UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA Facultad de Ciencias Escuela

1

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

2



Telecomunicaciones






TESIS

Para optar el título profesional de:


Ing. Eduardo Omar Ávila Regalado Br. Luis Gustavo Nima Castillo

ASESOR AUTOR

PIURA, PERÚ

2019

3

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: [email protected]

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

mailto:[email protected]

4



Telecomunicaciones






TESIS

Para optar el título profesional de:


PIURA, PERÚ

2019

Dr. Carlos Enrique Arellano Ramírez

PRESIDENTE

Ing. Mario Augusto Ramos Echevarría Ing. César Humberto Estrada Crisanto

SECRETARIO VOCAL

5

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.

7

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.

8

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

9

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.2.1.1 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.3.1.1 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.4.1.1 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.5.1.1 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.6.1.1 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

12

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

14

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.

15

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.

16

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

18

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.

41

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


49

Figura 3.4 – Arquitectura Detallada del Sistema BMS por Bloques


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


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


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


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


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


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.2.1.1 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.3.1.1 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.4.1.1 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.5.1.1 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.6.1.1 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

https://www.furukawalatam.com/es/catalogo-de-productos-detalles/ceip-24---caja-de-empalme-interna-de-pared-24f

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


Tabla 4.10 Sistema Detección de Incendio - UNP


91

Tabla 4.11 Sistema Alarma e Intrusión - UNP


Tabla 4.12 Sistema de CCTV - UNP


92

Tabla 4.13 Sistema Cableado Estructurado - UNP


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

https://es.wikipedia.org/wiki/Dom%C3%B3tica

https://es.wikipedia.org/wiki/Building_Management_System#Composici%C3%B3n

http://swhouse.com/ccurebms/es/pdf/CCURE-Building-Mgmt-System_ds_r01_lt_lat-es.pdf

http://swhouse.com/ccurebms/es/pdf/CCURE-Building-Mgmt-System_ds_r01_lt_lat-es.pdf

http://empyros.com/nuestros-productos/instalaciones-contra-incendios/sistemas-de-deteccion-de-incendios/

http://empyros.com/nuestros-productos/instalaciones-contra-incendios/sistemas-de-deteccion-de-incendios/

http://serviciostc.com/introduccion-sistemas-de-deteccion-de-incendios/

https://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_alarma

https://www.significados.com/cctv/

https://es.wikipedia.org/wiki/Control_de_acceso

https://www.monografias.com/trabajos-pdf2/redes-comunicaciones/redes-comunicaciones.shtml

https://www.monografias.com/trabajos-pdf2/redes-comunicaciones/redes-comunicaciones.shtml

https://mail.google.com/mail/u/0/?pli=1#search/avila/FMfcgxwBVqQBjjmhgFnHHpMddVMLRbrW?projector=1&messagePartId=0.1

https://mail.google.com/mail/u/0/?pli=1#search/avila/FMfcgxwBVqQBjjmhgFnHHpMddVMLRbrW?projector=1&messagePartId=0.1

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

Documents

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA Facultad de Ciencias Escuela