ponencia_7-38

La Domtica (Automatizacin) aplicada a las

Casas y Edificios Inteligentes

Francisco A. Di Zonno

[email protected] [email protected]

www.zonaelectronica.com

TITANIUM - CONGRESO INGENIERA CIVIL

Abril 2014 Domtica y Automatizacin

La domtica es el conjunto de tecnologas (electrnica e informtica)

aplicadas al control y la automatizacin inteligente de la vivienda, que

permite una gestin eficiente del uso de la energa, que aporta seguridad

y confort, adems de comunicacin entre el usuario y el sistema.

Domtica

El trmino domtica viene de la unin de las

palabras domus (que significa casa en latn)

y tica (de automtica, palabra en griego, que

significa que funciona por s sola).


El conjunto de sistemas y tecnologas capaces de

automatizar inteligentemente una vivienda y/o

edificio, aportando servicios de:

Gestin Energtica, Seguridad, Bienestar y Confort, Accesibilidad, Comunicacin.

Domtica


La evolucin de la Domtica es la consecuencia de la

evolucin de varias ciencias y/o disciplinas.

1.- La Electricidad

2.- La Electrnica

3.- La Informtica

La electricidad nos ha permitido elevar el nivel de confort

en nuestras viviendas y edificaciones.

La electricidad ha dado paso a la entrada de los

electrodomsticos: lavadoras, neveras, lavaplatos, hornos,

cocinas elctricas, mquinas capaces de realizar tareas cotidianas de forma casi autnoma, elevando nuestro nivel

de confort que en otros tiempos eran inimaginables.

Domtica


La Evolucin de la Electrnica, ha marcado la evolucin de muchos sistemas, permitiendo

realizar programaciones y/o rutinas, que regulan cada proceso

que se quiera controlar.


El Transistor 16 de diciembre de 1947

William Shockley,

John Bardeen

y Walter Brattain

Laboratorios Bell

La Electrnica


1956 aparece un computador con

transistores.

Jack Kilby, cientfico de Texas Instruments,

construye un circuito integrado con varios

transistores funcionando al unsono sobre

una base de silicio.

Es el inicio de la era de los computadores,

de los marcapasos o los vuelos espaciales.

La Electrnica


Domtica

Se encarga de la integracin y regulacin de

ambos sistemas (elctricos y electrnicos),

permitiendo que la vivienda sea capaz de:

sentir (detectar la presencia de personas, la temperatura, el nivel de luz,) y

reaccionar por s sola, a estos estmulos (regulando el clima, la iluminacin, conectando la alarma,), al mismo tiempo que es capaz de

comunicarse e interactuar con nosotros (telecontrol) por multitud de medios (pantalla tctil, PC, mvil,...), llegando a brindarnos elevadas cuotas

de confort, seguridad y ahorro energtico.


El origen de la domtica se remonta a los aos 70s, cuando, tras muchas investigaciones, aparecieron los

primeros dispositivos de automatizacin de casas y

edificios.

Realmente se empez a considerar la integracin de

sistemas a nivel comercial en los 80s. Se trataba principalmente de edificios y fueron denominados edificios

inteligentes.

En el sector domestico la integracin de sistemas a escala

comercial se desarroll en los 90s en Japn, Estados Unidos y algunos pases en el norte de Europa.

Orgenes de la Domtica


Aspectos Principales de la Domtica


Ahorro Energtico

- Climatizacin (HVAC)

- Gestin Elctrica

- Uso Energas Renovables



Confort

- Iluminacin

- Automatizacin de todos los sistemas,

instalaciones y equipos

- Integracin del Intercomunicador al telfono

o al Televisor

- Control de dispositivos va Internet

- Gestin Multimedia y Ocio



Seguridad

- Alarmas de intrusin

- Cierre de persianas puntual y seguro

- Simulacin de presencia

- Alarmas de deteccin de incendios,

fugas de gas, escape de agua,

concentracin de monxido de

carbono

- Alerta mdica. Tele asistencia.

- Acceso a Cmaras IP.



