- Introducción
- Edificios inteligentes (domótica)
- Requisitos para los edificios inteligentes
- Componentes de un edificio inteligente
- Aspecto funcional de un edificio inteligente
- Conclusiones
- Referencias
Resumen—En este presente documento descubriremos algunos aspectos acerca de la domótica, y la Inmótica donde estudiaremos los orígenes, aportes hacia automatización, etc. A través del estudio del arte realizaremos una recopilación de varios documentos donde analizaremos la importancia que tiene la domótica en las viviendas y edificios. Como sabemos la domótica abarca un mundo de aplicaciones, para nuestro estudio nos enfocaremos en los edificios inteligentes.
Index Terms—Domótica, Inmótica, Edificios Inteligentes, Dispositivos domóticos.
Introducción
Como sabemos los sistemas domóticos se han convertido de gran importancia para la humanidad, su origen se inicia en los años 70, donde a través de investigaciones realizadas se realizó la primera implementación de un edificio inteligente basado en tecnología en ese entonces de X-10. En el transcurso de los años la tecnología ha ido avanzando a grandes pasos referente a la domótica, los sistemas domóticos fueron más allá hasta el punto de que los electrodomésticos también fueran capaces de reaccionar a procesos automáticos [1].
En los años 90 los sistemas de automatización fueron avanzando hacia departamentos de oficinas, viviendas, entre otros lugares donde era importante automatizar. En la época actual el uso de los sistemas domóticos es importante ya que muchos hogares, edificios se implementan los procesos domóticos, pero por otro lado su costo es elevado para que personas de menos recursos se decidan a implementar estos sistemas [1].
Domótica es un término muy usado por las personas, se refiere a la automatización de las casas, aborda un avance de tecnológica y la implementación de esto se lo realiza en los controles de automatización [2].
La domótica se refiere a casas inteligentes, mientras que la Inmótica trata acerca de edificios inteligentes. El rol que tiene la domótica es ofrecernos a los usuarios un una eficiencia energética, confort y seguridad. A medida que avanzan los años se generan nuevas aplicaciones que son de gran ayuda para implementarlos en los procesos domóticos [3], [4].
Edificios inteligentes (domótica)
Los hogares inteligentes en la actualidad se han convertido en una gran demanda para las personas tanto por su ahorro energético como por su confort. Para conseguir edificios inteligentes se requieren de muchos dispositivos empleados en domótica, para una automatización total del edificio. Los dispositivos empleados como sensores de temperatura, movimiento, infrarrojos y los actuadores tienen que ser adaptables en los edificios dado en la figura 1, así como también de fácil manipulación para los usuarios, sin embargo a medida que se generan nuevas tecnológicas muy útiles para la domótica, se genera también inconvenientes en los usuarios respecto a la utilización de estos dispositivos. La función principal de la automatización de los edificios es balancear la energía y el confort, es decir, la eficiencia energética controlarla a través de dispositivos de automatización ya que al ser edificios estos generan gran consumo de energía, nos debemos enfocar a un diseño de ahorro tanto de las infraestructuras de los edificios como de la implementación de los electrodomésticos. Respecto al confort esto dependerá de las necesidades que requiera el edificio o el usuario. Los edificios inteligentes están diseñados para que puedan adaptarse a entornos generados por el medio ambiente o el ser humano, gracias a los sensores podremos obtener respuestas inmediatas y soluciones rápidas [5], [6], [7], [8], [9].
Figura 1. Descripción de un Edificio Inteligente [11].
Requisitos para los edificios inteligentes
Adaptabilidad.-
Se debe tener en cuenta la adaptabilidad de los sistemas de automatización en los edificios inteligentes ya que deben ajustarse a las necesidades que tengan los edificios tanto internos como externos, estas necesidades pueden ser los usuarios, los dispositivos que se emplean para su funcionamiento, el entorno físico [10].
Facilidad de uso.-
Los diferentes dispositivos de automatización deben ser de fácil para los usuarios ya que estos son los que utilizaran día a día estos dispositivos [10].
Amplia aplicabilidad.-
Referente a la aplicabilidad, los sistemas domóticos en edificios deben tener la capacidad de ofrecer muchos servicios respecto a la automatización, dar soluciones tanto a la estructura del edificio como los usuarios [10].
