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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FISÍCAS
CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y
TELECOMUNICACIONES
DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DOMÓTICO
INALÁMBRICO PARA CONTROL DE LUCES, EQUIPOS Y
MONITORIZACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA EN EL
DEPARTAMENTO DE DISEÑO GRÁFICO DE LA IMPRENTA CD
COMPU UBICADA EN LA CIUDAD DE GUAYAQUIL
PROYECTO DE TITULACIÓN
Previa la obtención del Título de:
INGENIERO EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
AUTOR:
AURELIO DAVID ANDRAMUÑO RIVADENEIRA
TUTOR:
ING. WILBER ORTIZ AGUILAR, PhD.
GUAYAQUIL – ECUADOR
2021
II
REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA
FICHA DE REGISTRO DE TESIS
TÍTULO Y SUBTÍTULO: Diseño e Implementación de un sistema domótico inalámbrico para control de luces, equipos y monitorización de energía eléctrica en el departamento de diseño gráfico de la Imprenta CD COMPU ubicada en la Ciudad de Guayaquil.
AUTOR:
Aurelio David Andramuño
Rivadeneira
TUTOR (A): Ing. Wilber Ortiz Aguilar, PhD.
REVISOR: Lic. Janeth Pilar Diaz Vera, Mgtr.
INSTITUCIÓN: Universidad De Guayaquil FACULTAD: Facultad De Ciencias Matemáticas Y Físicas
CARRERA: Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones
FECHA DE PUBLICACIÓN: No. DE PÁGS.: 161
TÍTULO OBTENIDO: Ingeniero en Networking y Telecomunicaciones
ÁREAS TEMÁTICAS: Ciencias Básicas, Bioconocimiento Y Desarrollo Industrial.
PALABRAS CLAVE: Domótica, Automatización, Climatización, Monitoreo de
energía
RESUMEN: Los hogares y negocios de la Ciudad de Guayaquil, que tienen contratado el servicio de energía eléctrica, frecuentemente presentan valores altos en sus planillas, esto se debe a factores externos como es el caso de la mala lectura del medidor o el desperfecto del mismo entre las causas más comunes, y como factor interno está el uso indebido del sistema de luces y equipos conectados al sistema eléctrico. Bajo ese contexto se usó la metodología PPDIOO para el diseño e implementación de un sistema domótico inalámbrico, para automatizar el encendido y apagado de luces, equipos de cómputo, nevera y como complemento la monitorización del consumo de energía eléctrica en el área de diseño gráfico de la Imprenta CD COMPU ubicada en la ciudad de Guayaquil. Con el objetivo de generar un ahorro energético una vez implementado el sistema domótico en conjunto con el monitor de consumo de energía.
No. DE REGISTRO (en base de datos): No. DE CLASIFICACIÓN: N°
DIRECCIÓN URL (tesis en la web):
ADJUNTO PDF: SI X NO
CONTACTO CON AUTOR: Aurelio David Andramuño Rivadeneira
Teléfono: 0962748590
E-mail: aurelio.andramunor@ug.edu.ec
CONTACTO EN LA INSTITUCIÓN:
Nombre:
Ing. Francisco Gerardo Palacios Ortiz, Mgs.
Teléfono:
E-mail: direccion-cint-citi@ug.edu.ec
III
APROBACIÓN DEL TUTOR
En mi calidad de Tutor del trabajo de investigación, “DISEÑO E
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DOMOTICO INALÁMBRICO PARA
CONTROL DE LUCES, EQUIPOS Y MONITORIZACIÓN DE ENERGÍA
ELÉCTRICA EN EL DEPARTAMENTO DE DISEÑO GRÁFICO DE LA
IMPRENTA CD COMPU UBICADA EN LA CIUDAD DE GUAYAQUIL” elaborado
por el Sr. AURELIO DAVID ANDRAMUÑO RIVADENEIRA, Alumno no titulado
de la Carrera de Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones, Facultad de
Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de Guayaquil, previo a la
obtención del Título de Ingeniero en Networking y Telecomunicaciones, me
permito declarar que luego de haber orientado, estudiado y revisado, lo Apruebo
en todas sus partes.
Atentamente
ING. WILBER ORTIZ AGUILAR, PhD.
TUTOR
IV
DEDICATORIA
A mis padres quienes me
apoyan en toda decisión o
paso importante de mi vida, a
ellos siempre por la
comprensión y ser los
inspiradores de mi vida.
V
AGRADECIMIENTO
A Dios por llenarme de salud y
guiarme día tras día, a mis
padres Enrique y Julieta por su
ayuda, a mis Tías Cecilia y
Elvira a mis hermanas por todo
el apoyo incondicional que me
brindaron, que sin ellos esto no
habría sido posible. A mi tutor el
Ingeniero Wilber Ortíz y a mi
revisora Lcda. Janeth Díaz por
toda la ayuda y conocimientos
impartidos para elaborar mi
proyecto de tesis. Y finalmente
a mi compañero de Universidad
Darwin Lam, quien se convirtió
en un amigo incondicional en
esta etapa Universitaria.
VI
TRIBUNAL PROYECTO DE TITULACIÓN
Ing. Douglas Iturburu, M.Sc. Ing. Francisco Palacios Ortiz, Mgs.
DECANO DE LA FACULTAD DIRECTOR DE LA CARRERA DE
CIENCIAS MATEMATICAS Y INGENIERIA EN NETWORKING
FISICAS Y TELECOMUNICACIONES
Ing. Luis Espín Pazmiño M.Sc. Ing. Pablo Echeverria Avila, M.Sc.
PRESIDENTE DEL ÁREA DOCENTE DEL ÁREA
TRIBUNAL TRIBUNAL
Lic. Janeth Diaz Vera, M.Sc Ing. Wilber Ortiz Aguilar, PhD
DOCENTE REVISOR DEL TUTOR DEL PROYECTO
ÁREA TRIBUNAL DE TITULACION
AB. Juan Chávez Atocha, Esp
SECRETARIO DE LA FACUTAD DE
MATEMATICAS Y FISICAS
VII
DECLARACIÓN EXPRESA
“La responsabilidad del contenido
de este Proyecto de Titulación, me
corresponden exclusivamente; y el
patrimonio intelectual de la misma
a la UNIVERSIDAD DE
GUAYAQUIL”
Aurelio David Andramuño Rivadeneira
VIII
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y
TELECOMUNICACIONES
DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DOMÓTICO
INALÁMBRICO PARA CONTROL DE LUCES, EQUIPOS Y
MONITORIZACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA EN EL
DEPARTAMENTO DE DISEÑO GRÁFICO DE LA IMPRENTA CD
COMPU UBICADA EN LA CIUDAD DE GUAYAQUIL
PROYECTO DE TITULACIÓN
Previa la obtención del Título de:
INGENIERO EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
AUTOR:
AURELIO DAVID ANDRAMUÑO RIVADENEIRA
C.I. 0918001348
TUTOR:
ING. WILBER ORTIZ AGUILAR PhD.
Guayaquil, 21 de octubre del 2021
IX
CERTIFICADO DE ACEPTACIÓN DEL TUTOR
En mi calidad de Tutor del proyecto de titulación, nombrado por el Consejo
Directivo de la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de
Guayaquil.
CERTIFICO:
Que he analizado el Proyecto de Titulación presentado por el estudiante Aurelio
David Andramuño Rivadeneira, como requisito previo para optar por el título de
Ingeniero en Networking y Telecomunicaciones cuyo título es:
DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DOMÓTICO
INALÁMBRICO PARA CONTROL DE LUCES, EQUIPOS Y
MONITORIZACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA EN EL
DEPARTAMENTO DE DISEÑO GRÁFICO DE LA IMPRENTA CD
COMPU UBICADA EN LA CIUDAD DE GUAYAQUIL.
Considero aprobado el trabajo en su totalidad.
Presentado por:
AURELIO DAVID ANDRAMUÑO RIVADENEIRA
C.I: 0918001348
Tutor: Ing. Wilber Ortíz Aguilar, PhD.
Guayaquil, 21 de octubre del 2021
X
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y
TELECOMUNICACIONES
Autorización para Publicación de Proyecto de Titulación en Formato Digital
1. Identificación del Proyecto de Titulación
Nombre Alumno: Aurelio David Andramuño Rivadeneira
Dirección: Metrópolis 2 Fase 2B Mz. 1011 Villa 1
Teléfono: 0962748590 E-mail: aurelio.andramunor@ug.edu.ec
Facultad: Ciencias Matemáticas y Físicas
Carrera: Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones
Proyecto de titulación al que opta: Ingeniero en Networking y Telecomunicaciones
Profesor tutor: Ing. Wilber Ortíz Aguilar, PhD.
Título del Proyecto de titulación: Diseño e Implementación de sistema
domótico inalámbrico para control de luces, equipos y monitorización de energía
eléctrica en el departamento de diseño gráfico de la Imprenta CD COMPU
ubicada en la Ciudad de Guayaquil.
Tema del Proyecto de Titulación: Domótica, Automatización, Climatización,
Monitoreo de energía.
XI
2. Autorización de Publicación de Versión Electrónica del Proyecto de
Titulación
A través de este medio autorizo a la Biblioteca de la Universidad de Guayaquil y a
la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas a publicar la versión electrónica de
este Proyecto de titulación.
Publicación electrónica:
Inmediata X Después de 1 año
Firma Alumno:
Aurelio David Andramuño Rivadeneira
3. Forma de envío:
El texto del proyecto de titulación debe ser enviado en formato Word, como archivo
.Doc. O .RTF y Puf para PC. Las imágenes que la acompañen pueden ser: .gif,
.jpg o .TIFF.
DVDROM X CDROM
XII
ABREVIATURAS
PYMES Pequeñas y medianas empresas
CNEL Corporación Nacional de Electricidad
IFTT (IF This, Then That) Si esto, entonces aquello
CE Certificado Europeo
ROHS Restricción de sustancias peligrosas
SIG Grupo de Interés Social
ISM Industrial, Científico y Médico
XIII
ÍNDICE GENERAL
APROBACIÓN DEL TUTOR ............................................................................................. III
DEDICATORIA .................................................................................................................. IV
AGRADECIMIENTO ........................................................................................................... V
TRIBUNAL PROYECTO DE TITULACIÓN ....................................................................... VI
DECLARACIÓN EXPRESA ............................................................................................. VII
CERTIFICADO DE ACEPTACIÓN DEL TUTOR .............................................................. IX
ABREVIATURAS .............................................................................................................. XII
ÍNDICE GENERAL .......................................................................................................... XIII
ÍNDICE DE CUADROS ................................................................................................... XVI
ÍNDICE DE GRÁFICOS ................................................................................................. XVII
RESUMEN ...................................................................................................................... XIX
ABSTRACT...................................................................................................................... XX
INTRODUCCIÓN .............................................................................................................. 21
CAPÍTULO I ...................................................................................................................... 24
EL PROBLEMA............................................................................................................. 24
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ...................................................................... 24
Ubicación de Problema en un Contexto .............................................................. 24
Situación del Conflicto Nudos Críticos ................................................................. 26
Causas y Consecuencias del Problema .............................................................. 27
Delimitación del Problema ................................................................................... 28
Formulación del Problema ................................................................................... 28
Evaluación del Problema ..................................................................................... 28
Variables .............................................................................................................. 29
OBJETIVOS ............................................................................................................. 29
Objetivo General .................................................................................................. 29
Objetivos Específicos ........................................................................................... 29
XIV
ALCANCE DEL PROBLEMA ................................................................................... 30
JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA ......................................................................... 30
METODOLOGÍA DEL PROYECTO ......................................................................... 32
CÁPITULO II ..................................................................................................................... 34
MARCO TEÓRICO ....................................................................................................... 34
ANTECEDENTES DEL ESTUDIO ........................................................................... 34
FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA .............................................................................. 37
Sistema domótico ................................................................................................. 37
Tipos de arquitectura para sistemas domóticos .................................................. 38
Medio de transmisión ........................................................................................... 41
Radiofrecuencia ................................................................................................... 41
Topología ............................................................................................................. 42
Aplicaciones de la Domótica ................................................................................ 45
Protocolo Insteon ................................................................................................. 47
Protocolo Z-Wave ................................................................................................ 47
Protocolo Wifi ....................................................................................................... 48
Protocolo Bluetooth .............................................................................................. 49
Protocolo Zigbee .................................................................................................. 50
Protocolo EnOcean .............................................................................................. 52
Tipo de estándares domóticos ............................................................................. 52
Estándar propietario o cerrado ............................................................................ 53
Estándar abierto ................................................................................................... 53
Componentes de un sistema domótico................................................................ 53
Unidad de control ................................................................................................. 53
Sensores .............................................................................................................. 57
Actuadores ........................................................................................................... 61
Medidor de consumo eléctrico ............................................................................. 65
Monitores de energía Inteligente ......................................................................... 66
FUNDAMENTACIÓN LEGAL ................................................................................... 68
PREGUNTA CIENTÍFICA A CONTESTARSE ......................................................... 74
CAPÍTULO III .................................................................................................................... 75
PROPUESTA TECNOLÓGICA .................................................................................... 75
ANÁLISIS DE FACTIBILIDAD .................................................................................. 76
Factibilidad Operacional....................................................................................... 77
Factibilidad Técnica ............................................................................................. 78
XV
Factibilidad Legal ................................................................................................. 78
Factibilidad Económica ........................................................................................ 79
ETAPAS DE LA METODOLOGÍA PPDIOO DEL PROYECTO ............................... 80
Preparación .......................................................................................................... 80
Planeación ........................................................................................................... 81
Selección de monitor de energía ......................................................................... 81
Selección de la Unidad de Control ....................................................................... 83
Selección del sensor ............................................................................................ 84
Selección del actuador ......................................................................................... 86
Diseño .................................................................................................................. 87
Implementación .................................................................................................... 89
Monitor de energía ............................................................................................... 90
Unidad de Control ................................................................................................ 92
Interruptor ............................................................................................................. 94
Smart Hub-S3 ...................................................................................................... 97
Sensor de Movimiento PIR3-FC .......................................................................... 98
Sensor de temperatura y humedad HTS2 ......................................................... 100
Operación ........................................................................................................... 102
Optimización ...................................................................................................... 103
ENTREGABLES DEL PROYECTO ........................................................................ 104
CRITERIOS DE VALIDACIÓN DE LA PROPUESTA ............................................ 105
PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS ........................................................................... 106
CAPÍTULO IV ................................................................................................................. 120
CRITERIOS DE ACEPTACIÓN DEL PRODUCTO O SERVICIO .............................. 120
CONCLUSIONES ....................................................................................................... 123
RECOMENDACIONES ............................................................................................... 125
BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................................. 127
ANEXOS ......................................................................................................................... 131
XVI
ÍNDICE DE CUADROS
Cuadro 1 Coordenadas ..................................................................................... 25
Cuadro 2 Causas y Consecuencias del Problema ............................................ 27
Cuadro 3 Cuadro Comparativo de Arquitecturas ............................................... 40
Cuadro 4 Detalle Insteon Hub ........................................................................... 54
Cuadro 5 Detalle SONOFF ZBBridge ................................................................ 56
Cuadro 6 Detalle Broadlink RM4-Pro ................................................................ 57
Cuadro 7 Detalle Sensor de Apertura / Cierre Insteon ...................................... 58
Cuadro 8 Detalle SONOFF SNZB-03 – Sensor de Movimiento Zigbee ............. 59
Cuadro 9 Detalle Broadlink HTS2 – Sensor de Temperatura y Humedad ......... 60
Cuadro 10 Detalle Interruptor Atenuador de Control Remoto Insteon ............... 62
Cuadro 11 Detalle Interruptor Atenuador de Control Remoto Insteon ............... 63
Cuadro 12 Detalle Interruptor de Luz Inteligente 2CH por RF Broadlink ........... 64
Cuadro 13 Detalle Eyedro EHEM1-LV .............................................................. 67
Cuadro 14 Presupuesto del Sistema Domótico ................................................. 79
Cuadro 15 Resumen del Presupuesto .............................................................. 80
Cuadro 16 Análisis del Monitor de Energía ....................................................... 81
Cuadro 17 Análisis de la Unidad de Control ...................................................... 83
Cuadro 18 Análisis del Sensor .......................................................................... 85
Cuadro 19 Análisis del Actuador ....................................................................... 86
Cuadro 20 Informe de Pruebas ....................................................................... 105
Cuadro 21 Acceso a un Celular Smart, Pregunta N°1 ..................................... 107
Cuadro 22 Acceso a Internet prepagado, Pregunta N°2.................................. 108
Cuadro 23 Disponibilidad de Medidor de Energía, Pregunta N°3 .................... 109
Cuadro 24 Mal uso de la Energía Eléctrica, Pregunta N°4 .............................. 110
Cuadro 25 Conocimiento del Tema Casa Inteligente, Pregunta N°5 ............... 111
Cuadro 26 Uso del Celular como Control Remoto Universal, Pregunta N°6 .... 112
Cuadro 27 Importancia de controlar Equipos vía Celular, Pregunta N°7 ......... 113
Cuadro 28 Interés en Dispositivo Domótico especifico, Pregunta N°8............. 115
Cuadro 29 Interés en empezar a crear su Casa Inteligente, Pregunta N°9 ..... 117
Cuadro 30 Utilidad de tener una Casa u Oficina Inteligente, pregunta N°10 ... 118
Cuadro 31 Informe de Aceptación y Aprobación ............................................. 120
XVII
ÍNDICE DE GRÁFICOS
Gráfico 1 Ubicación Geográfica de la Imprenta ................................................ 24
Gráfico 2 Aplicación de un Sistema Domótico .................................................. 38
Gráfico 3 Arquitectura Centralizada .................................................................. 39
Gráfico 4 Arquitectura Distribuida ..................................................................... 39
Gráfico 5 Arquitectura Mixta ............................................................................. 40
Gráfico 6 Topología en Malla ............................................................................ 43
Gráfico 7 Topología en Estrella ......................................................................... 43
Gráfico 8 Topología en Árbol ............................................................................ 44
Gráfico 9 Topología en Bus .............................................................................. 44
Gráfico 10 Topología en Anillo .......................................................................... 45
Gráfico 11 Insteon Hub ..................................................................................... 54
Gráfico 12 SONOFF ZBBridge .......................................................................... 55
Gráfico 13 Broadlink RM4-Pro .......................................................................... 57
Gráfico 14 Sensor de Apertura / Cierre Insteon ................................................ 58
Gráfico 15 SONOFF SNZB-03 – Sensor de Movimiento Zigbee ....................... 59
Gráfico 16 Broadlink HTS2 ............................................................................... 60
Gráfico 17 Interruptor Atenuador de Control Remoto Insteon ........................... 62
Gráfico 18 Interruptor de pared Wifi SONOFF .................................................. 63
Gráfico 19 Interruptor de Luz Inteligente 1CH por RF Broadlink ....................... 64
Gráfico 20 Eyedro EHEM1-LV .......................................................................... 67
Gráfico 21 Bosquejo del Área de Diseño Gráfico y Ubicación de Equipos ........ 88
Gráfico 22 Identificación y Ubicación de Dispositivos Domóticos. ..................... 89
Gráfico 23 Diseño de Topología Lógica ............................................................ 90
Gráfico 24 Colocación de Sensores e Identificación de Puertos ....................... 91
Gráfico 25 Interfaz Gráfica en Consumo de Kilovatios hora .............................. 92
Gráfico 26 Ubicación de la Unidad de Control .................................................. 93
Gráfico 27 Pasos para descargar Aplicación y vincular Unidad de Control ....... 94
Gráfico 28 Parte posterior del Interruptor y uso del Amperímetro ..................... 95
Gráfico 29 Vinculación y Personalización del Interruptor .................................. 96
Gráfico 30 Interruptor Inteligente versus Interruptor Clásico ............................. 97
Gráfico 31 Implementación del Smart Hub S3 .................................................. 98
XVIII
Gráfico 32 Sensor de Movimiento e Interior del Dispositivo .............................. 99
Gráfico 33 Etapas del Sensor de Movimiento ................................................. 100
Gráfico 34 Sensor de Temperatura y Humedad HTS2 .................................... 101
Gráfico 35 Temperatura y Humedad del Área de Diseño Gráfico ................... 102
Gráfico 36 Dispositivos vinculados en Aplicación Web. .................................. 103
Gráfico 37 Optimización de Encendido y Apagado de Equipo ........................ 104
Gráfico 38 Acceso a un Celular Smart, Pregunta N°1 ..................................... 107
Gráfico 39 Acceso a Internet prepagado, Pregunta N°2.................................. 108
Gráfico 40 Disponibilidad de Medidor de Energía, Pregunta N°3 .................... 109
Gráfico 41 Mal uso de la Energía Eléctrica, Pregunta N°4 .............................. 110
Gráfico 42 Conocimiento del Tema Casa Inteligente, Pregunta N°5 ............... 111
Gráfico 43 Uso del Celular como Control Remoto Universal, Pregunta N°6 .... 112
Gráfico 44 Importancia de controlar Equipos vía Celular, Pregunta N°7 ......... 113
Gráfico 45 Interés en Dispositivo Domótico especifico, Pregunta N°8............. 115
Gráfico 46 Interés en empezar a crear su Casa Inteligente, Pregunta N°9 ..... 117
Gráfico 47 Utilidad de tener una Casa u Oficina Inteligente, pregunta N°10 ... 118
XIX
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y
TELECOMUNICACIONES
DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DOMÓTICO
INALÁMBRICO PARA CONTROL DE LUCES, EQUIPOS Y
MONITORIZACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA EN EL
DEPARTAMENTO DE DISEÑO GRAFICO DE LA IMPRENTA CD
COMPU UBICADA EN LA CIUDAD DE GUAYAQUIL
Autor: Aurelio David Andramuño Rivadeneira
Tutor: Ing. Wilber Ortíz Aguilar, PhD.
RESUMEN
Los hogares y negocios de la Ciudad de Guayaquil, que tienen contratado el servicio de energía eléctrica, frecuentemente presentan valores altos en sus planillas, esto se debe a factores externos como es el caso de la mala lectura del medidor o el desperfecto del mismo entre las causas más comunes, y como factor interno está el uso indebido del sistema de luces y equipos conectados al sistema eléctrico. Bajo ese contexto se usó la metodología PPDIOO para el diseño e implementación de un sistema domótico inalámbrico, para automatizar el encendido y apagado de luces, equipos de cómputo, nevera y como complemento la monitorización del consumo de energía eléctrica en el área de diseño gráfico de la Imprenta CD COMPU ubicada en la ciudad de Guayaquil. Con el objetivo de generar un ahorro energético una vez implementado el sistema domótico en
conjunto con el monitor de consumo de energía.
XX
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FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
CARRERA DE INGENIERIA EN NETWORKING Y
TELECOMUNICACIONES
DISEÑO E IMPLEMENTACION DE UN SISTEMA DOMOTICO
INALAMBRICO PARA CONTROL DE LUCES, EQUIPOS Y
MONITORIZACION DE ENERGIA ELECTRICA EN EL
DEPARTAMENTO DE DISEÑO GRAFICO DE LA IMPRENTA CD
COMPU UBICADA EN LA CIUDAD DE GUAYAQUIL
Autor: Aurelio David Andramuño Rivadeneira
Tutor: Ing. Wilber Ortiz Aguilar, PhD.
ABSTRACT
The homes and businesses of the City of Guayaquil, which have contracted the
electric power service, frequently present high values in their payrolls, this is due
to external factors such as the bad reading of the meter or the fault of the meter
between the most common causes, and as an internal factor is the improper use
of the lighting system and equipment connected to the electrical system. In this
context, the PPDIOO methodology was used for the design and implementation of
a wireless home automation system, to automate the on and off of lights, computer
equipment, refrigerator and as a complement the monitoring of electrical energy
consumption in the graphic design area of the CD COMPU Printing Office located
in the city of Guayaquil. With the aim of generating energy savings once the home
automation system has been implemented in conjunction with the energy
consumption monitor.
21
INTRODUCCIÓN
Uno de los rubros importantes que tienen que sobrellevar mes a mes los hogares
y las PYMES (la pequeña y mediana Empresa) en la ciudad de Guayaquil, es el
valor generado por el servicio de energía eléctrica. Servicio que genera en la
ciudadanía una incertidumbre y descontento al recibir altos valores de pago
reflejado en sus planillas recibidas por parte de la CNEL (Corporación Nacional de
Electricidad).
Al ser la energía eléctrica uno de los servicios básicos con mucha fluctuación en
sus valores y sumándole el no contar con alguna herramienta tecnológica que
permita monitorear el consumo energético a diario en los hogares o negocios
Guayaquileños, dejando de esta manera a los 630.000 medidores a expensas de
las malas lecturas de los medidores por parte de los contratistas que realizan dicha
labor. Siendo esta una de entre las 9 causas principales que generan el reclamo
y repudio de los usuarios en la ciudad de Guayaquil.
Otras causas que influyen mucho en el valor de las planillas eléctricas, es el mal
uso del servicio energético por parte del usuario, como es el encendido de luces,
equipos de cómputo y artefactos eléctricos de manera innecesaria, generando de
esta forma un valor improductivo a cancelar en la planilla de servicio energético.
Adicionalmente la compra de bombillas económicas que, si bien es cierto son de
fácil acceso económico para el consumidor, su desventaja radica en su alto
consumo de kilovatios/hora generando de esta forma un valor superior de lo que
nos generaría otro tipo de bombillos o sistema de luces.
Para poder enfrentar estos factores externos e internos ya mencionados, podemos
hacer uso de automatizaciones acompañado de herramientas tecnológicas como
son los monitores de energía para supervisar el consumo general de una
acometida o por circuitos focalizados en el panel de caja de breakers conectado a
la red energética, dando también lugar a la domótica como solución tecnológica
aprovechando su implementación basada en sus pilares como son: ahorro
energético, confort, control y comunicación. Se ha dado paso al termino “casa
inteligente” para una mejor asociación de esta tecnología la cual de esta forma va
teniendo más auge a nivel local, siendo cada vez más implementada en los
22
hogares Guayaquileños, además en oficinas, hospitales, hoteles, escuela,
edificios, inmobiliarias, etc.
La imprenta CD. COMPU ha sufrido de malas lecturas por parte de los contratistas
de CNEL y se ha visto perjudicado en muchas ocasiones en los valores a pagar
generados en las planillas del servicio energético, como ejemplo podemos citar
los meses de confinamiento en tiempos de pandemia que no hubo producción en
los meses de marzo, abril y mayo del 2020 siendo uno de los miles de afectados
obligados a cancelar valores exagerados. Otro factor es que al contar con cuatro
áreas de trabajo para realizar los diferentes trabajos que tienen que ver con las
artes gráficas, es muy común el mal uso del sistema energético, siendo este el
uso innecesario de luces, equipos de cómputo entre otros.
La implementación del sistema domótico para controlar el encendido de las luces,
equipos de cómputo y artefactos eléctricos que estén conectados a la red
energética en el área de diseño gráfico, ayudará a una mejor supervisión y uso del
sistema energético brindando un ahorro de energía a corto o mediano plazo. Para
en un futuro tomar decisiones y poder automatizar las demás áreas.
Como parte de la automatización de este proyecto, se implementará una
herramienta tecnológica como es el monitor de consumo energético, el cual nos
ayudará dando un estimado del valor a pagar al tener una lectura diaria del
consumo de energía en el área de diseño gráfico de la imprenta CD COMPU, lo
cual será de ayuda visual con gráficos de consumo diario y nos brindará la
posibilidad de crear conciencia del uso de la energía dando como resultado un
óptimo consumo.
CAPÍTULO I: En este capítulo se tiene como objetivo realizar el planteamiento de
los problemas que afectan a la Imprenta CD COMPU por el mal uso del sistema
energético, la falta de un sistema domótico para control de luces y equipos, las
causas y consecuencias del problema, el alcance y los objetivos.
CAPÍTULO II: En este capítulo se justifica con base al conocimiento de la
metodología del trabajo de tesis propuesto mediante el marco teórico, el cual
contiene toda la información en la que se fundamentaron los aspectos
económicos, prácticos, teóricos y legales que contiene este proyecto.
23
CAPÍTULO III: En este capítulo se demuestra la factibilidad económica, norma
social y regla legal con base al estudio de la investigación realizada y mediante la
implementación la viabilidad técnica del proyecto de tesis.
CAPÍTULO IV: Se detallan los criterios de aceptación del producto, informe de
seguimiento, así como también los niveles de satisfacción realizados en la
implementación del sistema domótico, conclusiones y recomendaciones.
24
CAPÍTULO I
EL PROBLEMA
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Ubicación de Problema en un Contexto
La imprenta CD-COMPU, ubicado en la Ciudad de Guayaquil en la Parroquia
Olmedo San Alejo, inicia sus actividades en el mes de julio del año 1999,
actualmente cuenta con 4 empleados distribuidos en diferentes áreas; 1
empleado en el área de diseño gráfico, 1 empleado encargado de la entrega de
trabajos, compra de materiales y acabados finales en el área de corte e
intercalado, 2 empleados en el área de impresión que son contratados por tirajes
de impresión.
Es una imprenta pequeña que se dedica al negocio de todo tipo de impresión de
documentos comerciales autorizados por el Servicio de Rentas Internas, además
de toda folletería corporativa que son partes fundamentales para la comunicación
de una marca o servicio que prestan las empresas o negocios del Ecuador.
Brindando de esta manera su servicio de una forma profesional con excelente
acabado para la imagen de la persona natural o jurídica que contrate los servicios
como imprenta.
La imprenta está ubicada en la avenida Quito 2311 entre la calle Cuenca y calle
Febres Cordero, ver coordenadas de ubicación en el gráfico 1 y en el cuadro 1.
Gráfico 1
Ubicación Geográfica de la Imprenta
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Google Earth
25
Cuadro 1
Coordenadas
Ubicación Nombre Latitud Longitud
Imprenta CD. COMPU 2° 3'4.50"S 79°53'0.97"O
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Google Earth
La imprenta posee 3 máquinas de impresión offset, 2 máquinas para acabado
final como son cortadora de papel y perforadora de papel, 2 equipos de cómputo
para la elaboración de los diseños, y 2 impresoras para revelado de matrices para
impresión offset, adicionalmente 1 aire acondicionado, 1 refrigeradora, 1 televisor,
y una secadora de pelo entre los artefactos que se conectan al servicio de sistema
eléctrico.
La problemática surge que a pesar de ser una imprenta pequeña está dividida en
cuatro áreas que son: área de diseño gráfico, área de impresión, área de corte y
área de manufactura. Esto da lugar a que al menos 2 áreas estén haciendo un
mal uso del sistema eléctrico, es decir sin presencia o actividad física de una
persona, dando como resultado principalmente luces encendidas
innecesariamente y en segundo lugar una maquina o equipo de cómputo
encendido sin estar produciendo beneficio alguno para la imprenta.
Uno de los rubros importantes de los que tiene que suplir las pequeñas y
medianas empresas después del pago de salario de empleados es el arriendo,
servicios básicos como el teléfono, agua, internet, y por último el contrato de
servicio de energía eléctrica siendo este último el más conflictivo de poder
sobrellevar por la fluctuación de valores a pagar mes a mes los cuales se ven
reflejados por muchos factores. Entre ellos el desconocimiento al adquirir
bombillas económicas, pero con un alto consumo de kilovatios/hora, otro factor y
el más común dejar los bombillos de luz y equipos eléctricos encendido, factores
de los cuales si está al alcance del usuario poder tomar una mejor decisión para
poder usar de una mejor forma el servicio eléctrico y se vea reflejado
significativamente en menor costo en el pago de la planilla de luz.
