098-9714-simplex/
IV.3.1.2 Estaciones Manuales
Las estaciones manuales doble acción SIMPLEX – 4099-9006, deberán ser instaladas
cerca de las salidas de emergencia; en este caso, la salida principal del primer y segundo
piso del laboratorio colindante a la escalera de evacuación.
Su doble función nos garantiza que no haya una mala manipulación de estas; pues, la
única manera de activarlas es como primer paso presionar un botón, quedando habilitada
la palanca con función de tirado hacia abajo como segundo paso.
Finalmente, la única manera para que la estación manual vuelva a su estado original es
con la llave de detección que debería estar en poder de personal administrativo capacitado
en el sistema.
75
Figura 4.16. – SDI – Simplex Estación Manual
Fuente: https://articulo.mercadolibre.com.pe/MPE-432531862-fire-alarm-simplex-
_JM?quantity=1
IV.3.1.3 Panel de Control
El panel de control SIMPLEX – 4007-9101 tendrá la capacidad instalada de 100
direcciones (estación manual, detector de humo, detector temperatura), sin embargo,
mediante módulos adicionales puede llegar hasta las 250 direcciones como máximo por
cual nos resulta el equipo idóneo para el control de nuestro sistema de detección de
incendios.
Una de las características principales del panel seleccionado es que éste estaría listado
para extinción de incendios asociado al sistema. Tratándose de sistemas de agua, espuma
y/o Agentes Limpios.
Referencia de listados 4007ES:
● UL 864, Detección y control de incendios.
● ULC S527, Unidades de control para sistemas de alarma contra incendios.
76
Figura 4.17. SDI – Simplex Panel
Fuente: http://centinelaseguridad.pe/producto/panel-de-incendio-direccionable-
4007es-simplex/
IV.3.2 CABLEADO
El cable para conexión de los sensores y actuadores deberá ser de tipo LSZH en la marca
NHEAC, bajo en humos cero halógenos cumpliendo la normativa de cables empleados
en soluciones de detección de incendios, UL. las cuales se basan en NFPA 72, 12.3.
La conexión será en Clase A, siendo de:
● 2x18 AWG LSZH para el circuito de detección SLC.
● 2x16 AWG LSZH para el circuito de notificación NAC.
Figura 4.18. SDI – Simplex Cable
Fuente: http://www.apacom.cl/cable-para-incendio.html
77
IV.3.3 METRADO
- (30) Sensor de humo fotoeléctrico.
- (02) Estación manual.
- (02) Corneta con luz multicandela, rojo para pared.
- (01) Panel de detección de incendios.
- (02) Batería de 12VDC.
- (01) Rollo cable LSZH, 2x18 AWG rojo.
- (01) Rollo cable LSZH, 2x16 AWG rojo.
IV.4 SISTEMA DE ALARMA E INTRUSIÓN
IV.4.1 DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS
IV.4.1.1 Controladora de Alarma e Intrusión
El panel de la marca DSC – HS2032 integra (08) zonas programables totalmente
supervisadas que buscan detectar a tiempo todo intento de intrusión indeseada; a fin de
que personal capacitado intervenga rápidamente con las acciones pertinentes frente a este
evento.
Con capacidad de expandirse con hasta (32) zonas, cableadas o inalámbricas. Esto se
logra con tarjetas de expansión de (08) zonas. Cada zona está conectada al bus mediante
cuatro hilos de cobre por donde se alimenta y comunica con el panel de control.
Una batería de 12VDC forma parte del respaldo al sistema ante alguna pérdida en la
tensión comercial, así como un transformador a 16VAC y gabinete de protección.
78
Figura 4.19. SAI – DSC Power Series – 32 zonas
Fuente: http://centinelaseguridad.pe/producto/tarjeta-neo-08-zonas-expandible-32-
hs2032-dsc/
IV.4.1.2 Teclado LCD Alfanumérico
El teclado alfanumérico DSC - HS2LCD muestra en tiempo real es estado del sistema,
así como también permite añadir o quitar alguna zona en el sistema. Otra de sus funciones
principales es permitir el armado y desarmado del sistema mediante una combinación
alfanumérica que me otorgue los permisos sobre el panel.