Comunicaciones

- Ubicuidad en el control tanto externo como

interno, control remoto desde Internet, PC,

mandos inalmbricos (Smartphone con WIFI)

- Tele asistencia

- Tele mantenimiento

- Informes de consumo y costes

- Transmisin de alarmas

- Intercomunicaciones

Accesibilidad

Aplicaciones o instalaciones de control remoto

del entorno que favorecen la autonoma

personal de personas con limitaciones

funcionales, o discapacidad.



Sensores

Actuadores

Soportes de comunicacin

Central de Gestin o de Control

Elementos de una instalacin domtica


Transduccin:

Transformacin o conversin de una forma de energa de

entrada, en otra diferente de salida

Sensores

Elementos de una instalacin domtica


Resistencias Variables: Convierten un cambio mecnico, de iluminacin,

de temperatura y de otras formas de energa en

un cambio en la resistencia elctrica que ofrece.

Entradas Analgicas

Resistores Flex

Potencimetros, restatos

Termistores

Fotoceldas, fotorresistencias

Resistores de fuerza

Sensores


Sensores de fuerza o presin o Materiales que varan su resistencia elctrica al deformarse.

o Materiales piezoelctricos. Producen diferencias de potencial

o al deformarse.

Sensores de temperatura o Detectores de temperatura resistivos (RTD). Materiales que cambian su resistencia

elctrica en funcin de la temperatura

o Termistores. Materiales semiconductores con impurezas que generan una

diferencia de potencial debido a la temperatura

o Termopar. Corriente inducida entre dos metales debido a la diferencia de

temperatura.

Sensores de caudal/flujo o Basados en diferencias de presin

o Basados en turbinas

o Basados en flujo magntico

Sensores


Sensores de movimiento o presencia o Variables a medir: Aceleracin, velocidad y desplazamiento (posicin, distancia,

proximidad, tamao).

o Finales de carrera. Interruptores electromecnicos de conmutacin

electromecnica.

o Potencimetros. Posiciones lineales o angulares.

o Inductivos. Basados en las influencias de piezas metlicas en campos

magnticos. Detectan cambios en el campo electromagntico.

o Capacitivos. Deteccin de materiales conductores (metales) y no conductores

(madera, vidrio, cartn, plstico, cermica)

o Fotoelctricos (lser). Basado en emisin y recepcin de un haz de luz dirigido.

o Ultrasonidos. Deteccin de objetos a cierta distancia y transparentes

Sensores


Seales Anlogas y Digitales


Suministran una seal digital en un momento

y la convierten en un equivalente analgico

para manipular objeto que produce una accin

Convertidores Anlogos/Digitales

Permiten leer un nivel de voltaje en un

momento dado y convertirlo a un valor

digital que puede ser manipulado o

almacenado en el microcontrolador o

Computadora


Es un dispositivo capaz de ejecutar y/o recibir una orden del

controlador y realizar una accin sobre un aparato o sistema

(encendido/apagado, subida/bajada, apertura/cierre, etc.).

Actuadores


Actuador TODO/NADA

Encendido o apagado de un grupo calefactor para el control de

temperatura mediante el uso de un contactor intermedio.

Actuador DIGITAL

Una central de alarmas enva una trama digital X10, a travs

de la red elctrica, para que cierre la electrovlvula de suministro de agua.

Actuador ANALGICO

En una sala de conferencias, un balasto electrnico de fluorescencia recibe una

seal de 5,5 Vdc que genera una salida de potencia al 50% sobre

las luminarias que tiene conectadas.

Actuadores - Clasificacin

Segn el Tipo de Seal de Entrada

Segn la Magnitud Controlada Motores, persianas, toldos, luminarias, calefactores, climatizadores,

electrovlvulas, cerraduras, sirenas, electrodomsticos, etc


Arquitectura Domtica


X10: Protocolo de comunicaciones para el control remoto de dispositivos elctricos a

travs de los enchufes elctricos. Es de cdigo abierto y el ms difundido. Poco fiable

frente a ruidos elctricos.

KNX/EIB: Bus de Instalacin Europeo con ms de 20 aos y ms de 100 fabricantes de

productos compatibles entre s.