Escalabilidad.-
Debe existir el mismo funcionamiento de una vivienda domótica como el de un edifico domótico esto hace referencia la escalabilidad, es decir, con respecto a una vivienda domótica ofrece menos cantidad de nodos de red como de dispositivos por lo que su respuesta a las distintas aplicaciones las realiza al instante, en cambio los edificios inteligentes ofrecen una mayor cantidad de nodos de red como de dispositivos lo que hace que su funcionamiento sea más lento. Lo que se quiere es que los edificios operen de igual forma que las viviendas domóticas es por eso que se emplean dispositivos como de servicios informáticos para así alcanzar su mejor funcionamiento [10].
Seguridad.-
La seguridad de los edificios debe ser muy importante ya que por su gran infraestructura albergan gran número de personas, por lo que los diseños de seguridad aplicando la domótica deben estar con los últimos avances tecnológicos tanto para desastres internos como externos [10].
Uso de los sistemas telefónicos.-
Los sistemas domóticos empleados en los edificios deben tener la capacidad de responder a los dispositivos móviles sin ningún problema tanto en su cobertura como de su capacidad de respuesta ya que en la actualidad los usuarios realizan un gran uso de las aplicaciones que ofrecen los celulares [10].
Componentes de un edificio inteligente
Para poder realizar la automatización en edificios inteligentes debemos tener presente los dispositivos a implementar, Los edificios inteligentes se componen de varios elementos entre los que se encuentran los sensores, existen una gran variedad de sensores en el mercado capaces de realizar un trabajo determinado. Dentro de los edificios se usan muchos de estos entre los cuales para determinar la temperatura, humedad, detección de agua, la cantidad de luz, entre otros. La capacidad de respuesta de los sensores es inmediata y nos serán de gran utilidad para determinado uso. Para que los edificios funciones correctamente deben hacerlo en tiempo real, por ejemplo si ocurre inconvenientes en su estructura, estos puedan emitir alertas de evacuación inmediata [15].
DISPOSITIVOS DOMÓTICOS PARA EDIFICIOS
En la figura 2, mostramos las distintas aplicaciones que tienen los dispositivos domóticos.
Figura 2. Uso de los distintos dispositivos domóticos en los edificios inteligentes [14].
Los dispositivos empleados para realizar la automatización de los edificios inteligentes tenemos los siguientes:
Sensores.
Dispositivos de control. Actuadores.
Sensores
Son dispositivos capaces de poder detectar o monitorear, pueden recoger información del medio que los rodea como por ejemplo: temperatura, luz, humedad, agua, etc. Los sensores son de gran importancia porque pueden dar respuestas al instante de problemas dentro de los edificios inteligentes. En algunos casos se pueden comunicar directamente con los actuadores, esto dependerá de cómo los técnicos realicen la instalación del sistema [12], [13].
Dispositivo de control
El dispositivo de control se podría decir que es el alma de un sistema de automatización ya que si falla el sistema, todo lo demás que esté conectado dejaría de funcionar, puede existir tres tipos de conexiones del dispositivo de control, en las figuras 3 y 4 se muestra como se representa las conexiones de los dispositivos de control [12], [13], [16], [19].
Figura 3. Conexiones de los dispositivos de control [13].
Figura 4. Conexiones de los dispositivos de control [13].
Centralizada.
Distribuida.
Mixta.
Centralizada.-: El sistema de control centralizada es donde todas las conexiones posibles de los dispositivos domóticos llegan a un dispositivo de control para ser comandados directamente [12], [13], [16], [19].
Distribuida.-: Un sistema de control distribuido trata de ubicar pequeños sistemas de control a dispositivos a controlar pero a su vez un sistema distribuido tiene que estar conectado a un sistema de control central [12], [13], [16], [19].
Mixta.-: Un sistema de control mixto divide el sistema en controles distribuidas para luego ser operadas de manera centralizada. En toda instalación de los dispositivos de control siempre está presente un control centralizado [12], [13], [16], [19].
Actuadores
Los actuadores son dispositivos que a través de una señal de control pueden modificar otros equipos, es decir, pueden encender o apagar otro tipo de controles, entre los que tenemos [12], [13]:
Contactores.
Electroválvulas.
Tomacorrientes.
Dispositivos de audio como sirenas.
Aspecto funcional de un edificio inteligente
Dentro del aspecto funcional de los edificios inteligentes tenemos los siguientes:
Estructura.
Sistemas.
Servicios.
Administración.