Figura 4.20. SAI – DSC Teclado
Fuente: https://www.dsc.com/index.php?n=products&o=view&id=2445
79
IV.4.1.3 Tarjeta Expansora de Zonas
Cada tarjeta DSC - HSM2108 permite expandir el panel principal en (08) zonas por cada
tarjeta, sin excedernos del límite máximo de zonas determinado por la capacidad del panel
principal.
Figura 4.21. SAI – DSC Tarjeta Expansora
Fuente: https://www.tvc.mx/shop/catalog/product_info.php?products_id=29437
IV.4.1.4 Sensores de Presencia PIR
El rango de detección del detector de movimiento DSC - LC100PI es graduable desde
(5m a 15m). Posee un potenciómetro que puede girarse en sentido horario o antihorario
para aumentar o disminuir respectivamente el rango. Para un óptimo funcionamiento, el
rango debe ser calibrado para cubrir en forma efectiva las dimensiones del área a proteger.
80
Figura 4.22. SAI – DSC Pir
Fuente: https://cms.dsc.com/download.php?t=1&id=14149
IV.4.1.5 Contacto Magnético
El contacto magnético SECO-LARM - SM216 es un imán de 2 3/4 pulgadas para circuitos
normalmente cerrados. Perfecto para puertas y ventanas sueltas, puertas de acero y otras
aplicaciones donde se encuentran amplios espacios.
Figura 4.23. SAI – Seco Larm Contacto Magnético
Fuente: https://www.seguricentroperu.com/product-page/sensores-magneticos-de-
plastico-semipesado-color-marron-sm216
81
IV.4.1.6 Sirena 30W
La sirena DSC - SD30W será el dispositivo de notificación frente a cualquiera de las
salidas de alarma reportada por el panel principal, con un nivel de sonido de 120 dB a
30W.
Figura 4.24. SAI – DSC Sirena
Fuente: http://sts-cr.com/catalogo-prod/dsc-sirena-30w-para-exteriores-sd30w/
IV.4.2 METRADO
- (01) Controladora de intrusión con capacidad de hasta 32 zonas.
- (01) Tarjeta de expansión de 8 zonas.
- (01) Tarjeta de comunicación IP.
- (01) Teclado LCD alfanumérico.
- (01) Sirena de 30W, 12VDC.
- (08) Sensor PIR, alcance 15m.
- (05) Contacto magnético pesado.
- (02) Procesadores de aniego
- (04) Sensores de aniego
- (01) Gabinete pequeño para tarjetas de control.
- (01) Fuente para sensores 2A.
- (01) Transformador 220/16 VAC a 3A
- (01) Batería 12VDC, 7AH.
82
IV.5 SISTEMA DE CIRCUITO CERRADO DE TELEVISIÓN (CCTV)
IV.5.1 DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS
IV.5.1.1 Network Video Recorder (NVR)
El NVR exacqVision - IP04-08T-R4A con sus 8T de discos duros, permite el
almacenamiento de video por al menos (30) días, de acuerdo con los cálculos
determinados por el número de cámaras y formatos de grabación establecidos.
Con el sistema IP las imágenes llegan procesadas al grabador, ofreciendo mayor calidad,
menos ruido y mejor resolución. Cada cámara añadida deberá ser licenciada. El grabador
viene con 4 de estas licencias por defecto.
Figura 4.25. CCTV – exacqVision
Fuente: https://www.exacq.com/products/a/
IV.5.1.2 Switch POE 8 Puertos
El switch HIKVISION - DS-3E0109P-E, cuenta con (08) puertos POE 100M para
alimentar y comunicar las cámaras domo y bullet dimensionadas para el monitoreo de los
diferentes ambientes dentro y fuera del Laboratorio de Electrónica. Soportando una carga
total máxima de 123W.