26
Situación del Conflicto Nudos Críticos
En la actualidad la imprenta CD COMPU desconoce el consumo real en
kilovatios/hora que genera cada máquina o equipo de cómputo de acuerdo a su
área de trabajo. Dando como resultado un pago de planilla de luz generalizado sin
poder identificar qué área es la que más energía está consumiendo y poder
comparar su uso de energía versus su producción.
Otro factor externo como problemática que padecen los hogares, negocios y las
pequeñas empresas es la mala lectura de los medidores de energía eléctrica
reportada por los contratistas que prestan su servicio para la Corporación Nacional
de Electricidad (CNEL), siendo esta una de las nueve razones más comunes que
generan problema e inconveniente a los usuarios, dando lugar a reclamos por el
alto costo de las planillas de luz de los 630.000 medidores existentes en la ciudad
de Guayaquil.
(Diario El Universo, 2021) afirma, aproximadamente 60.000 de esos medidores
instalados en la Ciudad de Guayaquil fueron ejecutados por el mismo contratista,
que tiene la labor de encargarse de realizar las lecturas, las mismas que hoy en
día son cuestionadas por usuarios y autoridades, por lo tanto, CNEL ha decidido
revisar los mismos con personal propio.
El director de la Agencia de Regulación y Control de Energía y Recursos Naturales
No renovables expuso lo siguiente: “Pese a reportarse lecturas leídas, existen
reclamos porque no guardan secuencia con el nivel de consumo de los usuarios”
(Aguilar, 2021)
Considerando estos actos ya enunciados, agregándoles la falta de control o
monitoreo interno por medio de una herramienta tecnológica que nos ayude a
concientizar sobre el uso energético, nos da como resultado una mala utilización
del sistema de energía eléctrica. Causando graves perjuicios económicos y
continuando en el mismo ciclo del poco interés del uso adecuado de los equipos
y sistema de luces. Con la ayuda de esta herramienta, el monitor energético, se
facilitará al usuario por medios de gráficos una forma fácil de entender el consumo
diario con cuadros estadísticos el consumo de energía. Ayudando de esta forma
el uso correcto del sistema de luces y equipos eléctricos. De esta forma se podrá
27
evidenciar el ahorro de energía, control, confort, seguridad, y comunicación que
son los pilares de la domótica.
Causas y Consecuencias del Problema
En el cuadro 2, se mencionan las causas que conllevan el no disponer de un
sistema domótico y las consecuencias que la involucran.
Cuadro 2
Causas y Consecuencias del Problema
Causas Consecuencias
Ausencia de un sistema domótico
para automatización del área de
diseño gráfico
No poder interactuar de forma
automatizada con el sistema de
luces, equipos de cómputo y
artefactos eléctricos.
No poder apagar las luces
remotamente.
No poder apagar los equipos de
cómputo remotamente
No poder apagar equipo de
climatización remotamente.
No poder crear rutinas de
encendido de luces con presencia
de usuario automáticamente.
No poder crear rutinas de
apagado total del área de diseño
gráfico.
Uso innecesario de energía
eléctrica.
Desconocimiento del consumo
energético diario.
Uso irracional de la energía
eléctrica.
Uso indebido de los equipos
eléctricos.
28
Alto costo en la planilla de luz.
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Imprenta CD COMPU.
Delimitación del Problema
Campo: Telecomunicaciones
Área: Domótica
Aspecto: Sistema domótico inalámbrico
Tema: Diseño e implementación de un sistema domótico inalámbrico para
control de luces, equipos y monitorización de energía eléctrica en
el departamento de diseño gráfico de la Imprenta CD COMPU
ubicada en la ciudad de Guayaquil.
Formulación del Problema
¿Qué beneficio tendrá diseñar e implementar un sistema domótico inalámbrico
para control de luces, equipos y monitorización de energía eléctrica en el
departamento de diseño gráfico de la Imprenta CD COMPU ubicada en la ciudad
de Guayaquil?
Evaluación del Problema
Este proyecto de implementación se evalúa a partir de aspectos que a
continuación se detallan:
Delimitado: El diseño del sistema domótico inalámbrico se basará principalmente
en el área de diseño gráfico y el monitoreo del consumo energético del área de
diseño gráfico de la Imprenta CD COMPU para optimizar el uso del servicio de
energía eléctrica.
Claro: Esta solución se basará en crear una red domótica inalámbrica y el
monitorio de consumo energético embebido con tecnología IoT.
Evidente: La propuesta de tesis respecto al problema del mal uso del sistema
eléctrico permitirá un mayor control y ahorro de energía en el área intervenida.
29
Relevante: Nos permitirá sacar provecho al máximo del recurso tecnológico
implementado, gracias al servicio de internet con que ya cuenta la imprenta para
controlar remotamente las luces y equipos del área intervenida.
Contextual: Este proyecto está dentro del marco de contexto de las
telecomunicaciones al incorporar dispositivos inteligentes inalámbricos utilizados
en el área técnica de las telecomunicaciones.
Factible: Este proyecto se podrá desarrollar e implementar gracias a la buena
predisposición de la imprenta, ya que se cuenta con la facilidad al área ya
mencionada para poder obtener la información necesaria para emprender el
desarrollo del proyecto, por lo tanto, hace que la labor sea factible abriéndose al
crecimiento tecnológico de las instalaciones.
Variables
Variable Independiente
● Ahorro energético
Variable Dependiente
● Sistema domótico inalámbrico
OBJETIVOS
Objetivo General
Diseñar e Implementar sistema domótico inalámbrico para control de luces,
equipos de cómputo, equipo de climatización entre otros, y monitoreo de energía
eléctrica en el departamento de diseño gráfico en la imprenta CD COMPU ubicada
en la ciudad de Guayaquil.
Objetivos Específicos
✔ Recopilar información de los equipos conectados al sistema eléctrico
identificando su potencia, voltaje y amperaje detectado su consumo
kilovatio/hora para la creación del Dashboard, y diseñar el esquema para la
ubicación de los dispositivos domóticos.
✔ Implementar dispositivos domóticos aplicando protocolo de comunicación
adecuado para la interacción de los mismo usando una frecuencia diferente
30
al protocolo 802.11 (wifi) para beneficio de la imprenta en conjunto con el
sistema de monitoreo energético.
✔ Analizar resultados de consumo energético post implementación de sistema
domótico.
ALCANCE DEL PROBLEMA
Este proyecto demostrará que, después de la respectiva investigación y
recolección de datos para el diseño del Dashboard y Diseño para ubicación de los
dispositivos, es factible implementar un sistema domótico inalámbrico en conjunto
con el monitoreo inteligente de la energía eléctrica. Se determinan los siguientes
alcances para este proyecto.
● Analizar cualidades de los protocolos de comunicación para escoger el
más factible que nos permitirá llegar a una óptima consecución e
implementación del proyecto.
● Garantizar la interoperabilidad de los equipos conectados al sistema
energético en conjunto con la aplicación web.
● Programar de forma sistemática el apagado de equipos en el área de
diseño gráfico.
● Generar ahorro energético con automatizaciones implementadas
● Integrar todos los dispositivos domóticos en una única interfaz gráfica para
un mejor acceso.
● Elaborar el presupuesto de la implementación del sistema domótico
inalámbrico.
● Proporcionar de la aplicación al usuario.
JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA
El ahorro energético es un tema de suma importancia que nos compete a todos
los ciudadanos empezando desde el hogar hasta nuestro lugar de trabajo. Es allí
donde la domótica se convierte en un aliado tecnológico importante para las
viviendas, oficinas, escuelas, hospitales y todas las pequeñas y medianas
31
empresas. Esta implementación nos aportara sus cuatro pilares fundamentales
que son: la gestión técnica de la energía, el confort, la seguridad y las
comunicaciones.
En la actualidad es mucho más factible y accesible disponer de este tipo de
implementaciones rompiendo el mito de instalaciones costosas y complejas,
dando paso a automatizaciones sencillas y que se adapten a nuestra rutina diaria
para darnos un mejor estilo de vida y de igual manera conseguir la racionalización
de energía en el lugar donde sea aplicada.
A pesar de que el sistema domótico forma su propia red interna para
intercomunicar los dispositivos automatizados con sus respectivas rutinas
previamente programadas, en la actualidad es muy normal que cada persona
tenga un teléfono Smart el cual es considerado como una herramienta de trabajo
por las prestaciones que prestan los mismos, dichos dispositivos nos brindan la
facilidad de controlar remotamente desde cualquier lugar del mundo nuestros
dispositivos domóticos gracias a la tecnología del internet, brindándonos la
posibilidad de crear escenas de presencia, y convirtiéndose en un aliado extra a
dispositivos de seguridad ya implementados en los hogares y empresas.
Diariamente la imprenta CD COMPU hace un mal uso del sistema energético, el
cual podrá ser representativamente ser mejor usado gracias al sistema domótico,
creando rutinas de apagado y encendido de luces incluyendo equipos. Para de
esta forma poder controlar internamente y externamente dependiendo si la
ocasión lo amerita.
La implementación de este proyecto de tesis es sumamente prioritaria para la
comunidad dado que la domótica aporta muchos beneficios además de los ya
mencionados, Esto es solo un pequeño ejemplo de todo el abanico de
posibilidades que ofrece esta tecnología. Un caso puntual podría ser el de una
persona imposibilitada en cama, brindarle la independencia y oportunidad de
poder apagar luces, sintonizar un canal de televisión, controlar la temperatura de
la habitación, subir y bajar persianas entre otras cosas con la ayuda de un
asistente de voz como parte del sistema domótico. Todo va a depender en cómo
usar la imaginación y ver las necesidades de las personas o comunidad en su
diario vivir.
32
METODOLOGÍA DEL PROYECTO
En el desarrollo de este proyecto se aplicará la metodología PPDIOO, por su
practicidad y orientación principalmente en ir requiriendo las actividades mínimas,
por complejidad y tecnología de la red. Con este modelo se logra de una manera
óptima canalizar los diferentes trabajos a través de su vida útil mejorando el
desempeño, por lo tanto, cada fase depende de la anterior y facilita su ejecución
de la siguiente fase.
Esta metodología aporta estrategias de procesamiento de información de cada
una de las etapas que a continuación se describen:
Preparación
En esta fase se recopila la información necesaria de los equipos conectados a la
red energética que tiene el departamento de diseño gráfico de la imprenta CD
COMPU.
Planeación
Identificar los dispositivos domóticos adecuados que serán usados de acuerdo al
protocolo de comunicación, para una mejor elección del más indicado que se
ajuste a los intereses de la imprenta.
Diseño
Desarrollar un plano detallado del área de diseño gráfico con sus respectivos
equipos conectados a la red de servicio energético para su respectivo Dashboard,
e identificación de los puntos eléctricos a ser intervenidos para la implementación
del sistema domótico.
Implementación
Implementación de los dispositivos domóticos al cableado eléctrico y monitor de
energía del área automatizada para control y monitorización del sistema domótico.
Operación
Realizar las pruebas de comunicación local y remotamente de los dispositivos,
haciendo las correcciones pertinentes en caso de ser necesarias para el buen
funcionamiento de la implementación.
33
Optimización
Analizar si el sistema propuesto requiere de nuevos dispositivos que aporten a un
mejor desempeño en las áreas restantes, considerando que el diseño es escalable
para una nueva implementación.
34
CÁPITULO II
MARCO TEÓRICO
ANTECEDENTES DEL ESTUDIO
Desde sus inicios cuando se empezó a usar el termino domótica automáticamente
se lo empezó a relacionar con automatizar o simplificar procesos, dando sus
primeros pasos en Estados Unidos, aplicado a edificios básicamente para
controlar de manera automática la regulación de la temperatura de ciertas oficinas
que contaban con dicho recurso. En el transcurso del tiempo la domótica desde
sus orígenes a la época actual en la que se desarrolla la sociedad, ha dado pasos
agigantados gracias a la gran variedad de dispositivos desarrollados por diversas
empresas a nivel mundial. Lo cual permite una mayor facilidad al acceso de esta
tecnología enfocada al ahorro energético, control, confort y comunicación,
aplicada en hogares y oficinas para administrar, por ejemplo: sistemas de luces,
equipos de cómputo, equipos de climatización entre otros, de una forma local por
medio de los diferentes protocolos de comunicación o remotamente gracias a las
bondades del internet accediendo al sistema domótico por medio de una
aplicación web en tiempo real desde cualquier parte del planeta.
A continuación, se enuncia diferentes proyectos ya realizados que muestran una
semejanza con mi trabajo de tesis, los mismos demuestran la factibilidad del tema
propuesto.
(Hoyos, 2020). En su trabajo de tesis propone diseñar un sistema de iluminación
domótico, para controlar los diferentes ambientes de luces, con el fin de reducir el
consumo de energía, evitando de esta forma el mal uso del sistema energético,
aplicado a las áreas de servicio del taller Maestranza PNP, ubicada en Chiclayo
por medio de sensores y controladores, dando como resultado el uso necesario y
focalizado del uso de las luces por circuitos en el tiempo que sea el adecuado,
generando de esta forma un gran impacto económico positivo y además
generando como resultado final una larga vida útil de las lámparas.
(Suárez, 2021). Concluye la importancia de un sistema automatizado, en su
diseño domótico aplicado a la climatización del Área Administrativa donde fue
35
propuesto, en el cual da a conocer las bondades de esta tecnología con
conectividad remota, ofreciendo de esta manera comodidad y bienestar para el
personal, con el fin de crear un ambiente con una temperatura agradable y
adecuada de forma automática para el personal Administrativo, dando como
resultado el confort gracias a las automatizaciones realizadas en su sistema
domótico.
(Cedeño, 2018). En su proyecto de sistema domótico y aplicación para control de
luces y apertura de puerta de la cochera en un hogar, controlado remotamente por
medio de dispositivos móviles y controlado por medio de una tarjeta Arduino,
gracias a su fácil implementación y poco mantenimiento afirma que, la ventaja y
valorización de emplear estos sistemas domóticos en un hogar dándole valor en
el sector inmobiliario al momento de ser avaluada para su posible venta, en
comparación con los que no poseen dicha tecnología, finalmente al contar con
este sistema en los hogares los beneficios que ofrecen los mismo son: aumento
de seguridad, confort y ahorro de energía energética, ,
(Villarreal, 2018). En su proyecto de prototipo eléctrico para encendido y apagado
de luces, afirma que, luego de analizar entre los diferentes protocolos de
comunicación, decidió escoger el protocolo Bluetooth controlado por medio de una
tarjeta Arduino, siendo este protocolo el que más se apegaba a las necesidades
básicas para la implementación en la Escuela ubicada en la Ciudad de Huaraz al
norte del Perú, demostrando de esta forma la necesidad y funcionalidad de estos
sistemas domóticos para beneficio de los Docentes encargados en las diferentes
áreas, para poder implementar este proyecto se basó en el método investigativo
por medio de una encuesta realizada a los 10 docentes, los cuales concluyeron
que si era beneficioso este tipo de implementación en el Establecimiento
Educativo, dando como resultado final la satisfacción total de los docentes con el
prototipo eléctrico.
(Loyola, 2018). Concluye en su proyecto que con un mínimo de inversión se puede
lograr automatizar los hogares. Esto lo asegura gracias a la implementación de su
prototipo por medio de una maqueta, simulando de esta forma la realidad e
interacción con el usuario, como por ejemplo sería apagar o encender luces,
controlar el nivel de la brisa del ventilador, cerrar puertas entre otros, todo eso
gracias a la implementación de placas, sensores, resistencias y controladores
aplicados en su maqueta, controlado por una tarjeta Arduino y programación en
36
Java para la interfaz gráfica de la aplicación móvil, demostrando de esta manera
la vialidad de estos proyectos para los hogares, cumpliendo además con el
objetivo principal de estos sistemas que van al ahorro energético y crear el confort
en sus habitantes.