ZigBee: Protocolo estndar, recogido en el IEEE 802.15.4, de comunicaciones

inalmbrico.

OSGi: Open Services Gateway Initiative. Especificaciones abiertas de software que

permiten disear plataformas compatibles que puedan proporcionar mltiples servicios.

LonWorks: Plataforma estandarizada para el control de edificios, viviendas, industria y

transporte.

Universal Plug and Play (UPnP): Arquitectura software abierta y distribuida que

permite el intercambio de informacin y datos a los dispositivos conectados a una red.

Modbus Protocolo abierto que permite la comunicacin a travs de RS485 (Modbus

RTU) o a travs de ethernet (Modbus TCP). Es el protocolo libre que lleva ms aos en el

mercado y que dispone de un mayor nmero de fabricantes de dispositivos.

Redes y Protocolos


Redes Domsticas


Enero 2104: Google compra NEST por 3200 millones de dlares

Algunos productos


http://www.insteon.com/

http://www.leviton.com/

http://nest.com/

Algunos fabricantes

http://www.smarthome.com/

http://www.crestron.com/

http://es-la.control4.com/ http://www.bticino.com/

http://www.honeywell.es/


La inmtica es el conjunto de tecnologas aplicadas al control y la automatizacin

inteligente de edificios no destinados a vivienda, como hoteles, centros

comerciales, escuelas, universidades, hospitales y todos los edificios terciarios,

permitiendo una gestin eficiente del uso de la energa, adems de aportar

seguridad, confort, y comunicacin entre el usuario y el sistema.

Entenderemos que un edificio es "inteligente" si incorpora sistemas de informacin

en todo el edificio, ofreciendo servicios avanzados de la actividad y de las

telecomunicaciones. Con control automatizado, monitorizacin, gestin y

mantenimiento de los distintos subsistemas o servicios del edificio,

de forma ptima e integrada, local y remotamente.

La centralizacin de los datos del edificio, posibilita

supervisar y controlar confortablemente desde una PC, los

estados de funcionamiento o alarmas de los sistemas que

componen la instalacin, as como los principales parmetros

de medida de gestin.

Inmtica


La forma tradicional de planear y construir un

edificio es disear, instalar y operar cada sistema

por separado.

Un edificio inteligente basa su diseo e instalacin

en la integracin de todos los sistemas. Este proceso

reduce las ineficiencias en las fases de diseo y

construccin, ahorrando tiempo y dinero.

Esta integracin domtica permite que la informacin sobre el funcionamiento del edificio

pueda ser utilizada por todos los sistemas independientemente del sistema que genere la

informacin (integracin horizontal), y que el sistema de decisin contemple el detalle o la

agregacin de informacin de cada subsistema (integracin vertical).

La informacin se hace ubicua para todos los sistemas y para sus ocupantes u operadores, a

nivel fsico, lgico y aplicativo.

Los cimientos de los sistemas de un edificio inteligente son: cableado estructurado,

protocolos de red abiertos y bases de datos estandarizadas.

Inmtica


Inmtica Qu hace a un edificio ms inteligente?

Los sistemas que conversan con sistemas


Si la tendencia mundial de uso de la energa contina, los edificios se

convertirn en el mayor consumidor global de energa para el 2025 (ms que

los sectores de industria y transporte combinados).

Sin mencionar que hasta el 50% de la electricidad y el agua utilizados por

esos edificios pueden ser desperdiciados.

Fuente: Estudio de IBM

Inmtica

El Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologa de

EE. UU. estima que los edificios comerciales y

residenciales consumen 1/3 de la energa del

mundo.

En Norteamrica, por ejemplo, eso corresponde

al 72% de la generacin de electricidad, 12% del

uso de agua y 60% de desechos no industriales.


Ofrece la posibilidad de monitorizacin

del funcionamiento general del edificio y

de sus sistemas, como los son:

o Los ascensores,

o El balance energtico,

o El riego,

o La climatizacin e iluminacin de las reas comunes,

o La sensorizacin de variables analgicas como temperatura y

humedad, control y alertas en funcin de parmetros

determinados,

o El sistema de acceso,

o Los sistemas de deteccin de incendios, etc.