Figura 4.26. CCTV – Hikvision Switch
Fuente: https://www.hikvision.com/es-la/Products/Transmission--Display/Network-
Switch/100M-Unmanaged-PoE/DS-3E0109P-E
83
IV.5.1.3 Cámara IP Domo 1Mpx
La cámara IP Domo HIKVISION - DS-2CD1101-I de 1Mpx, cuenta lente fijo angular,
IR rango con un rango de hasta 30m. Ideal para poder identificar a todas las personas que
circulen por las puertas de ingreso del primer y segundo piso del Laboratorio de
Electrónica.
Figura 4.27. CCTV – Hikvision Domo 1Mpx
Fuente: https://www.hikvision.com/es-la/Products/Network-Camera/Serie-1/DS-
2CD1101-I
IV.5.1.4 Cámara IP Domo 2Mpx
La cámara IP Domo HIKVISION - DS-2CD1721FWD-I(Z) de 2Mpx, cuenta lente
verifocal, IR rango con un rango de hasta 30m. Empleada para monitorear los pasadizos
del primer y segundo piso dentro del Laboratorio de Electrónica, con ayuda de su lente
verifocal podemos tener un ángulo de visión óptimo.
Figura 4.28. CCTV – Hikvision Domo 2Mpx
Fuente: https://www.hikvision.com/es-la/Products/Network-Camera/Serie-1/DS-
2CD1721FWD-IZ
84
IV.5.1.5 Cámara IP Bullet 2Mpx
La cámara IP Bullet HIKVISION - DS-2CD2626G1-IZ(S) de 2Mpx, cuenta lente
verifocal, IR rango con un rango de hasta 50m, ideal para exteriores en grabación a mucha
o poca luz. Siendo una cámara para exterior cuenta con protecciones como el IP67 para
agua y polvo, IK10 antivandálica.
Estás cámaras tendrán como finalidad principal monitorear las afueras del Laboratorio y
su zona de parqueo vehicular, donde identificaremos los vehículos que ingresen o salgan
del plantel.
Figura 4.29. CCTV – Hikvision Bullet
Fuente: https://www.hommaxsistemas.com/product/ds-2cd2626g1-izs2-8-12mm/
IV.5.2 METRADO
- (01) Grabador NVR con 8T de Disco.
- (01) Switch con 8 puertos POE 100M.
- (02) Cámaras domo 1Mpx, IR, lente fijo.
- (02) Cámaras domo 2Mpx, IR, lente verifocal.
- (03) Cámaras bullet 2Mpx, IR 50m, lente verifocal, IP67, IK10, WDR.
85
IV.6 SISTEMA DE CABLEADO ESTRUCTURADO
IV.6.1 DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS
IV.6.1.1 Concentrador Óptico OLT GPON
La OLT (Optical Line Terminal) FURUKAWA - LW3008C será empleada en la red
óptica pasiva del Laboratorio de Electrónica como un switch óptico con puertos GPON.
Estos puertos GPON operan con un ancho de banda de 2.5Gbps en descarga y 1.25Gbps
en subida. Capaz de soportar hasta 1024 ONTs en un radio de 20 km, divididos entre sus
8 puertos GPON.
Figura 4.30. SCE – Furukawa OLT
Fuente: https://www.furukawalatam.com/es/catalogo-de-productos-
detalles/concentrador-optico-olt-standalone-gpon-lw3008c
IV.6.1.2 Splitter Óptico Modular 19"
El splitter óptico FURUKAWA - 1x32 es el equipo pasivo que realiza la división de señal
óptica de una red PON. Dividiéndose así una única señal en 32 salidas de luz.
De acuerdo con la arquitectura presentada para el Laboratorio de Electrónica,
necesitaríamos solo 22 de estas señales las cuales finalmente llegarán a las ONT`s.
Figura 4.31. SCE – Furukawa Splitter
Fuente: https://www.furukawalatam.com/es/catalogo-de-productos-detalles/splitter-
optico-modular-19
86
IV.6.1.3 Bandeja para Fibra Óptica
La bandeja metálica para fibra óptica FURUKAWA - ODF B48 soporta hasta 48 fibras.
