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Ponencia Ing. civil
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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).
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
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
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
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
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
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.
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
El Transistor 16 de diciembre de 1947
William Shockley,
John Bardeen
y Walter Brattain
Laboratorios Bell
La Electrnica
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
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
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
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.
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
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
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
Aspectos Principales de la Domtica
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
Ahorro Energtico
- Climatizacin (HVAC)
- Gestin Elctrica
- Uso Energas Renovables
Aspectos Principales de la Domtica
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
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
Aspectos Principales de la Domtica
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
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.
Aspectos Principales de la Domtica
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
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.
Aspectos Principales de la Domtica
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Sensores
Actuadores
Soportes de comunicacin
Central de Gestin o de Control
Elementos de una instalacin domtica
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
Transduccin:
Transformacin o conversin de una forma de energa de
entrada, en otra diferente de salida
Sensores
Elementos de una instalacin domtica
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
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
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
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
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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
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
Seales Anlogas y Digitales
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
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
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
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
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
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
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
Arquitectura Domtica
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
Arquitectura Domtica
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
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
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Redes Domsticas
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
Enero 2104: Google compra NEST por 3200 millones de dlares
Algunos productos
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
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/
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
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
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
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
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
Inmtica Qu hace a un edificio ms inteligente?
Los sistemas que conversan con sistemas
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
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.
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
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
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
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.
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
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
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
Inmtica Nos tenemos que preocupar?
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
Inmtica y en Venezuela?
Nos tenemos que preocupar?
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
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.
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Controlador Lgico Programable (PLC)
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
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)
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
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)
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
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)
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
RFID Aplicaciones
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
Nos tenemos que preocupar?
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
Internet de las cosas
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LOS MICROCONTROLADORES
UNA TECNOLOGA QUE APORTA EN LA
CONSTRUCCIN DE LA ECONOMA DEL
CONOCIMIENTO
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
Microcontroladores (C) hoy en da
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
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.
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
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.
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
Algunos Fabricantes de Microcontroladores
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
Grabando (programando) un Microcontrolador
Computador
Programa de
Grabacin
Dispositivo de
Grabacin
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
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
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Lenguajes de Programacin
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Ambiente de Desarrollo - IDE
Muchos fabricantes de microcontroladores ofrecen ambientes
integrados de desarrollo para sus microcontroladores
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
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
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Hardware ARDUINO UNO
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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.
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
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.
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
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.
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
ARDUINO - Familia
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
ARDUINO - Shields
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
ARDUINO Conociendo el IDE
Barra de menues
Barra de herramientas
Pestaas
Editor de texto
rea de mensajes
Consola
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ARDUINO Programas - Sketchs
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ARDUINO Base de Trabajo
Tareas Bsicas
1.- Salidas
2.- Entradas
3.- PWM
4.- Entradas Analgicas
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
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.
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
Taller de Domtica basado en Arduino
ARDUINO Recursos
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
S4A Scrach for Arduino
ARDUINO Recursos
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
ARDUINO Para todos
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
VENEZUELA somos todos
Todos somos VENEZUELA
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
VENEZUELA somos todos
Todos somos VENEZUELA
Que nadie se atreva nunca
a quitarles sus sueos
Abril 2014 Domtica y Automatizacin
Francisco Di Zonno
Zona Electrnica 2007 C.A.
0414.246.48.25
www.zonaelectronica.com