Se ha aplicado con xito en edificios residenciales, de oficinas, hoteles,

hospitales, museos, centros comerciales, centros de proceso de datos,

geritricos, barrios cerrados e industrias.

Inmtica - Aplicaciones


Inmtica - Beneficios

Para el propietario del edificio:

Puede ofrecer un edificio ms atractivo mientras alcanza grandes reducciones en los

costos de energa y operacin.

Para los usuarios del edificio:

Mejoran notablemente su confort y seguridad.

Para el personal de mantenimiento del edificio:

Mediante la informacin almacenada y el posterior estudio de tendencias, puede

prevenir desperfectos.

Para el personal de seguridad:

Ve facilitada y complementada su tarea con el fin

de hacerla mucho ms eficiente.


Los edificios inteligentes tambin constituyen un elemento crtico en la

sostenibilidad energtica y de los smart grid.

El Smart Grid depende de los edificios inteligentes para su despliegue.

Inmtica - SmartGrid

Es una red que integra de manera inteligente las acciones de los usuarios que se encuentran conectados a ella (generadores, consumidores y aquellos que

son ambas cosas a la vez), con el fin de conseguir un suministro elctrico

eficiente, seguro y sostenible


Inmtica Nos tenemos que preocupar?


Inmtica y en Venezuela?

Nos tenemos que preocupar?


Control Lgico Programable (PLC)

El PLC se trata de un sistema de

control lgico programable

capaz de realizar el

procesamiento de seales

binarias basndose en un

programa establecido por el

usuario, y que contiene puertos

de entrada, salida y transmisin

de datos con la debida

interaccin para su operacin.


Controlador Lgico Programable (PLC)


Un controlador lgico programable, ms conocido por sus siglas

en ingls PLC (Programmable Logic Controller), es una computadora utilizada en

la domtica, para automatizar procesos electromecnicos, tales como el control

de los artefactos del hogar.

Los PLCs son utilizados en muchas industrias y mquinas.

El PLC est diseado para manipular mltiples seales de entrada y de salida,

rangos de temperatura ampliados, inmunidad al ruido elctrico y resistencia a la

vibracin y al impacto.

Los programas para el control de funcionamiento de la mquina se suelen

almacenar en bateras copia de seguridad o en memorias no voltiles.

Un PLC es un ejemplo de un sistema de tiempo real duro donde los

resultados de salida deben ser producidos en respuesta a las

condiciones de entrada dentro de un tiempo limitado.

Controlador Lgico Programable (PLC)


La tecnologa RFID se puede llegar a

convertir en imprescindible en entornos en

donde se haga imposible la lectura directa

por medios pticos o entornos industriales

en donde suponga un problema debido a

las condiciones ambientales.

RFID (Radio Frecuency Identifier)


RFID nos proporciona caractersticas que nos permite

tener ms control sobre los productos, y mejorar la calidad

y la eficiencia de produccin.

RFID (Radio Frecuency Identifier)


RFID Aplicaciones


Nos tenemos que preocupar?


Internet de las cosas


LOS MICROCONTROLADORES

UNA TECNOLOGA QUE APORTA EN LA

CONSTRUCCIN DE LA ECONOMA DEL

CONOCIMIENTO


Microcontroladores (C) hoy en da


Microprocesador

Dispositivo electrnico capaz de procesar la informacin (datos)

de acuerdo a un programa o secuencia de instrucciones que lo

gobiernan.

Es el encargado de realizar las

operaciones aritmtico-lgicas, de

control y de comunicacin de una

computadora PC, con el resto de

sus partes y componentes

funcionales.


Microcontrolador (C)

Un microcontrolador es un circuito

integrado que contiene internamente

todos los componentes bsicos de un

computador:

CPU Memoria Unidades de E/S

Este se utiliza para controlar el

funcionamiento de Sistemas

Electrnicos con tareas determinadas.