(García & Marcillo, 2017). En su tesis concluyen la factibilidad de implementar
un sistema domótico para controlar las luces de auditorios de los Centros
Educativos, y determinan hacer una investigación con su debida documentación
para conocer las diferentes posibilidades que aporta esta tecnología y aplicar la
que mejor preste sus condiciones de acuerdo a la situación presentada. El proceso
metodológico que aplicaron fue el hardware libre, lo cual lo diferenciaron en tres
etapas, las cuales son proceso de conceptualización, proceso de administración,
y proceso de desarrollo. Su finalidad fue otorgar autonomía, control y confort a los
docentes al acceso de las luces por medio de una aplicación web con su
respectivo usuario y contraseña. Dando como resultado la satisfacción de los
Docentes al tener esa autonomía y control del sistema de luces del auditorio de
forma remota por medio del celular.
(Macías, 2019). Afirma en tu tesis de estudio de factibilidad de un sistema
domótico para control de luces de acceso a la carrera de Ingeniería, luego de
haber analizado diferentes aspectos como valor, datos técnicos, disponibilidad y
rendimiento, decidir usar el módulo Arduino UNO como su componente central
para el desarrollo de este sistema. Logrando de esta forma dar a conocer las
bondades de esta tecnología para una mejor iluminación optima e inteligente en
beneficio de todos los Estudiantes y la Universidad como Institución.
Con base a la realización de estos proyectos se puede apreciar la similitud con mi
proyecto, donde el objetivo común es lograr un ahorro energético como principal
punto, precedidos por el confort, seguridad y comunicación remota entre el usuario
y los equipos del sistema domótico. Además, basado en las investigaciones e
implementaciones mencionadas se dan a conocer los diferentes protocolos de
comunicación, la unidad central, siendo la más usada la placa de Arduino para los
prototipos. Lo cual sirve como referencia para el estudio de los protocolos
existentes en el mercado y elegir el más viable para la elaboración del proyecto
del sistema domótico.
37
FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA
En este apartado, basado en el estándar de sistema domótico, incluyendo su
descripción conceptual y elementos constitutivos, se describen los métodos,
arquitectura, protocolos de comunicación y medios de transmisión utilizados en la
investigación, diseño e implementación de este proyecto de tesis.
Sistema domótico
Este se define como la convergencia de las diferentes tecnologías aplicados a la
automatización del hogar, realizando de forma inteligente la gestión de la energía,
brindando además seguridad, confort, y comunicación entre el sistema y el
usuario. El termino domótica viene de sus raíces del latín domus (casa) y el sufijo
“tica” relacionado con el tema tecnológico de la informática como la robótica y
automática. De esta forma aportan de una forma funcional al estilo de vida, de una
forma personalizada añadiendo una mejor calidad de vida en el día a día. Dando
como resultado mayor valor al hogar y ahorro energético. Evolucionando
considerablemente al aportar soluciones sencillas a bajo costo con una gran
variedad de productos tecnológicos que pueden ser aplicados a cualquier tipo de
vivienda. En la misma forma como han ido mejorado los productos, paralelamente
los implementadores optan por capacitaciones para una correcta integración del
sistema utilizado. (CEDOM, 2019)
Las aplicaciones de un sistema domótico serian de la siguiente forma:
38
Gráfico 2
Aplicación de un Sistema Domótico
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Montaje de los cuadros de control y dispositivos eléctricos y electrónicos de los sistemas domóticos e inmóticos (Mora, 2018)
Tipos de arquitectura para sistemas domóticos
Un sistema automatizado está compuesto por varios equipos, entre ellos se
encuentran el controlador, sensores y actuadores, los cuales de acuerdo al tipo
de equipo que reside la inteligencia del sistema lo pueden encontrar en diferentes
tipos de arquitectura para los sistemas domóticos como detallan a continuación.
(Mora, 2018)
Arquitectura centralizada: (Mora, 2018) Indica que su funcionalidad se basa en
un controlador que recibe toda la información de los diferentes sensores, procesa
la información para de esta manera interactuar y ordenar a los actuadores del
sistema.
39
Gráfico 3
Arquitectura Centralizada
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Montaje de los cuadros de control y dispositivos eléctricos y electrónicos de los sistemas domóticos e inmóticos (Mora, 2018) Arquitectura distribuida: (Mora, 2018) Afirma que este tipo de arquitectura goza
de mayor autonomía por parte de los equipos sean estos actuadores o sensores
al no ser necesario que exista un controlador.
Gráfico 4
Arquitectura Distribuida
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Montaje de los cuadros de control y dispositivos eléctricos y electrónicos de los sistemas domóticos e inmóticos (Mora, 2018)
Arquitectura mixta: (Mora, 2018) Es la combinación de las dos ya mencionadas
anteriormente, logrando que varios elementos tomen el control (arquitectura
descentralizada), tomando el control y procesando información para compartir con
los demás dispositivos.
40
Gráfico 5
Arquitectura Mixta
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Montaje de los cuadros de control y dispositivos eléctricos y electrónicos de los sistemas domóticos e inmóticos (Mora, 2018)
A continuación, por medio del siguiente cuadro comparativo daremos a conocer
las ventaja y desventajas que presentan las diferentes arquitecturas:
Cuadro 3
Cuadro Comparativo de Arquitecturas
ARQUITECTURA VENTAJAS INCONVENIENTES
Centralizada Buen nivel de seguridad.
Fácil administración.
Coste reducido o moderado.
Fácil instalación.
Posibilidad de controlador
sobrecargado.
Elevado cableado de red.
Poco ampliable.
Necesidad de interfaz de
usuario.
Distribuida Facilita el rediseño de la red.
Facilidad de ampliación
(menos cableado).
Gran fiabilidad y
funcionabilidad.
Necesidad de software
complejo.
Administración compleja.
Mayor coste.
41
Alto rendimiento
(procesamiento paralelo)
Velocidad de propagación
a veces lenta.
Mixta Posibilidad de rediseño.
Cableado reducido.
Fiabilidad y seguridad de
funcionamiento.
Fácil realizar ampliación.
Necesidad de interfaz de
usuario.
Coste elevado de la
solución.
Programación compleja.
Elementos de red no
universales.
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Montaje de los cuadros de control y dispositivos eléctricos y electrónicos de los sistemas domóticos e inmóticos (Mora, 2018)
Medio de transmisión
(Mora, 2018) Afirma que todo sistema está compuesto por varios elementos, por
lo tanto, tiene la necesidad de conectar los mismos, para que cumplan su propósito
de recibir e intercambiar información entre todos los dispositivos físicos,
compartiendo esos datos por un medio físico como el par trenzado, fibra óptica, o
de forma inalámbrica por medio de radiofrecuencia y conexionado inalámbrico.
Medios dedicados: fibra óptica, par trenzado, cable coaxial
● Bus: KNY, Lon Works, Cebus.
Medios compartidos: red eléctrica, radiofrecuencia, infrarrojo
● Corrientes Portadora: X-10
● Inalámbrico: GammaWave, Z-wave, Bluetooh, Zigbee, wifi.
Radiofrecuencia
(Carrillo, 2018) Concluye que en la actualidad las comunicaciones optan por usar
cada vez menos cables, dando paso a la necesidad de diseñar y crear dispositivos
electrónicos, con la capacidad de recibir y enviar información en locaciones
diferentes o lejanas sin tener la necesidad del cable como medio de transmisión.
Dando la creación de el transmisor y el receptor. Elementos principales usados en
la sociedad. Pasando desapercibido por quienes lo usan en diaria labor sin tener
conciencia de su importante existencia en el mundo de las telecomunicaciones.
42
(Rosales & Castro, 2018) Afirman que la comunicación por radiofrecuencia
empleada por estos dos dispositivos, puede darse modulando señales en el rango
de altas frecuencias, por señales de baja frecuencia en el emisor, logrando
demodular en el receptor. Las señales de radiofrecuencia están en el rango de los
3Khz a 300Ghzz, las mismas que son irradiadas al espacio por la ayuda de una
antena. En el rango ya mencionado encontramos las ondas de televisión, de radio
tanto AM como FM, comunicaciones militares, bandas usadas por los celulares, la
mundialmente red inalámbrica usada por las laptops como es la 2.4Ghz,
radioaficionados entre las diferentes aplicaciones de comunicación que existen.
Topología
(Mora, 2018) Concluye que se refiere a la forma en que se implementa el diseño
de red, dando una idea visual en la que estarán conectados o distribuidos los
equipos en la red. Representándolos de forma gráfica la convergencia entre uno
y otro equipo enlazados entre sí. Determinando de esta forma su modo y
configuración de los diferentes modos, dejando a un lado parámetros, conexiones
físicas y señales de transmisión. Existen cinco tipos distintos como es la topología
de malla, estrella, árbol, bus y anillo, de las cuales se detallarán a continuación:
Topología en malla: Su beneficio se basa en que cada dispositivo o nodo esté
conectado mediante enlace punto a punto con todos los demás, de esta forma
asegura una conexión segura a través de distintos caminos, evitando de esta
forma alguna interrupción. (Mora, 2018)
43
Gráfico 6
Topología en Malla
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Montaje de los cuadros de control y dispositivos eléctricos y electrónicos de los sistemas domóticos e inmóticos (Mora, 2018)
Topología en estrella: (Mora, 2018) Afirma que se basa en que cada dispositivo
tiene un único enlace punto a punto hacia su controlador. Dando como resultado
un solo camino y dependencia del controlador para transmitir información a otro
dispositivo.
Gráfico 7
Topología en Estrella
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Montaje de los cuadros de control y dispositivos eléctricos y electrónicos de los sistemas domóticos e inmóticos (Mora, 2018)
Topología en árbol: Conocida como una topología en estrella con jerarquía,
debido a que los nodos del sistema están conectados a un controlador secundario
44
y este a su vez a un controlador de mayor nivel. Dando como resultado que los
nodos no actúen como repetidores y solamente se encarguen de transmitir y
recibir señales. (Mora, 2018)
Gráfico 8
Topología en Árbol
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Montaje de los cuadros de control y dispositivos eléctricos y electrónicos de los sistemas domóticos e inmóticos (Mora, 2018)
Topología en bus: (Mora, 2018) Afirma que es conocida también como
multipunto, ya que todos los nodos se conectan a un único canal de comunicación
conocido como bus. De esta manera comparten el mismo canal para comunicarse
entre ellos.
Gráfico 9
Topología en Bus
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Montaje de los cuadros de control y dispositivos eléctricos y electrónicos de los sistemas domóticos e inmóticos (Mora, 2018)
45
Topología en anillo: Su particularidad se basa en que cada nodo tiene una
entrada y salida, de esta forma actúa como transmisor y receptor, creando de esta
forma un bucle en forma de anillo para conexión entre todos los dispositivos.
(Mora, 2018)
Gráfico 10
Topología en Anillo
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Montaje de los cuadros de control y dispositivos eléctricos y electrónicos de los sistemas domóticos e inmóticos (Mora, 2018)
Aplicaciones de la Domótica
Las aplicaciones de la domótica se prestan para infinidad de usos, dando paso a
la imaginación de las personas para resolver y agilizar temas cotidianos del día a
día de forma automática y eficiente, entre las cuales se destacan en el siguiente
orden:
Gestión energética
(Rodríguez, 2019) Concluye en que se basa en gestionar o administrar las
energías de un hogar, basándose en sus tres pilares esenciales, dado que la
domótica posee la suficiente inteligencia para direccionar hacia el buen uso tanto
de la energía en general.
● Ahorro energético: Implica la intervención de todas las aplicaciones para
dar aviso sobre sobre alguna puerta o ventana abierta por medio de
sensores cuando el aire acondicionado este encendido por citar un
ejemplo.
46
● Eficiencia energética: Su función se basa en no reducir el consumo de
energía, pero da paso a la optimización de energía, por citar un ejemplo
con un sistema corrector de factor potencia, se evita la aparición de
potencias reactivas evitando sobrecargar las líneas ya que su presencia
no es usada para un fin.
● Generación energética: Se basa en las aplicaciones diseñadas para
controlar el sistema encargado de generar todo tipo de energía.
Confort
(Rodríguez, 2019) Concluye que cuando el hogar es autosuficiente en generar
control, da la posibilidad te tener un mejor estilo de vida, dicho control es usado
para crear escenas repetitivas en beneficio de los integrantes, creando rutinas de
acuerdo a cada necesidad.
Cuando hablamos de confort no solo se trata de encender o apagar luces, cerrar
o abrir persianas de una forma ágil, la clave es poder realizar todas estas rutinas
dentro del hogar o desde cualquier lugar del planeta sin perder el control.
Dicho confort se centra en el mando de dispositivos del sistema domótico, los
cuales son: control de luces, control de clima, control de riego, control de acceso
de puertas, control de apertura o cierre de cortinas, todo esto resumido en lo que
se conoce como generación de escenas.
Seguridad
(Rodríguez, 2019) Afirma que cuidar de las personas y de los bienes se centra en
su red de seguridad basada en dos pilares que son la prevención y detección.
Dado que el sistema es alimentado con información a través de sus sensores,
tiene pleno conocimiento de aperturas de puertas o ventanas, interviniendo de
esta forma muy sencilla comunicar y dejar tomar una decisión sobre proteger el
hogar de forma automática e inteligente. Siendo esta figura la más importante para
reemplazar la imagen de guardia durante todo el día, reemplazados por los
sensores que nos indican en tiempo real lo que está sucediendo en el hogar.
Comunicaciones
Su función es gestionar todas las conexiones por medio de los parámetros
existentes en la vivienda, dándole de esta forma al usuario el control y supervisión
local o remotamente, permitiéndole la activación de alarmas frente a diversas
anomalías detectadas por medio del sistema. (Sánchez, 2018)
47
Protocolo Insteon
(Insteon, 2021) Argumenta que se destaca entre los existentes protocolos gracias
a su dualidad siendo esta su principal característica como es ser de doble malla
las cual trata la combinación de la frecuencia inalámbrica o por medio del cableado
eléctrico del hogar, esto le da una clara ventaja sobre las demás en su exclusiva
y patentada tecnología Dual-Band, gracias a aquello, supera las obstrucciones
que se presentan por construcciones propias de las paredes de los hogares,
evitando este problema por medio de la red eléctrica e inalámbrica.
En el control domótico inalámbrico los hogares se convierten en un campo de
batalla a vencer gracias a las obstrucciones de las paredes. El protocolo Insteon
lo resuelve usando el cableado eléctrico existente y adicionalmente de forma
inalámbrica por medio de la frecuencia, convirtiéndose en una fuerte opción al
momento de elegir un protocolo para un sistema domótico.
Usando la red local creada por el Protocolo Insteon todos los dispositivos pueden
repetir mensajes, evitando de esta forma el cuello de botella al momento que un
dispositivo llegase a fallar. Aprovechando de esta forma su banda dual la
información tendrá distintos caminos sea este por cable o inalámbricamente.
Protocolo Z-Wave
(Carrasco, 2017) Afirma que este protocolo orientado a controlar dispositivos
domóticos de una forma inalámbrica se presta para una fácil automatización de
las viviendas. Esta tecnología fue desarrollada por la empresa Danesa Zen-Sys
en el año 2008, para luego ser adquirida por Sigma Designs radicada en California.
Actualmente se le atribuye ser un protocolo parcialmente abierto. Siendo ratificado
así por la ITU (Unión Internacional de Telecomunicaciones), cada vez tiene más
fuerza entre los usuarios del mundo al contar con un catálogo de 1500 productos
disponible.