Estructura del edificio.-
Referente a la estructura del edificio tenemos n si como se realizó la construcción del mismo, los edificios inteligentes deben poseer grandes espacios para los respectivos cableados para tener un orden en su armado. El edificio debe ser diseñado con la capacidad de ahorrar energía eléctrica buscar la eficiencia del recurso energía, dentro del edificio tener sistemas de generación de energía en caso de problemas en las redes públicas [17], [18].
Sistemas del Edificio.-
Los sistemas del edificio son las funciones que tienen en este caso seria los distintos sistemas como de ventilación, calefacción, entre otros. Otros sistemas empleados como las telecomunicaciones, seguridad. Los edificios inteligentes deben estar diseñados con la capacidad de poder soportar cambios tantos en los sistemas mencionados como en su infraestructura ya que en ciertos casos los usuarios deciden implementar otro tipo de sistema [17], [18].
Servicios del Edificio.-
Dentro de los servicios que tienen que haber en los edificios encontramos los de oficina, hoy en la actualidad deben existir oficinas automatizadas ya que aquí es donde se llevan a cabo reuniones importantes tanto de negocios como de políticas. Entre otros servicios están los de estacionamientos, transporte y mantenimiento [17], [18].
Administración del edificio.-
La administración de un edificio inteligente es muy importante, aquí se realizaran los respectivos mantenimientos de los equipos y de los cableados, se tomaran decisiones importantes acerca del manejo de los sistemas de automatización [17], [18].
INTELIGENCIA DE LOS EDIFICIOS INTELIGENTES
La inteligencia de los edificios se mide en el grado de automatización que este tenga, es decir, cuando dentro de los edificios se halla implementado un gran número de dispositivos domóticos como sensores, actuadores y dispositivos de control. El dispositivo de control es base fundamental dentro de la inteligencia de los edificios domóticos ya que es capaz de resolver problemas generados interna como externamente en los edificios gracias a los dispositivos domóticos, también se considera inteligente a un edificio ya que en ciertos caso es capaz de realizar instrucciones programadas por el técnico o el mismo usuario sin necesidad de que la persona vuelva a reiniciar el sistema de automatización [20]. A continuación analizaremos que existen tres grados de inteligencias.
Grado 1
Podemos decir que es la inteligencia básica de un hogar domótico donde puede tener dispositivos básicos para su automatización, o dentro de los edificios una automatización no integrada donde no abarca gran complejidad en su cableado
[21].
Grado 2
Dentro del grado 2 se tiene un edificio integrado, es decir, donde sus sistemas de automatización están implementados en un nivel de eficiencia energética y confort [21].
Grado 3
En el grado 3 tenemos un sistema de automatización total, abarca un gran número de dispositivos domóticos y cumple con los estándares como un sistema de control, sistema de ahorro de energía y un sistema de seguridad. Estos sistemas previamente mencionados hacen que sea llamado un edificio inteligente de forma integral [21].
ANÁLISIS DE RESULTADOS
Analizaremos las figuras 3 y 4 donde tenemos conexiones de los distintos sistemas de control previamente mencionados. En la figura 3 tenemos un sistema de control generalizado donde las conexiones de todos los dispositivos domóticos, sensores y actuadores se dirigen hacia un dispositivo central de control para ser de aquí comandados directamente hacia los distintos lugares de su ubicación. Con respecto a la figura 4 se tiene un sistema de conexión distinto al central en este caso hay dispositivos que su conexión se realiza a un bus de datos para luego ser enviados a un sistema de control central. Por ultimo tenemos un sistema mixto este sistema trata se realizar conexiones distribuidas de los distintos dispositivos domóticos para luego ser operadas a través de un sistema central.
Conclusiones
La domótica en la actualidad es de gran ayuda para los seres humanos en varios aspectos importantes entre los cuales tenemos la eficiencia energética este podría ser un tema fundamental porque con la aplicación de sistemas domóticos en edificios buscaríamos reducir el consumo de energía, en ciertos casos existen edificios donde no se pensó la implementación de sistemas de automatización por ende hay un consumo excesivo de energía eléctrica por tal razón cuando se requiera la construcción de edificios se implemente el uso de sistemas domóticos y así reducir los impactos energéticos. Como segundo punto tenemos el confort, la domótica nos ha solucionado una serie de inconvenientes para las personas donde podemos realizar un control de luces, electrodomésticos o incluso realizar programaciones previas para luego se desarrollen solas. Por ultimo hablaremos de la seguridad en los edificios es muy sustancial referirse a este tema ya que al ser edificios grandes albergan un gran número de personas en su interior, debe existir sistemas automatizados capaces de poder solucionar problemas tanto en su infraestructura como de su medio ambiente donde la respuesta de evacuación sea inmediata.