Dicha bandeja tiene como objetivo acomodar y proteger la fusión óptica de transición
entre el cable óptico y los pigtails, o para acomodar los cables pre-conectorizados y cables
ópticos conectorizados en campo.
Figura 4.32. SCE – Furukawa ODF B48
Fuente: https://www.furukawalatam.com/es/catalogo-de-productos-detalles/bandeja-
para-fibra-optica-b48
IV.6.1.4 Caja Empalme – Punto de Consolidación
La caja de empalme FURUKAWA - CEIP12 se utiliza como el punto de terminación de
fibra óptica para ambientes internos. Es responsable de alojar y proteger el cable y sus
conexiones ópticas; con capacidad para hasta 12 fibras.
Figura 4.33. SCE – Furukawa CEIP12
Fuente: https://www.furukawalatam.com/es/catalogo-de-productos-detalles/ceip-24---
caja-de-empalme-interna-de-pared-24f
87
IV.6.1.5 Roseta Óptica
La roseta óptica de FURUKAWA es la terminación de los enlaces ópticos provenientes
de los puntos de consolidación, con capacidad de hasta (02) terminaciones. Utilizando
solo una de ellas, con la finalidad de prever una expansión futura.
Figura 4.34. SCE – Furukawa Roseta Óptica
Fuente: https://www.furukawalatam.com/es/catalogo-de-productos-detalles/roseta-
optica
IV.6.1.6 Terminal de Red Óptica GPON - ONT
La ONT G400R (Optical Network Terminal) de FURUKAWA es la terminación de los
enlaces ópticos, equipo activo que convertirá la señal óptica en una señal eléctrica;
brindándonos así (04) puertos rj45 de cobre para las estaciones de trabajo dentro de cada
nos de los diferentes ambientes del Laboratorio de Electrónica. Estos puertos de cobre
mantendrán la interconexión de: equipos de cómputo, cámaras, controladores, entre otros.
Figura 4.35. SCE – Furukawa ONT
Fuente: https://www.furukawalatam.com/es/catalogo-de-productos-detalles/modem-
optico-gpon-fk-ont-g400r
88
IV.6.2 METRADO
- (01) Concentrador óptico para 4 puertas de enlace GPON.
- (01) Transeiver 2.5Gps.
- (01) Splitter 1x32 divisiones.
- (01) Bandeja para fibra óptica de hasta 48F.
- (03) Caja de empalme para punto de consolidación.
- (20) Metros de fibra óptica Monomodo de 12F.
- (800) Metros de cable óptico drop low friction.
- (22) Roseta óptica
- (01) Patch cord óptico monofibra de 3m.
- (44) Patch cord óptico monofibra de 1.5m.
- (22) Modem óptico ONT de 4 puertos de cobre.
89
IV.7 PRESUPUESTO
Tabla 4.8 Sistema BMS – UNP
Fuente: Elaboración Propia 1
90
Tabla 4.9 Sistema de Control de Acceso – UNP
Fuente: Elaboración Propia 2
Tabla 4.10 Sistema Detección de Incendio - UNP
Fuente: Elaboración Propia 3
91
Tabla 4.11 Sistema Alarma e Intrusión - UNP
Fuente: Elaboración Propia 4
Tabla 4.12 Sistema de CCTV - UNP
Fuente: Elaboración Propia 5
92
Tabla 4.13 Sistema Cableado Estructurado - UNP
Fuente: Elaboración Propia 6
93
CONCLUSIONES
● Se diseñó el Sistema de Gestión del Laboratorio de Ingeniería Electrónica y
Telecomunicaciones aplicando el concepto de BMS que integra los sistemas tanto
de seguridad como los dispositivos de campo para monitoreo, supervisión, control
y gestión de la información, para ello se consideró los parámetros de diseño del
Sistema de Gestión.