El protocolo Z-wave adquiere prestigio, credibilidad y aceptación gracias a la
creación de la Z-Wave Alliance logrado por importantes empresas como ADT
Security Services, Jasco, LG Uplus, FAKRO, Samsung’s SmartThing y Sigma
Designs, logrando de esta forma convertirlo en un protocolo universal al momento
de escoger entre que existen en el mercado.
48
Como todo protocolo tiene sus características que lo diferencia de los demás para
hacerse notar en esta guerra de tecnologías, a continuación, las comentare:
● No es necesario el uso de repetidores ya que los mismos dispositivos
cuentan con esa función de lograr hasta 4 saltos entre los nodos
existentes, lo que se conoce como red mallada, teniendo además un rango
de comunicación de 30 metros.
● Al ser considerado un estándar de talla internacional muchas marcas se
encargan de proveer al mercado con el estándar Z-Wave, entre las de
mayor renombre encontramos a Honeywell, Samsung (Lumen), Dlink y
Logitech.
● Su ancho de banda trabaja de 9600bps o 100Kbps, sin ningún
inconveniente entre las velocidades ya que son interoperables.
● El beneficio de trabajar entre la banda de los 900 MHz, evita de esta forma
las constantes interferencias entre las típicas frecuencias usadas en los
hogares como es la red Wifi sobre los 2.4 GHz.
● Tiene el beneficio de que cada red Z-Wave soporte hasta 232 lo que la
deferencia de otros protocolos que poseen limitaciones al momento de
integrar dispositivos un ejemplo sería el Bluetooth que integra 10
dispositivos.
● Su rango de comunicación está en los 30 metros y máximo 100 metros
entre sus nodos, con la ventaja de reproducir en mensaje a través de saltos
hasta un máximo de 4 entre sus nodos.
Protocolo Wifi
(Canedo De Prado, 2017) Afirma que la utilización del protocolo Wifi se podría
asegurar que es la más aplicada entre los sistemas domóticos, por su sencillez de
adaptarse a la red inalámbrica provista por el proveedor de servicio de internet,
además es el protocolo preferido por empresas a nivel mundial para crear
dispositivos en su clase, todo esto debido a la facilidad que brinda el protocolo que
trabaja en los estándares como el IEEE 802.11b, IEEE 802.11g, IEEE 802.11n en
la frecuencia de 2.4 GHz. disponible en hogares con internet. Cuenta con tasas
de transferencias de 11Mbps, 54Mbps y 300Mbps respectivamente. La desventaja
radica en tener una mayor latencia y muy sensible a interferencias llegando a
49
colapsar el sistema por el uso del ancho de banda y usuarios y dispositivos
conectados a la red.
El contrapunto a esta desventaja ya mencionada, sería que actualmente en ciertos
países ya se está implementado la llamada Wifi 5G, el cual está basado en el
estándar IEEE 802.11ac, operando en la banda de los 5Ghz. Lo cual le permite
tener la exclusividad en usar esta tecnología lo cual no se da en la frecuencia de
2.4Ghz. usada por otros estándares como Bluetooth o Zigbee, lo cual se prestaba
a la saturación del espectro radio eléctrico debido a la masificación de los
dispositivos usando esta banda, produciendo de esta forma inevitables
interferencias.
A pesar de ser dado a menos por los demás protocolos, es la opción más viable
para empezar en el mundo de la domótica, gracias a los costos accesible y la gran
variedad que se encuentran en el mercado donde podemos encontrar los
interruptores inteligentes, tomacorrientes, sensor de humo, sensor de gas, sensor
de humedad, sensor de agua entre las muchas opciones que ofrecen las
diferentes empresas con este protocolo. Es muy cierto que tiende a sobrecargar
la red con los dispositivos instalados. Pero una buena solución sería la
implementación de un buen router, el cual permite admitir hasta 256 dispositivos
en teoría como lo indica el protocolo y contar con un buen ancho de banda.
Entre sus características enumerare las más principales.(Insteon, 2021)
● Puede enlazar hasta 256 dispositivos.
● Trabaja en la frecuencia de los 2.4Ghz.
● Compatible con muchas marcas.
● Instalación de dispositivos sencilla, solo enlazarse a la red
inalámbrica, compartiendo la red y contraseña.
● Topología en estrella.
Protocolo Bluetooth
(Narváez Andrés, 2018) Argumenta que desde sus inicios fue presentada como
una tecnología inalámbrica propuesta por SIG (Special Interest Group) en el año
de 1988, su objetivo principal fue reemplazar los cables en dispositivos de bajo
consumo, corto alcance y bajo costo, entre los que encontramos impresoras,
ordenadores, auriculares, mouse, teléfonos móviles y otros dispositivos. Bluetooth
a la actualidad ha presentado muchos avances, pasando por varias versiones,
50
hasta la actual conocida como (v5.0), sin embargo, al ser un protocolo de corto
alcance que oscila entre los 8 metros y hasta 100 metros con repetidores. Por lo
tanto, no tiene éxito en el plano de la domótica, a pesar de que Apple apuesta por
usar esta tecnología en su aplicación Homekit la cual brinda la oportunidad de
controlar dispositivos básicos enfocados al hogar como las luces, enchufe etc.
Bluetooth 5 es su más reciente versión, publicado un 6 de diciembre de 2016 está
más orientada al campo de IoT (Internet de las cosas), al igual que en su versión
anterior, presentando mejoras en el aumento de velocidad y alcance, aumento de
potencia para sus transmisiones en formato LE, disminuyendo en gran manera las
interferencias sobre la banda ISM dando paso al implemento de redes en malla
en Bluetooth.
Entre sus características nombrare las principales.
● Puede enlazar hasta 9 dispositivos.
● Trabaja en la frecuencia de los 2.4 GHz.
● Configuración de la red tipo estrella.
● Velocidad de transmisión muy alta.
Protocolo Zigbee
(Vencoel, 2020) Afirma que sus inicios como un estándar aprobado data en el año
2004, dándole el nombre de Zigbee, desde su surgimiento como tecnología, ha
sido aprovechado en la rama de la domótica, industria o metering. Lo primero en
dar a conocer sobre este protocolo, es el porqué de su nombre Zigbee, se da
gracias al trabajo en conjunto de organizaciones que forman “Zigbee Alliance” con
el propósito de crear un estándar de comunicación inalámbrica de alto nivel.
Este protocolo está basado bajo el estándar 802.15.4 enfocado en la capa baja de
comunicación y cuenta entre sus principales características las siguientes:
● Bajo consumo y baja transferencia de datos.
● Usa topología de red tipo Mesh
● Tiene un tamaño reducido.
Debido a estas características se ha posicionado como una buena opción en el
mundo de la domótica, gestionado también por sus dispositivos que trabajan con
batería. Vale recalcar que el protocolo gestiona de forma automática la red, es
decir mantiene las rutas de forma dinámica, con el objetivo de corregir alguna
situación de desconexión parcial de algún nodo integrante de la red.
51
Entre las ventajas comunes consta su tamaño y bajo costo de sus dispositivos,
por lo tanto, es muy usual integrar módulos Zigbee y encontrar consumibles
dedicados al hogar como bombillas, electrodomésticos, sensores y demás
elementos que son muy requeridos para gestionar una casa domótica.
Teniendo exclusividad en el desarrollo de dispositivos para las empresas que
conformaban la “Alianza Zigbee”. Vale recalcar que su operación se basa en
banda de los 868Mhz para la zona europea, 915Mhz para América y 2.4Ghz como
zona libre a nivel mundial.
(Hita, 2017) Afirma que Zigbee se define usando dos tipos de nodos generales en
su red, según su función con el objetivo de minimizar el costo de la red. Lo cual se
los define de la siguiente manera:
● FFD (Full Function device): Su característica se basa en funcionar en
cualquier topología, teniendo el privilegio de dialogar con cualquier otro.
● RFD (Reducted Function Device): Se basa en que sus miembros solo
pueden participar en una topología tipo estrella, su dialogo es
exclusivamente con el coordinador de la red, por lo tanto, tienen una menor
complejidad y menor requerimiento y procesamiento de memoria.
Con estos 2 tipos de nodos vale reconocer sus elementos para conocer su
funcionamiento y entender mejor el rol que cumple cada uno de ellos.
● Coordinador: Es el cerebro de la red, su función es encargarse de crear,
inicializar y controlar la comunicación, los parámetros y dirección de los
nodos, para el óptimo funcionamiento de la red.
● Router: Su función principal es extender la red creando nuevos caminos
para transmitir los mensajes a su red de destino, logrando de esta forma
minimizar la congestión y evitando caídas en la red.
● Nodos finales: Su rol no es encaminar nuevas rutas, su mayor parte del
tiempo pasan en modo “Sleep” para evitar el consumo de energía, sin
embargo, su funcionalidad e interacción se basa con su nodo padre que
puede ser un coordinador o router, siendo el eslabón final de la red,
conocidos también como actuadores en otros protocolos.
Entre sus características principales están las siguientes:
● Puede crear una red hasta con 256 dispositivos.
● Comúnmente es usado en la frecuencia 2.4Ghz.
● Su topología es estrella más malla.
52
● Alcance de 10 a 75 metros.
● Gestión automatizada de direcciones de dispositivos.
● Consumo bajo, el cual permite usar batería en los dispositivos.
Protocolo EnOcean
(Carricondo, 2017) Hace una comparativa en cuestión de consumo energético en
contrapartida con a Z-Wave, como punto notable que los sensores y actuares no
necesiten de una fuente de alimentación.
Esta tecnología con patente de procedencia alemana, aunque a la fecha no es
considerada un estándar. Puede ser desarrolla y aplicada en dispositivos
domóticos, siempre que lo permita la Alianza EnOcean.
La particularidad de este protocolo se basa en la ingeniería de transformar la
energía que rodee al dispositivo en energía eléctrica. Un ejemplo podría ser usar
la energía mecánica al pulsar un actuador y usar esa energía mecánica en
eléctrica para alimentar de esta forma al dispositivo. Otro método de alimentación
sería el uso de energía renovables valiéndose de pequeños paneles solares que
recogen la energía en sus paneles para alimentar el dispositivo. Aunque la gran
cantidad de estos dispositivos no usan pilas, hay una pequeña excepción en casos
que deban emplearse en condiciones extremas.
Su frecuencia de comunicación está en los 868Mhz. Dando un rango de alcance
de 300 metros sin obstrucciones. Usada mayormente en Europa, tiene escasa
presencia a nivel de América, a pesar de su nulo consumo energético. Se podría
pensar que los costos de los dispositivos con respectos a otros que usan el
Protocolo Zigbee, por ejemplo, el cual tiene gran acogida a nivel mundial por
trabajar en una banda libre y mundialmente usada por la frecuencia de los 2.4Ghz.
Tipo de estándares domóticos
En el sistema domótico, también podemos distinguirlos de acuerdo a su tipo. Por
los estándares de programación que utilizan. Existen 2 estándares que pueden
ser catalogados de la siguiente manera.
53
Estándar propietario o cerrado
Usar estándares cerrados se refiere a dicho acuerdos, definidos por una empresa
o marca en concreta, la cual disfruta de su exclusividad. Estos son sistemas
específicos de la empresa, solo ellos pueden ejecutar, modificar el sistema y crear
dispositivos compatibles con la marca en mención. La desventaja de este estándar
es la dependencia a dicha marca y su no compatibilidad con otros dispositivos,
esperando que la empresa no desaparezca ya que esta forma quedaría la vida útil
de ese sistema comprometido al no contar con soporte técnico ni garantía. (Cruz
et al., 2018)
Estándar abierto
Usar estándares abiertos se refiere a ciertos protocolos que son usados por
diferentes compañías y financiado por ciertas organizaciones con el fin de
mejorarlo y unir criterios para un mejor funcionamiento del mismo. La libertad de
este da la opción que diferentes empresas lo usen y mejoren haciéndolo
compatible con otras marcas, gracias a su no exclusividad las marcas fabricantes
brindan mejoras en su producto. En este tipo de estándar no vamos a tener el
problema que, si la empresa deja de funcionar, ya no existirá soporte necesario,
cualquier empresa que maneje este estándar podrá ocupar ese vacío. Entre los
estándares es el que van teniendo mayor realce en el mercado de este tipo. (Cruz
et al., 2018)
Componentes de un sistema domótico
(Vieira et al., 2018) Afirma que el sistema domótico está compuesto por tres
elementos indispensables como son la unidad de control, sensores y actuadores,
de los cuales detallaremos a continuación:
Unidad de control
Conocida también como nodo, es la parte encargada de recibir, procesar y
almacenar la información enviada por los sensores para dar la orden por medio
del bus de comunicación hacia los actuadores. Los cuales reciben las órdenes
para ejecutar acciones. (Vieira et al., 2018)
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Insteon hub
Trabaja bajo el protocolo Insteon, bajo su patentada doble banda, por medio
cableado usando la red energética e inalámbrica a través de la frecuencia. Fácil
de usar a la hora de controlar y monitorizar el hogar a través de teléfonos
inteligentes o tableta, en el gráfico N° 11 y en cuadro N° 4 se observa modelo y
principales características respectivamente.
Gráfico 11
Insteon Hub
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: (Insteon, 2021)
Cuadro 4
Detalle Insteon Hub
Descripción Detalle
Frecuencia de línea
eléctrica de Insteon 131,65 KHz.
Frecuencia de Radio 915 MHz.
Rango de Frecuencia Hasta 250 pies (dependiendo de la construcción del
hogar)
Alerta de audio Beeper, se puede desactivar mediante software
Peso 5,2 onzas (148g)
LED de estado LED rojo/verde
Escenas controladas máximas
256
55
Rango de humedad
de funcionamiento 0-90% de humedad relativa, sin condensación.
Rango de
temperatura de
funcionamiento
32º a 104º F
0º a 40º C
Conector de alimentación
IEC C8
Consumo de energía <0,75 vatios
Enlaces Insteon 992
Montaje Montaje en pared o mesa
Garantía 2 años
Precio $ 79,99
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: (Smarthome, 2021)
SONOFF ZBBridge – Puente Zigbee inteligente
Trabaja en dos protocolos, soportando el estándar WI-FI y Zigbee, su costo es
muy bajo en comparación con otros, su mayor ventaja radica en agregar
dispositivos enchufables los cuales actuaran como enrutadores para extender la
red, evitando de esta forma que la señal Zigbee se vea afectada, en el gráfico N°
12 y en el cuadro N° 5 se observa modelo y principales características
respectivamente.
Gráfico 12
SONOFF ZBBridge
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: (Itead, 2021)
56
Cuadro 5
Detalle SONOFF ZBBridge
Descripción Detalle
Modelo ZBBridge
Marca SONOFF
Alimentación 5V 1A
Protocolos Wi-Fi IEEE 802.11 b/g/n 2.4 GHz
Zigbee 3.0
Material PC V0
Peso 35g
Dimensiones 62x62x20mm
Emparejamiento con subdispositivos
32
Rango de temperatura de
funcionamiento
-10º a 40º C
Distancia Hasta 80 metros en áreas abiertas
Precio $ 16,90
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: (Itead, 2021)
Broadlink RM4-Pro
Brinda la posibilidad de controlar dispositivos IR y RF entre la banda de los
315/433 MHz., a través de su teléfono inteligente controle, luces, aires
acondicionados, televisores, etc. Es compatible con más de 80000
electrodomésticos a través de la aplicación gratuita, en el gráfico N° 13 y en el
cuadro N° 6 se observa modelo y principales características respectivamente.
57
Gráfico 13
Broadlink RM4-Pro
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: (Broadlink Colombia, 2021) Cuadro 6
Detalle Broadlink RM4-Pro
Descripción Detalle
Modelo RM4-Pro
Comunicación Wi-fi 802.11g/g/n (2.4 GHz.)