Referencias
[2] Lorente, S. Information and Communication Technologies: From Theory to Applications, 2004. Proceedings. 2004 International Conference on DOI: 10.1109/ICTTA.2004.1307644 Publication Year: 2004 , Page(s): 121 – 122 IEEE CONFERENCE PUBLICATIONS
[3] Pagina web disponible//http://tesis.pucp.edu.pe/repositorio/bitstream/ handle/123456789/1502/RODRIGUEZ_BUSTINZA_WALLY_ CONTROL_DOMOTICO_LIBRE.pdf?sequence=1
[4] Pagina web disponible//http://www.frsn.utn.edu.ar/tecnicas3/problemas/ Reconocimiento %20de %20voz.pdf
[5] Kordik, P. ; Hasaj, M. ; Tvrdy, M. ; Snorek, M. Computer Modeling and Simulation, 2009. EMS "09. Third UKSim European Symposium on DOI: 10.1109/EMS.2009.104 Publication Year: 2009 , Page(s): 154 – 159 Cited by: Papers (4)
[6] Preuveneers, D. ; Berbers, Y. Intelligent Environments (IE), 2012 8th International Conference on DOI: 10.1109/IE.2012.18 Publication Year: 2012 , Page(s): 157 – 164
[7] Qela, B. ; Mouftah, H. Computational Intelligence for Measurement Systems and Applications (CIMSA), 2011 IEEE International Conference on DOI: 10.1109/CIMSA.2011.6059912 Publication Year: 2011 , Page(s): 1 – 7 Cited by: Papers (2)
[8] Corno, F. ; Razzak, F. Smart Grid, IEEE Transactions on Volume: 3 , Issue: 4 DOI: 10.1109/TSG.2012.2214407 Publication Year: 2012 , Page(s): 2128 – 2135 Cited by: Papers (1)
[9] De Paola, A. ; Lo Re, G. ; Morana, M. ; Ortolani, M. Sustainable Internet and ICT for Sustainability (SustainIT), 2012 Publication Year: 2012 , Page(s): 1 – 5 Cited by: Papers (1)
[10] Kistler, R. ; Knauth, S. ; Klapproth, A. Emerging Technologies and Factory Automation, 2008. ETFA 2008. IEEE International Conference on DOI: 10.1109/ETFA.2008.4638410 Publication Year: 2008 , Page(s):295 – 302 Cited by: Papers (2)
[11] Pagina web disponible//http://www.robsan.com.mx/
[12] Pagina web disponible//http://ocw.um.es/ingenierias/domotica/materialde-clase-1/tema-1-introduccion-domotica-edificio-inteligente-vocw.pdf
[13] Pagina web disponible//http://www.campusvirtual.urjc.es/moodle/plugin file.php/1880897/mod_resource/content/1/Tema2Sensores.pdf
[14] Pagina web disponible//http://semiinfo2014.blogspot.com/
[15] Título A multi-agent architecture for intelligent building sensing and control Autor Sharples, Sue; Callaghan, Vic; Clarke, Graham Título de publicación Sensor Review Tomo 19 Número 2 Páginas 135-140
[16] Título: Instalaciones de telecomunicaciones para edificios Autor: Falcone Lanas, Francisco Javier; [et al.] Editor: Marcombo isbn: 9788426718150 Año: 2013 Paginas: 556 Idioma: Español
[17] Pagina web disponible//http://ict.udlap.mx/people/ingrid/ingrid/Tesis_ EI/EI.html
[18] Pagina web disponible//http://www.ub.edu.ar/investigaciones/tesinas/59 _galvagni.pdf
[19] Pagina web disponible//http://www.fenercom.com/pdf/publicaciones/ladomotica-como-solucion-de-futuro-fenercom.pdf
[20] Pagina web disponible//http://www.palermo.edu/ingenieria/downloads/ CyT3/CYT308.pdf
[21] Pagina web disponible//http://www.revista.unam.mx/vol.1/art3/edificios .html
Autor:
Manuel Jesús Chimbo Campuzano.
Estudiante de Ingeniería Eléctrica Universidad Politécnica Salesiana.