Sus pines de entradas y salidas se

utilizan para conectar motores, relays,

actuadores, etc.


Algunos Fabricantes de Microcontroladores


Grabando (programando) un Microcontrolador

Computador

Programa de

Grabacin

Dispositivo de

Grabacin


Tener una idea clara de lo que se quiere hacer.

Realizar el algoritmo. Expresar el algoritmo mediante un

diagrama de flujo.

Codificar el diagrama de flujo.

Pasos para elaborar un Programa


Lenguajes de Programacin


Ambiente de Desarrollo - IDE

Muchos fabricantes de microcontroladores ofrecen ambientes

integrados de desarrollo para sus microcontroladores


Que es Arduino?

ARDUINO

Arduino es una plataforma de

desarrollo de computacin

fsica, de cdigo abierto, basada

en una placa con un sencillo

microcontrolador y un entorno

de desarrollo para crear

software (para esa placa).

- Arduino es hardware libre

- Arduino es software libre


Hardware ARDUINO UNO


ARDUINO

Processing es un lenguaje de programacin, un

entorno de desarrollo y una comunidad online, que

desde 2001 ha promovido la alfabetizacin de

software en las Artes Visuales.

Es decir, ensear programacin a no programadores

en un contexto visual. Processing fue fundada por

Ben Fry y Casey Reas.

www.processing.org

El microcontrolador en la

placa Arduino se programa

mediante el lenguaje de

programacin Arduino

(basado en Wiring) y el

entorno de desarrollo

Arduino (basado en

Processing).

Es un dispositivo que conecta el mundo fsico con el mundo virtual,

o el mundo analgico con el digital.


ARDUINO

La plataforma Arduino se ha convertido en popular entre las personas

que no tienen conocimientos en electrnica, por una serie de buenas

razones:

- No necesita un hardware especial (programador) para cargar el

cdigo de programa en el microcontrolador.

- Se programa a travs de puerto USB

- Usa una versin simplificada de C++, que lo hace fcil de aprender

a programar.

- Provee un estndar en cuanto a su construccin que divide las

funciones de un microcontrolador en paquetes mas accesibles

- Multiplataforma (Linux, Mac, Windows)

El hardware y software de Arduino fue diseado para artistas,

diseadores, publicistas, hobbistas, principiantes, y cualquiera

interesado en crear objetos y ambientes interactivos.


Anatoma de un dispositivo interactivo

Es un dispositivo electrnico capaz de sentir el medio ambiente usando sensores, que convierten las seales del medio ambiente en seales elctricas.

Capaz de procesar la informacin recibida que obtiene de los sensores con c

comportamientos que estn implementados en el software.

Interactuar con el mundo exterior usando actuadores que convierten

seales elctricas en acciones fsicas.


ARDUINO - Familia


ARDUINO - Shields


ARDUINO Conociendo el IDE

Barra de menues

Barra de herramientas

Pestaas

Editor de texto

rea de mensajes

Consola


ARDUINO Programas - Sketchs


ARDUINO Base de Trabajo

Tareas Bsicas

1.- Salidas

2.- Entradas

3.- PWM

4.- Entradas Analgicas


Taller de Domtica basado en Arduino

ARDUINO Recursos

Con este taller se pretende que los participantes aprendan las tecnologas de Home Automation ms extendidas, as como entender las claves para el desarrollo de interfaces de software propio. Se har uso de tecnologas para el control Domtico, OSGi, Jini, UpNP. Gestin de alarmas y dispositivos de control de acceso. Buses para home automation.

Utilizacin de Arduino como mecanismo de control y gestin de los sistemas de automatizacin ms comunes.


Taller de Domtica basado en Arduino

ARDUINO Recursos


S4A Scrach for Arduino

ARDUINO Recursos


ARDUINO Para todos


VENEZUELA somos todos

Todos somos VENEZUELA


VENEZUELA somos todos

Todos somos VENEZUELA

Que nadie se atreva nunca

a quitarles sus sueos


Francisco Di Zonno

Zona Electrnica 2007 C.A.

[email protected]

[email protected]

0414.246.48.25

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