Entorno operativo RH<=80%, 0 ºC ~ 50 ºC
Entrada DC 5V 1A (Micro USB)
Rendimiento infrarrojo 38Khz, Multi-direcciones, rango 8-10 metros
Biblioteca IR 50.000+
Indicador de operación 1 x LED Rango de control de RF 433.92/315Mhz
Dimensiones 84.3x84.3x30.4mm
Certificación CE, ROHS, contiene FCC ID: 2ACDZ-BL3336-P
Precio $ 45,64
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: (Broadlink Colombia, 2021)
Sensores
Estos ayudan a la toma de decisiones en el mundo real, enviando información a
la unidad de control, para que este a su vez la procese y pueda realizar cambios
por medios de los actuadores como dispositivo final. (Vieira et al., 2018)
58
Sensor de apertura / cierre Insteon
Por medio de este sensor se tendrá la tranquilidad de poder recibir una alerta, al
momento en que se apertura una puerta o ventana, usadas habitualmente para
controlar puertas, ventanas, armarios, gabinetes de suministro, cajones frigoríficos
entre otros, en el gráfico N° 14 y en el cuadro N° 7 se observa modelo y principales
características respectivamente.
Gráfico 14
Sensor de Apertura / Cierre Insteon
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: (Smarthome, 2021)
Cuadro 7
Detalle Sensor de Apertura / Cierre Insteon
Descripción Detalle
Fabricante Insteon
Garantía 2 años
LED de estado Verde. Parpadea al activarse
Enlaces Insteon 30
Condiciones de operación En interiores 32 a 104ºF hasta 85% de
humedad relativa
Dimensiones Principal: 3.46” x 1.32” x 0.76”
Imán: 2.28” x 0.55” x 0.43”
Peso 3.6 onzas Energía 1 x pilas alcalina AA (incluida)
Duración de la batería 6 meses (con 2 enlaces a 50 activaciones por
día)
59
Precio $ 34,99
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: (Smarthome, 2021)
SONOFF SNZB-03 – Sensor de movimiento Zigbee
Este sensor de movimiento es clave en los sistemas domóticos, gracias que ellos
pueden detectar de la presencia no deseada y activar sirenas o activar cámaras
para visualizar las escenas ocurridas, en el gráfico N° 15 y en el cuadro N° 8 se
observa modelo y principales características respectivamente.
Gráfico 15
SONOFF SNZB-03 – Sensor de Movimiento Zigbee
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: (Itead, 2021)
Cuadro 8
Detalle SONOFF SNZB-03 – Sensor de Movimiento Zigbee
Descripción Detalle
Marca SONOFF
Modelo SNZB-03
Batería 3 V (CR2450)
Protocolo inalámbrico Zigbee (IEEE 802.15.4)
Dimensión 35x39x28mm
Entorno de trabajo -10ºC ~ 40ºC
60
Peso 19g
Material PC
Precio $ 9,49
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: (Itead, 2021)
Broadlink HTS2
Este dispositivo se encarga de censar la temperatura y humedad, funciona
exclusivamente con el control RM4-Pro de Broadlink, su discreto diseño pasa
desapercibido en relación a otros sensores de su tipo. Su visualización funciona a
través de la aplicación por medio del celular inteligente, cuenta además con tener
interacciones IFTTT, a continuación, en el gráfico N° 16 y en el cuadro N° 9 se
observa modelo y principales características respectivamente.
Gráfico 16
Broadlink HTS2
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: (Broadlink Colombia, 2021)
Cuadro 9
Detalle Broadlink HTS2 – Sensor de Temperatura y Humedad
Descripción Detalle
Modelo HTS2
Longitud 100cm
Tipo de conexión USB a Micro USB
61
Voltaje de operación 5V 1 A
Certificaciones CE, RoHS
Peso 60g
Precio $ 12,00
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: (Broadlink Colombia, 2021)
Actuadores
Los actuadores es el dispositivo final en el proceso, el cual actúa directamente con
la unidad de control, su trabajo principal es ejecutar la orden que reciba por parte
de la unidad central, logrando cambios en el mundo real como por ejemplo el
encendido o apagado de luces, cambio de temperaturas, bloqueo de cerraduras,
apertura de puertas, cortinas, entre otros. (Vieira et al., 2018)
Interruptor atenuador de control remoto Insteon
De los dispositivos finales en el sistema domótico los más común en su
implementación, son los interruptores, los cuales vienen con muchas ventajas,
ciertos componentes tienen la propiedad de atenuar la intensidad de luz en
porcentajes del 10% al 90%, como es el caso del que detallare más adelante, otra
de las opciones en programar diferentes temporizadores para encendido y
apagado a continuación, en el gráfico N° 17 y en el cuadro N° 10 se observa
modelo y principales características respectivamente.
62
Gráfico 17
Interruptor Atenuador de Control Remoto Insteon
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: (Smarthome, 2021)
Cuadro 10
Detalle Interruptor Atenuador de Control Remoto Insteon
Descripción Detalle
Fabricante Insteon
Modelo SKU-2477D
Frecuencia eléctrica 131,65 KHz.
Nivel mínimo recepción 3.2 Vpp en 5 Ohmios
Frecuencia de radio 915 MHz
Peso 3.6 onzas Voltaje de suministro 100-277 voltios CA +/-10%, 50/60 Cable neutral requerido Amperios máximos 5 amperios Carga máxima 600 vatios (utiliza atenuador triac de 12
amperios) Consumo de energía 0,56 vatios Precio $ 49,99
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: (Smarthome, 2021)
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Interruptor de pared Wifi SONOFF
Interruptor elegante de la gama T0 de la marca SONOFF, funcionar con aplicación
eWeLink para encender y apagar dispositivos desde cualquier lugar, compatible
con Google Assistant y Alexa para usar su voz y ejecutar acciones, en el gráfico
N° 18 y en el cuadro N° 11 se observa modelo y principales características
respectivamente.
Gráfico 18
Interruptor de pared Wifi SONOFF
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: (Itead, 2021)
Cuadro 11
Detalle Interruptor Atenuador de Control Remoto Insteon
Descripción Detalle
Fabricante SONOFF
Standard Sonoff touch US
Alimentación 90-250v AC (50/60Hz)
Corriente máxima 2 amperios máximo
Dimensiones 120 x 78 x 24 milímetros
Frecuencia 2.4 Ghz. 802.11 b/g/n Material de cierre ABS + Panel de vidrio templado Certificación CE / RoHS
64
Soporte Funciona con Alexa & Google Nest y Home Aplicación: SONOFF Touch Wifi Wall Touch Switch
Precio $ 34,00
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: (Itead, 2021)
Interruptor de luz inteligente 1CH por RF Broadlink
Con el interruptor TC2S brinda la opción de controlar cualquier tipo de luces del
hogar, requiere el RM4-Pro y sin conexiones adicionales, se podrá automatizar las
luces por medio de la aplicación Broadlink, en el gráfico N° 19 y en el cuadro N°
12 se observa modelo y principales características respectivamente.
Gráfico 19
Interruptor de Luz Inteligente 1CH por RF Broadlink
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: (Broadlink Colombia, 2021)
Cuadro 12
Detalle Interruptor de Luz Inteligente 2CH por RF Broadlink
Descripción Detalle
Modelo TC2S-US-1
Modo de comunicación RF 433 MHz requiere RM4PRO
65
Entorno operativo 5%<=RH<=80%, 0ºC ~ 50ºC
Voltaje de funcionamiento 110-240 V 50/60 HZ
Terminales 2 Linea y Salida
Potencia máxima de carga 200W/banda
Certificación CE / RoHS
Cable neutro No requiere
Dimensiones 120x72x35 mm
Precio $ 28,43
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: (Broadlink Colombia, 2021)
Medidor de consumo eléctrico
(Barroso, 2019) Indica que en los hogares que disponen de un medidor de energía,
es muy usual que dispongan de diversos equipos electrónicos, para el ocio,
labores de casa, trabajo, estudio, entre otros. La energía consumida por estos
equipos es medida en vatio-hora, la cual es simbolizada en Wh. El Kwh es la
equivalencia a 1000 vatios-hora. Es la denominación que utilizan las empresas
prestadoras del servicio energético para poder definir el consumo energético en
los hogares. Todo esto mencionado con el fin de que estas prestadoras puedan
contabilizar los Kwh registrados en medidores por los trabajadores encargados de
contabilizar la lectura y proporcionarla a la empresa para su debida facturación.
(Barroso, 2019) Afirma que el medidor analógico se vale de un disco giratorio en
acabado metálico, y un contador analógico que se encargara de contabilizar los
Kwh consumidos. Esto se debe al flujo de la corriente a través del medidor.
Creando un campo eléctrico que impulsa a girar al disco. Derivando en que la
velocidad angular del disco este relacionadamente en forma lineal con el consumo
energético. Cada medidor tiene el registro que son el número de revoluciones
representadas exactamente en 1 Kwh
66
Monitores de energía Inteligente
En la actualidad va teniendo mayor acogida la implementación de estos
dispositivos de forma independiente por parte de los usuarios. Las razones
pueden variar, que van desde la desconfianza en los valores facturados por parte
de la empresa proveedora del servicio. O simplemente por personas que le gusta
tener el control de todo y con gustos por la electrónica, y lo tecnológico. En muchos
casos también es implementado en hogares o casa de alquiler, con el fin de
facturar el valor generado al huésped de acuerdo a lo que disponga el monitor de
energía.
En el campo de la domótica, entre el gran abanico de dispositivos inteligente se
pueden encontrar dispositivos muy económicos con grandes funcionales entre
ellos encontramos el dispositivo domótico Sonoff POW R2 desarrollado por la
marca Itea radicada en China. Que sirve para medir el consumo de cierto equipo,
dando lectura de consumo diario, semanal, mensual. Proveyendo la información
consumida en vatios, amperios y voltaje usado. Su limitación radica que funciona
en circuitos o equipos que no pasen de 16 amperios. Es allí donde entran los
monitores de energía inteligente con la capacidad de 100 amperios de monitorio
en cada sensor o argolla.
Para el desarrollo de este proyecto se usará el monitor de Energía Eyedro en su
representación cableada por cable Ethernet de categoría 6. Provisto de dos
sensores con capacidad de 100 amperios. Proveyendo la información del circuito
intervenido por medio de su página web. Y accediendo a ella en forma real a través
de un teléfono inteligente.
Monitor de energía Eyedro EHEM1-LV
El propósito de este monitor radica en proveer de valiosa información al usuario
con respecto al uso y costos de electricidad, Su fácil modo de implementación va
enfocado para usuarios que no sean ingenieros eléctricos, que son favorable a la
hora de instalar, en el gráfico N° 20 y en el cuadro N° 13 se observa modelo y
principales características respectivamente.
67
Gráfico 20
Eyedro EHEM1-LV
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: (Amazon, 2021)
Cuadro 13
Detalle Eyedro EHEM1-LV
Descripción Detalle
Fabricante Eyedro
Numero de pieza EHEM1-LV
Peso 1,46 libras
Dimensiones 10 x 8 x 3 pulgadas
País de origen Canadá
Estilo Ethernet con cable
Fuente de alimentación AC
Capacidad de amperaje 200 amperios
Estilo de visualización Servicio en la nube MyEyedro
Formato de enchufe A estilo estadounidense
Uso Residencial
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: (Amazon, 2021)
68
FUNDAMENTACIÓN LEGAL
Este proyecto de tesis se fundamenta tomando artículos relacionados con la Ley
Orgánica de Telecomunicaciones, aprobada el 18 de febrero del 2015 en el
registro oficial número 439 del gobierno del Ecuador.
Ley Orgánica de las Telecomunicaciones
Título II.- Redes y Prestaciones de Servicios de telecomunicaciones
Capítulo I.- Establecimiento y explotación de redes
Artículo 9.- Redes de telecomunicaciones.
Se entiende por redes de telecomunicaciones a los sistemas y demás recursos
que permiten la transmisión, emisión y recepción de voz, vídeo, datos o cualquier
tipo de señales, mediante medios físicos o inalámbricos, con independencia del
contenido o información cursada.
El establecimiento o despliegue de una red comprende la construcción, instalación
e integración de los elementos activos y pasivos y todas las actividades hasta que
la misma se vuelva operativa.
En el despliegue de redes e infraestructura de telecomunicaciones, incluyendo
audio y vídeo por suscripción y similares, los prestadores de servicios de
telecomunicaciones darán estricto cumplimiento a las normas técnicas y políticas
nacionales, que se emitan para el efecto.
Para el caso de redes inalámbricas se deberán cumplir las políticas y normas de
precaución o prevención, así como las de mimetización y reducción de
contaminación visual.
Capítulo II.- Prestación de servicios de telecomunicaciones
Artículo 17.- Comunicaciones internas.
No se requerirá la obtención de un título habilitante para el establecimiento y uso
de redes o instalaciones destinadas a facilitar la intercomunicación interna en
inmuebles o urbanizaciones, públicas o privadas, residenciales o comerciales,
siempre que:
1. No se presten servicios de telecomunicaciones a terceros;
2. No se afecten otras redes de telecomunicaciones, públicas o privadas;
3. No se afecte la prestación de servicios de telecomunicaciones; o,
69
4. No se use y explote el espectro radioeléctrico.
No obstante, dicha instalación y uso por parte de personas naturales o jurídicas
se sujetarán a la presente Ley y normativa que resulte aplicable y, en caso de la
comisión de infracciones, se impondrán las sanciones a que haya lugar.(Asamblea
Nacional, 2015)
Artículo 18.- Uso y Explotación del Espectro Radioeléctrico.
El espectro radioeléctrico constituye un bien del dominio público y un recurso
limitado del Estado, inalienable, imprescriptible e inembargable. Su uso y
explotación requiere el otorgamiento previo de un título habilitante emitido por la
Agencia de Regulación y Control de las Telecomunicaciones, de conformidad con
lo establecido en la presente Ley, su Reglamento General y regulaciones que
emita la Agencia de Regulación y Control de las Telecomunicaciones.
Artículo 35.- Servicios de Telecomunicaciones.
Todos los servicios en telecomunicaciones son públicos por mandato
constitucional.
Artículo 36.- Tipos de Servicios.
Se definen como tales a los servicios de telecomunicaciones y de radiodifusión.
Servicios de telecomunicaciones: Son aquellos servicios que se soportan sobre
redes de telecomunicaciones con el fin de permitir y facilitar la transmisión y
recepción de signos, señales, textos, vídeo, imágenes, sonidos o información de
cualquier naturaleza, para satisfacer las necesidades de telecomunicaciones de
los abonados, clientes, usuarios.
La administración, regulación, gestión, planificación y control del espectro
radioeléctrico deberá considerar los principios ambientales de prevención,
precaución y desarrollo sostenible. (Asamblea Nacional, 2015)
Artículo 96.- Utilización.
El uso del espectro radioeléctrico técnicamente distinguirá las siguientes
aplicaciones:
1. Espectro de uso libre: Son aquellas bandas de frecuencias que pueden ser
utilizadas por el público en general, con sujeción a lo que establezca el
ordenamiento jurídico vigente y sin necesidad de título habilitante, ni registro.
2. Espectro para uso determinado en bandas libres:
70
Son aquellas bandas de frecuencias denominadas libres que pueden ser utilizadas
para los servicios atribuidos por la Agencia de Regulación y Control y tan sólo
requieren de un registro.
3. Espectro para usos determinados: Son aquellos establecidos por la Agencia de
Regulación y Control; dentro de este grupo pueden existir asignaciones de uso
privativo o compartido.
4. Espectro para usos experimentales: Son aquellas bandas de frecuencias
destinadas a la investigación científica o para pruebas temporales de equipo.