● Se realizó el estudio de las especificaciones que debe cumplir el sistema de
seguridad de acuerdo con las normativas aplicables en nuestro país. NFPA72
(Alarmas y Detección)
● La red de comunicación que utiliza la tecnología BMS mediante el software de
gestión de monitoreo de variables electromecánicas DIAView es el protocolo
Modbus mediante el sistema de transmisión RS-485 para la conexión y
comunicación con los dispositivos de campo y Ethernet TCP/IP para el monitoreo
y supervisión del sistema.
RECOMENDACIONES
● Los sistemas propuestos en ésta tesis, compuestos en su mayoría por circuitos
electrónicos, están expuestos a sufrir algún daño en afectación de la calidad de la
energía eléctrica comercial, por tanto se debe dimensionar un UPS de acuerdo a
la carga eléctrica que me garantice cierta autonomía frente a pérdidas de energía
y a tener calidad del flujo eléctrico para protección de los equipos.
● Las canalizaciones de conectividad de los diferentes sistemas presentes en el
Laboratorio de Electrónica, no puede estar expuesta, y si se diera el caso no se
deberían emplear canaletas de PVC por su toxicidad frente algún incendio, en su
lugar emplear tuberías conduit.
● Hacer un análisis de consumos tanto de la parte eléctrica como la sanitaria para
dimensionar así sistemas de protección que ayuden a que los sistemas perduren y
funcionen de manera eficiente.
94
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
● WIKIPEDIA, 2019. Domótica.
https://es.wikipedia.org/wiki/Domótica
● WIKIPEDIA, 2019. Building Management System.
https://es.wikipedia.org/wiki/Building_Management_System#Composici%C3%B3n
● SOFTWARE HOUSE, 2015. Sistema de Administración de Edificios C•CURE BMS.
http://swhouse.com/ccurebms/es/pdf/CCURE-Building-Mgmt-System_ds_r01_lt_lat-
es.pdf
● EMPYROS INGENIERÍA, 2019. Sistemas Detección de Incendios.
http://empyros.com/nuestros-productos/instalaciones-contra-incendios/sistemas-de-
deteccion-de-incendios/
● TECNOLOGÍA DE LA SEGURIDAD, 2019. Introducción Sistema Detección de
Incendios.
http://serviciostc.com/introduccion-sistemas-de-deteccion-de-incendios/
● WIKIPEDIA, 2019. Sistema de Alarma.
https://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_alarma
● SIGNIFICADOS, 2019. Significado de CCTV.
https://www.significados.com/cctv/
● WIKIPEDIA, 2019. Control de Acceso.
https://es.wikipedia.org/wiki/Control_de_acceso
● MONOGRAFÍAS, 2019. Redes de Comunicaciones.
https://www.monografias.com/trabajos-pdf2/redes-comunicaciones/redes-
comunicaciones.shtml
● TESIS: Diaz, Carlos Andrés (2016).
Desarrolló la tesis titulada “Análisis de rentabilidad de la implementación de un edificio
inteligente y ambiental sostenible sobre una red IP convergente”.
https://mail.google.com/mail/u/0/?pli=1#search/avila/FMfcgxwBVqQBjjmhgFnHHpM
ddVMLRbrW?projector=1&messagePartId=0.1
● TESIS: Baldeón, Ordóñez y Congacha, Marco (2014).
Desarrollaron la tesis titulada “Estudio y Diseño de un Sistema Domótico Aplicado en el
Edificio de Laboratorios para la Facultad de Mecánica”.
http://dspace.espoch.edu.ec/bitstream/123456789/3739/1/25T00244.pdf
95
ANEXOS
PLANOS DE DISTRIBUCIÓN
UNP BMS - PISO 1
96
UNP BMS - PISO 2
97
UNP SCA – ESTACIONAMIENTO
98
UNP SDI – PISO 1
99
UNP SDI – PISO 2
100
UNP SAI – PISO 1
101
UNP SAI – PISO 2
102
UNP CCTV – PISO 1
103
UNP CCTV – PISO 2
104
UNP SCE – PISO 1
105
UNP SCE – PISO 2