5. Espectro reservado: Son aquellas bandas de frecuencias destinadas a la
seguridad pública y del Estado. (Asamblea Nacional, 2015)
DECRETO PRESIDENCIAL
Rafael Correa Delgado
Presidente Constitucional De La Republica
El Uso Del Software Libre
Decreto N# 1014.
(Subsecretaría de Informática, 2009) Que en el apartado g) del numeral 6 d la
Carta Iberoamericana de Gobierno Electrónico, aprobada por la IX Conferencia
Iberoamericana de Ministros de Administración Pública y Reforma del Estado,
realizada en Chile el 1 de junio de 2007, se recomienda el uso de estándares
abiertos y software libre, como herramientas informáticas; Que es el interés del
Gobierno alcanzar soberanía y autonomía tecnológica, así como un significativo
ahorro de recursos públicos y que el Software de Libre es en muchas instancias
unos instrumentos para alcanzar estos objetivos; Que el 18 de Julio del 2007 se
creó e incorporó a la estructura orgánica de la Presidencia de la República la
Subsecretaría de Informática, dependiente de la Secretaría General de la
Administración Pública mediante Acuerdo Nº119 publicado en el Registro Oficial
No. 139 de 1 de agosto del 2007;
Que el numeral 1 del artículo 6 del Acuerdo Nº 119, faculta a la Subsecretaría de
Informática a elaborar y ejecutar planes, programas, proyectos, estrategias,
políticas, proyectos de leyes y reglamentos para el uso de Software Libre en las
71
dependencias del gobierno central; y, en ejercicio de la atribución que le confiere
el numeral 9 del artículo 171 de la Constitución Política de la República;
DECRETA:
Artículo 1.- Establecer como política pública para las entidades de la
Administración Pública Central la utilización de Software Libre en sus sistemas y
equipamientos informáticos.
Artículo 2.- Se entiende por Software Libre, a los programas de computación que
se pueden utilizar y distribuir sin restricción alguna, que permitan su acceso a los
códigos fuentes y que sus aplicaciones puedan ser mejoradas. Estos programas
de computación tienen las siguientes libertades:
a) Utilización del programa con cualquier propósito de uso común
b) Distribución de copias sin restricción alguna.
c) Estudio y modificación del programa (Requisito: código fuente disponible)
d) Publicación delo programa mejorado (Requisito: código fuente disponible)
Artículo 3.- Las entidades de la Administración Pública central previa a la
instalación del software libre en sus equipos, deberán verificar la existencia de
capacidad técnica que brinde el soporte necesario para el uso de este tipo de
software.
Artículo 4.- Se faculta la utilización de software propietario (no libre) únicamente
cuando no exista solución de Software Libre que supla las necesidades
requeridas, o cuando esté en riesgo la seguridad nacional, o cuando el proyecto
informático se encuentre en un punto de no retorno. Para efectos de este decreto
se comprende como seguridad nacional, las garantías para la supervivencia de la
colectividad y la defensa del patrimonio nacional. Para efectos de este decreto se
entiende por un punto de no retorno, cuando el sistema o proyecto informático se
encuentre en cualquiera de estas condiciones:
72
a) Sistema en producción funcionando satisfactoriamente y que un análisis
de costo beneficio muestre que no es razonable ni conveniente una migración a
Software Libre
b) Proyecto es estado de desarrollo y que un análisis de costo - beneficio
muestre que no es conveniente modificar el proyecto y utilizar Software
Libre. Periódicamente se evaluarán los sistemas informáticos que utilizan software
propietario con la finalidad de migrarlos a Software Libre.
Artículo 5.- Tanto para software libre como software propietario, siempre y cuando
se satisfagan los requerimientos, se debe preferir las soluciones en este orden:
a) Nacionales que permitan autonomía y soberanía tecnológica.
b) Regionales con componente nacional.
c) Regionales con proveedores nacionales.
d) Internacionales con componente nacional.
e) Internacionales con proveedores nacionales.
f) Internacionales.
Artículo 6.- La Subsecretaría de Informática como órgano regulador y ejecutor de
las políticas y proyectos informáticos de las entidades del Gobierno Central deberá
realizar el control y seguimiento de este Decreto. Para todas las evaluaciones
constantes en este decreto la Subsecretaría de Informática establecerá los
parámetros y metodologías obligatorias.
Artículo 7.- Encárguese de la ejecución de este decreto a los señores ministros
Coordinadores y el señor secretario general de la Administración Pública y
Comunicación. Dado en el Palacio Nacional en la ciudad de San Francisco de
Quito, Distrito Metropolitano, el día 10 de abril de 2008.
Título VII
RÉGIMEN DEL BUEN VIVIR
73
Sección primera
Educación.
Art. 350.- El sistema de educación superior tiene como finalidad la formación
académica y profesional con visión científica y humanista; la investigación
científica y tecnológica; la innovación, promoción, desarrollo y difusión de los
saberes y las culturas; la construcción de soluciones para los problemas del país,
en relación con los objetivos del régimen de desarrollo.
Art. 351.- El sistema de educación superior estará articulado al sistema nacional
de educación y al Plan Nacional de Desarrollo; la ley establecerá los mecanismos
de coordinación del sistema de educación superior con la Función Ejecutiva. Este
sistema se regirá por los principios de autonomía responsable, cogobierno,
igualdad de oportunidades, calidad, pertinencia, integralidad, autodeterminación
para la producción del pensamiento y conocimiento, en el marco del diálogo de
saberes, pensamiento universal y producción científica tecnológica global.
Sección octava Ciencia, tecnología, innovación y saberes ancestrales
Art. 385.- · El sistema nacional de ciencia, tecnología, Innovación y saberes
ancestrales, en el marco del respeto al ambiente, la naturaleza, la vida, las culturas
y la soberanía, tendrá como finalidad:
a) Generar, adaptar y difundir conocimientos científicos y tecnológicos.
b) Recuperar, fortalecer y potenciar los saberes ancestrales.
c) Desarrollar tecnologías e innovaciones que impulsen la producción
nacional, eleven la eficiencia y productividad, mejoren la calidad de vida y
contribuyan a la realización del buen vivir.
Art. 386.- El sistema comprenderá programas, políticas, recursos, acciones, e
incorporará a instituciones del Estado, universidades y escuelas politécnicas,
institutos de investigación públicos y privados, empresas públicas y privadas,
organismos no gubernamentales y personas naturales o jurídicas, en tanto
realizan actividades de investigación, desarrollo tecnológico, innovación y
74
aquellas ligadas a los saberes ancestrales. El Estado, a través del organismo
competente, coordinará el sistema, establecerá los objetivos y políticas, de
conformidad con el Plan Nacional de Desarrollo, con la participación de los actores
que lo conforman.
Art. 387. – Será responsabilidad del Estado:
a) Facilitar e impulsar la incorporación a la sociedad del conocimiento para
alcanzar los objetivos del régimen de desarrollo.
b) Promover la generación y producción de conocimiento, fomentar la
investigación científica y tecnológica, y potenciar los saberes ancestrales, para así
contribuir a la realización del buen vivir, al sumak kawsay.
c) Asegurar la difusión y el acceso a los conocimientos científicos y tecnológicos,
el usufructo de sus descubrimientos y hallazgos en el marco de lo establecido en
la Constitución y la Ley.
d) Garantizar la libertad de creación e investigación en el marco del respeto a la
ética, la naturaleza, el ambiente, y el rescate de los conocimientos ancestrales.
e) Reconocer la condición de investigador de acuerdo con la Ley.
Art. 388.- El Estado destinará los recursos necesarios para la investigación
científica, el desarrollo tecnológico, la innovación, la formación científica, la
recuperación y desarrollo de saberes ancestrales y la difusión del conocimiento.
Un porcentaje de estos recursos se destinará a financiar proyectos mediante
fondos concursables. Las organizaciones que reciban fondos públicos estarán
sujetas a la rendición de cuentas y al control estatal respectivo.
PREGUNTA CIENTÍFICA A CONTESTARSE
¿Disminuirá el consumo de energía de la Imprenta, implementando el sistema
domótico inalámbrico y monitoreo energía?
75
CAPÍTULO III
PROPUESTA TECNOLÓGICA
La propuesta del proyecto de tesis da lugar al diseño e implementación de un
sistema domótico inalámbrico para control de luces, equipos y monitorización de
energía eléctrica en el Departamento de Diseño Gráfico de la Imprenta CD
COMPU, ubicada en la ciudad de Guayaquil. Con la finalidad principal de brindar
un ahorro energético y económico en el área mencionada, lo cual se logrará
implementado dispositivos domóticos o también llamados dispositivos
inteligentes, en conjunto con el sistema de monitoreo de energía, el cual nos
permitirá visualizar el consumo energético diario generado en el Departamento
Gráfico.
Como complemento del sistema domótico instalaremos el monitor de energía de
la empresa Canadiense Eyedro, con su modelo EHEM1-LV en su versión
cableada con puerto RJ-45 para el puerto Ethernet, el mismo que nos permitirá
medir, analizar y almacenar datos con respecto al consumo de energía eléctrica,
costos en kilovatios hora, dando la posibilidad de seguir la pista del consumo
diario, semanal y mensual con la información presentadas en gráficas informativas
y de fácil entendimiento, además con la posibilidad de acceder en tiempo real a
muchas otras opciones de reporte que brinda esta herramienta a través de su
página y aplicación web, por medio de una pc, tablet o nuestro celular inteligente.
Posteriormente de haber estudiado los diferentes protocolos de comunicación y
estándares, se escoge aplicar un estándar propietario respaldado por la marca
Broadlink, la cual aplica su patentada tecnología Fastcon, la cual permite una corta
configuración de los dispositivos y está orientada a brindar una mejor experiencia
de usuario. Como Arquitectura se aplicará una de tipo mixta, para de esta forma
repartir el control sobre los actuadores con dos controladores, por un lado, un hub
para controlar un sensor de movimiento usando el estándar 802.11 Wi-Fi, y como
controlador principal el RM4-Pro usando radio frecuencia y señales Infrarrojas, el
cual nos permitirá actuar con las luces por medio del interruptor, activar o
desactivar equipos de climatización.
Como pilar de la domótica enfocado en el confort, se aplicará un cable sensor
HTS2, el cual nos dará lectura de la temperatura y humedad del departamento de
diseño gráfico, para de esta forma poder automatizar el encendido automático del
76
aire acondicionado, por medio de escenas y rutinas previamente configuradas por
medio de la aplicación web Broadlink proporcionada por el fabricante del estándar
propietario.
Finalmente, como parte integral del sistema domótico, es brindar control y
supervisión sobre los equipos que estén conectados al circuito energético del área
de diseño gráfico, como son los equipos de cómputo y nevera de bar, para lo cual
se implementará dos interruptores BR-SP4MINI-US, con la finalidad de programar
su encendido y apagado en las horas establecidas de acuerdo al estudio que el
caso lo amerite. Para de esta manera cumpla los objetivos del diseño e
implementación del sistema domótico.
ANÁLISIS DE FACTIBILIDAD
La factibilidad de este proyecto de tesis está basada en la necesidad de proveer
herramientas tecnológicas para el ahorro energético y económico para la Imprenta
CD Compu, por lo tanto, se concluye que diseñar e implementar el sistema
domótico inalámbrico para control de luces, equipos de cómputo y climatización,
es la solución al problema ya mencionado. Con esto se da paso a la
implementación del mismo, ya que generaría un ahorro mensual en energía y en
costo para la imprenta. Proveyendo además del monitor de energía, el cual servirá
como complemento del sistema domótico para visualizar los costos y consumo de
kilovatios diarios generados por el área de diseño gráfico. Lo cual generara el
beneficio de controlar, automatizar, y acceder a la información en tiempo real
desde cualquier que se encuentre, gracias a la tecnología del Internet accediendo
por medio de un dispositivo inteligente como es el celular o Tablet.
La implementación de ciertos dispositivos podría acarrear posibles riesgos que se
podrán encontrar al momento de la instalación. En este caso específico, al tratarse
de una edificación que data de los años 1943 lo más probable sería su cableado
eléctrico, implementado con cable rígido, lo cual dificultará la manipulación del
cable por su rigidez para conectarlo al dispositivo, sumándole que este posee una
profundidad superior a los interruptores habituales, dificultará el correcto
acoplamiento por el espacio reducido en la caja rectangular eléctrica, al momento
de adaptar el nuevo interruptor inteligente. En el mismo punto una de las causas
más probables al momento de instalar estos dispositivos es que ciertos modelos
trabajan con cable neutro, el problema está que generalmente en los interruptores
77
encontramos la fase y el retorno, obligando de esta forma hacer llegar el cable
neutro a la caja rectangular eléctrica, siendo esto un problema en ciertas
edificaciones con difícil acceso a las cajas de paso. Para evitar este tipo de riesgos
se accede a implementar dispositivos que no requieran neutro si la ocasión lo
amerita, por tal razón es válida la debida inspección para tomar la decisión
correcta al momento de elegir el dispositivo idóneo para prevenir estos riesgos.
Siguiendo las mismas observaciones en cuanto posibles riesgos, podría ser un
problema una caja de breakers sin espacio o totalmente llena, lo cual no dejaría
espacio para colocar nuestras pinzas en las fases de corriente, las cuales servirán
para medir el consumo energético. La solución radical seria implementar una
nueva caja de breakers, con las molestias que esto acarrearía en cuanto a costos
de mano obra, y caja nueva, sin dejar de lado lo molestoso que toda regeneración
acarrea como es el polvo y ruido. La solución que se aplicará en estos casos,
aunque no la mejor en cuento a estética, es dejar sin la tapa el tablero de breaker
y a la vista las pinzas para la lectura del consumo energético. Como última
alternativa en caso de no tener el presupuesto para la regeneración del tablero de
breakers.
Finalmente, los riesgos más comunes es encontrar tomas de corrientes
improvisadas por extensiones que se las encuentran en el piso. A pesar que
cumple su cometido de proveer energía a los equipos no es la forma correcta, ya
que podría atentar contra la salud de las personas, causando accidentes como
caídas, o posibles electrocuciones por alguna inundación en el área. La solución
para eliminar este problema es con poco presupuesto y algo básico de
conocimiento eléctrico, para expandir tomas corrientes en distintos puntos con
canaletas, cajas rectangulares eléctricas, y tomas corrientes polarizados.
Asegurando de esta forma los puntos de corrientes necesarios para la
implementación de las tomas corrientes inteligentes y demás dispositivos
domóticos.
Factibilidad Operacional
La implementación de un sistema domótico inalámbrico en conjunto con el sistema
de monitoreo de energía, serán herramientas tecnológicas que ayudarán al
correcto uso energético en el área implementada, este sistema reducirá los costos
generados en las planillas de luz. Permitiendo de esta forma direccionar esos
78
costos a mejoras en beneficio de todos los integrantes que trabajan en la imprenta
CD Compu.
El Supervisor de calidad de la imprenta, está de acuerdo con el sistema domótico
y monitor de energía propuesto a implementarse, dando paso a la vialidad para la
ejecución de este proyecto de tesis. Se recalca que por medio de esta
implementación se optimizara recursos energéticos y de costos en el área
especificada. Dejando la posibilidad de un sistema totalmente escalable para
seguir automatizando las 3 áreas restantes de la imprenta. Para de esta forma
generar una óptima automatización de la imprenta.
Además de ser escalable el sistema brindara completamente sus pilares
domóticos, que son: ahorro energético, confort, comunicación y seguridad,
accediendo a estos puntos por medio de cualquier dispositivo inteligente mediante
el cual haya sido debidamente descargada la aplicación con los permisos
respectivos generados por el administrador.
Factibilidad Técnica
Las diferentes tecnologías aplicadas en el siguiente proyecto poseen una amplia
trayectoria aplicada en diferentes proyectos a nivel mundial, es por ello que
marcas con estándares propietarios han apostado por dicha tecnología, siendo el
caso de este proyecto con la marca Broadlink, la cual brinda soporte y capacitación
del uso e implementación de sus productos en el país, garantizando la
operabilidad de sus componentes bajo una misma aplicación que será instalada
en los diferentes dispositivos móviles, lo cual permitirá configurar y accionar
rutinas y escenas en tiempo real desde cualquier parte del país o planeta de ser
el caso.
Factibilidad Legal
El siguiente proyecto está basado en uso de software gratuito, el cual es facilitado
por la marca del estándar propietario, en este caso Broadlink con el mismo nombre
en la aplicación buscada por medio de la tienda de aplicaciones del dispositivo
móvil, dicha aplicación es provista por la empresa y podrá ser usada al momento
de agregar un hardware. Por lo tanto, no afectaría bajo ninguna norma al Decreto
Presidencial No. 1014, que indica que es permitido hacer uso de Software Libre.
Dando cumplimiento a las normas de confidencialidad e integridad de la
79
información, la misma que es proporcionada por el mismo sistema y supervisada
bajo las leyes ya citadas.
Factibilidad Económica
La factibilidad económica de este proyecto está basada bajo el respectivo análisis
de la investigación prevista. El servicio de monitoreo de energía es provisto por la
empresa canadiense Eyedro, al cual accedemos por medio la página web con
usuario y contraseña una vez hecho el respectivo ingreso de la serie del producto.
La aplicación web para gestionar el sistema domótico también es provisto por la
empresa de la marca Broadlink, por lo tanto, no representa un gasto adicional al
sistema. El servicio de internet que es provisto por un proveedor de servicio de
internet, es un costo que ya lo viene sustentado la imprenta, por lo tanto, no implica
un nuevo gasto. Aclarado estos puntos importantes y necesarios para el óptimo
funcionamiento del sistema. El presupuesto para la implementación del sistema
domótico y monitoreo de energía quedaría de la siguiente manera como se puede
observar en el cuadro No 14 y el resumen en el cuadro No 15:
Cuadro 14
Presupuesto del Sistema Domótico
Cantidad Detalle Precio
unitario Precio total
Presupuesto Hardware
1 Monitor de energía Eyedro EHEM1-LV
$ 134,82 $ 134,82
1 Controlador RM4-Pro $ 39,41 $39,41
1 Sensor de temperatura BR-HTS2 $ 5,82 $ 5,82
3 Tomacorrientes inteligentes $ 7,98 $ 23,94
1 Interruptor de luz con RF de 2 canales
$ 17,17 $ 17,17
1 Kit (Pir3-FC y Smart Hub S3) $ 28,31 $ 28,31
Total, Hardware $ 249,47
Presupuesto Varios
80
1 Materiales varios $ 30,00 $ 30,00
Total, Varios $ 30,00
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
Cuadro 15
Resumen del Presupuesto
Resumen del presupuesto
Presupuesto Hardware $ 249,47
Presupuesto Varios $ 30,00
Total $ 279,47
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
ETAPAS DE LA METODOLOGÍA PPDIOO DEL PROYECTO
Para el correcto desarrollo del proyecto de tesis en la Imprenta CD Compu, se ha
optado por la metodología PPDIOO, debido a las bondades y características que
presenta dicha metodología para aplicar los respectivos procesos y cumplir con
los requerimientos planteados a lo largo del proyecto.
En el respectivo diseño se enumeran las fases del método con detalles de sus
ventajas y características que la imprenta requiere para el óptimo funcionamiento
de la implementación. En la ejecución del mismo se dividirá en fases propuestas
por la metodología para cumplir los objetivos y lograr una culminación exitosa del
proyecto.
Preparación
Para la preparación del proyecto de tesis se conversó con el Ing. Generoso
Martínez, encargado del control de calidad en el proceso y terminado de los
productos realizados por la Imprenta. Con el objetivo de darle a conocer las
bondades que ofrece la domótica y los grandes beneficios que esta aportaría a
favor de la Imprenta CD Compu, al momento de instalar un sistema domótico
81
inalámbrico para control de luces y equipos de cómputo, además de un monitor
de energía que documente el consumo energético diario del área requerida.
Como resultado final en este proceso, se visualizó la implementación,
identificando las herramientas con las que ya cuenta la Imprenta para unificarla al
nuevo proyecto, para de esta forma lograr el objetivo pautado. Todo esto
debidamente documentado con una entrevista y la aprobación mediante una carta
de consentimiento para recoger información necesaria de la imprenta para la
ejecución e implementación del mismo, debidamente detallada en el apartado de
los anexos.
Planeación
De acuerdo a lo preparado para la ejecución del proyecto, se identifican los
dispositivos que se necesitaran para conformar el sistema domótico y monitorio
de energía planteados, tomando en cuenta sus características, tipo de tecnología,
soporte, software, disponibilidad, costo, entre sus principales reseñas, logrando
hacer una comparativa entre diferentes dispositivos que cumplan el mismo
objetivo para la debida selección del mismo cumpliendo con el objetivo y
adaptándose a la necesidad requerida.
Selección de monitor de energía
En el cuadro N° 16, muestra las diferentes reseñas de los diferentes monitores de
energía, de los cuales se elegirá el más idóneo para la implementación del sistema
de monitoreo de energía.
Cuadro 16
Análisis del Monitor de Energía
Modelo de Monitor Características principales
Eyedro Home EHEM1-LV
● Transmisión de datos vía cable Ethernet.
● Acceso a los datos en cualquier momento
y lugar.
● No tiene tarifas de suscripción
82
● Datos de uso en kilovatio y costo en
tiempo real.
● Historial de consumo disponible hasta
diez años.
● Reporte de datos descargables
● Cada pinza mide hasta 200 amperios bajo
los 120 voltajes (2 sensores)
● Fácil instalación de hardware y software
● Disponibilidad en 20 días laborables al
momento de la adquisición.
Home Energy Meter G5
● Transmisión de datos vía inalámbrica.
● Registro del uso de electricidad en tiempo
real.
● Cada pinza mide hasta 200 amperios bajo
los 120 voltajes (2 sensores)
● Compatible con pasarela Z-wave.
(Obligado)
● Disponibilidad en 20 días laborables al
momento de la adquisición.
Sense Energy Monitor
● Ahorro de energía y dinero al brindar el
uso y energía del hogar.
● Informe por medio de avisos a través de
la aplicación Sense cuando una luz esta
encendida o artefacto eléctrico.
● Datos en tiempo real a través de la
aplicación web para los sistemas Android
e iOS.
● Configura notificaciones sobre uso
excesivo de ciertos equipos.
● Pinzas de adquieren por separado.
83
● Disponibilidad en 20 días laborables al
momento de la adquisición.
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
Se concluye: Luego del respectivo análisis se opta por el monitor Eyedro Home
EHEM1-LV por su robustez y fácil acoplamiento a cualquier panel de control
eléctrico, además que su interfaz de usuario es muy amigable y comprensible para
poder realizar reportes de consumo, Además incluyen un cable Ethernet de 3
metros de categoría 6 para una óptima transmisión de datos, con un costo
accesible, hace que sea suficiente cumpliendo con todos los requerimientos para
ser utilizado en la implementación del proyecto. Ver anexo N°3.
Selección de la Unidad de Control
En el cuadro N° 17, muestra las diferentes reseñas de los diferentes Unidades de
Control, de las cuales se elegirá la más idónea para la implementación del sistema
domótico y poder controlar los dispositivos del proyecto.
Cuadro 17
Análisis de la Unidad de Control
Modelo de controlador
Características principales
Broadlink RM4-Pro
● Trabaja en la banda de los 315/433 MHz.
● Base de dato de más de 50000
dispositivos eléctricos que trabajan con
Infrarrojo.
● Comunicación en 2.4 GHz.
SONOFF ZBBridge
● Comunicación bajo el protocolo Wi-Fi y
Zigbee en la banda de los 2.4 GHz.
● Interoperabilidad con dispositivos de
diferentes marcas bajo el mismo
protocolo.
84
● Cubre distancias hasta 80 metros en
espacios abiertos.
Insteon Hub
● Doble banda, por medio del cableado
eléctrico y por radio frecuencia en la
banda de los 915 MHz.
● Distancia hasta 250 pies dependiendo de
la infraestructura del lugar a ser aplicado.
● Soporta hasta 256 dispositivos.
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
Se concluye: Luego del respectivo análisis se opta por la unidad de control con
estándar propietario de la marca Broadlink. El RM4-Pro por su dualidad de trabajo
en radio frecuencia e infrarrojo, el cual le facilitará la interacción con dispositivos
eléctricos como aire acondicionado, televisores, etc., accionados por controles
remotos usando la tecnología del infrarrojo. Por trabajar a una frecuencia de
433Mhz, asegura la interacción con los actuadores evitando cualquier obstrucción
que pueda encontrarse debido a las paredes de las construcciones. Su interfaz
gráfica también es muy intuitiva al momento de la configuración, brindando soporte
por parte de la casa distribuidora y por medio de la página web oficial. Su acceso
en forma remota es facilitado por medio de la aplicación web Broadlink, de forma
gratuita, la cual no nos generara ni un costo adicional. Convirtiéndose de esta
forma en el anfitrión estrella de nuestro sistema domótico para nuestro proyecto.
Ver información de los datos técnicos en el anexo N°5.
Selección del sensor
En el cuadro N° 18, muestra las diferentes reseñas de los diferentes sensores, de
los cuales se elegirá el más idóneo para la implementación del sistema domótico
y poder interactuar con la unidad de control del proyecto.
85
Cuadro 18
Análisis del Sensor
Modelo del sensor Características principales
Broadlink HTS2
● Cable sensor de humedad y temperatura
● Diseño minimalista.
● Funciona con RM4 Mini y RM4-Pro.
● Trabaja con IFTTT
● Reemplaza al conector USB del RM4 Mini
y RM4-Pro
Sensor de apertura/cierre
Insteon
● Ideal para puertas y ventanas.
● Notificación vía aplicación web cuando
una de estas es aperturada.
● Controla de forma inalámbrica luces y
electrodomésticos.
● Obligatoriamente se combina con hub
Insteon.
SONOFF SNZB-03
● Sensor de movimiento, ideal para activar
sirenas.
● Diseño minimalista pasa desapercibido a
la vista de los usuarios.
● Trabaja bajo el protocolo Zigbee.
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
Se concluye: Luego del respectivo análisis se opta por el sensor Broadlink HTS2,
ya que además de ser un sensor minimalista se asocia rápidamente con la unidad
de control, simplemente reemplazando el cable de carga USB, proporcionándonos
automáticamente en la aplicación web, la temperatura y humedad, dando la
oportunidad de crear escenas por medio de la tecnología IFTTT para decidir el
horario adecuado del funcionamiento del aire acondicionado. Dando ese extra a
86
nuestra interfaz gráfica del sistema domótico. Ver información de la ficha técnica
en el anexo N°6.
Selección del actuador
En el cuadro N° 19, muestra las diferentes reseñas de los diferentes actuadores,
de los cuales se elegirá el más idóneo para la implementación del sistema
domótico para que pueda interactuar con el sensor y con la unidad de control
implementadas en el proyecto.
Cuadro 19
Análisis del Actuador
Modelo del actuador
Características principales
Interruptor Bestcon TC2S-2-US-110V
● Requiere RM4-Pro.
● No necesita cable neutro
● Frecuencia 433MHz.
● Soporta 100 vatios cada canal
● Comunicación Wi-fi
● Temporizador para crear simulación de
presencia
● Se adapta a cajetines regulares 4 x 2
pulgadas
Interruptor de pared Wi-fi SONOFF
● Frecuencia 2.4 GHz.
● Soporta 150 vatios por canal
● Funciona remotamente con aplicación
eWeLink
Interruptor/atenuador Insteon
● Requiere hub Insteon
● Se requiere cable neutro
● Frecuencia 915MHz
● Atenuación de luces
● Creación de escenas de luces
87
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
Se concluye: Luego del respectivo análisis se decide por el interruptor Bestcon,
por trabajar a baja frecuencia, siendo esta una gran ventaja para instalar en
espacios con obstrucciones de pared desde la unidad de control hasta el actuador.
Para su instalación el no requerir cable neutro en el cajetín facilita la instalación
en cualquier edificación. Otra ventaja es que tiene comunicación Wi-Fi para su
acceso remoto desde cualquier lugar, y finalmente su fácil instalación a la interfaz
gráfica de la aplicación web, nos permite una interoperabilidad entre la unidad de
control, sensor y actuador. Ver la ficha técnica en el anexo N°7.
Diseño
En esta sección del proceso ya teniendo claro los recursos con que cuenta la
imprenta, y sumándole los dispositivos seleccionados para el sistema domótico.
Lo cual nos permite elaborar un diseño o plano del área donde se procederá a
implementar, para de esta forma ubicar los equipos con lo que cuenta el área de
diseño gráfico que estén conectados al sistema energético. Para de esta forma
poder visualizar la correcta ubicación de los dispositivos a ser implementados en
la siguiente fase.
En el gráfico No 21 identificamos la cantidad y ubicación de los equipos
conectados al sistema energético en el área de diseño gráfico. De la misma forma
identificamos el interruptor y tomas de corriente.
88
Gráfico 21
Bosquejo del Área de Diseño Gráfico y Ubicación de Equipos
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
En el gráfico No. 22 identificamos la posición de los dispositivos a ser implementados para poder ejecutar el sistema domótico.
89
Gráfico 22
Identificación y Ubicación de Dispositivos Domóticos.
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
Implementación
En esta fase, basándome en el diseño ya aprobado en la fase anterior. Se procede
con la implementación, instalación y configuración de los diferentes dispositivos
para nuestro sistema domótico.
En el gráfico No. 23 se puede observar la topología lógica, para la implementación
del sistema domótico y el monitoreo de energía.
90
Gráfico 23
Diseño de Topología Lógica
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
Monitor de energía
Se procede a la instalación y configuración del monitor de energía, para lo cual se
procede a identificar las dos fases de energía que alimentan el tablero de breaker.
Una vez identificados se procede a colocar los dos sensores identificados como
sensor A y sensor B, los cuales irán conectados al monitor de energía, que tendrá
la Labor de analizar, medir y almacenar los datos del consumo de energía.
Previamente se conecta el monitor de energía con el router que nos provee el
servicio de Internet, vía cable Ethernet. Lo cual permitirá que los datos sean
almacenados en el servidor provisto por la empresa, para ser consultados en
tiempo real.
Para que el monitor empiece a subir datos al servidor, se debe crear una cuenta
de usuario para poder ingresar el número serial del equipo y automáticamente lo
ingresará en la nube y lo buscara en la red vía cable ethernet.
91
En el gráfico No. 24 se puede observar la instalación de los sensores en las dos
fases que alimentan la caja de breaker, y a su vez estos sensores se conectan al
monitor de energía donde son identificados como puertos A y B respectivamente.
Gráfico 24
Colocación de Sensores e Identificación de Puertos
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
En el gráfico No. 25 se puede observar lectura de los Kilovatios hora consumido
hasta las 17h00 del día en curso, y un aproximado de lo que podría llegar a
consumir al finalizar el día en Kilovatios hora.
92
Gráfico 25
Interfaz Gráfica en Consumo de Kilovatios hora
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
Unidad de Control
Se procede con la implementación y configuración de la Unidad de Control, como
ya se ha expuesto en un apartado anterior. Se usará un estándar propietario con
representación de la Marca Broadlink. Como primer paso se procede a descargar
la aplicación provista por la marca propietario del dispositivo. Posteriormente se
crea un usuario con contraseña para poder vincular la unidad de control como
parte principal del sistema domótico. Una vez vinculado el primer dispositivo a la
cuenta. Se procederá a vincular los demás dispositivos a la cuenta
personalizadamente.
En el gráfico No. 26 se puede observar la disposición del dispositivo una vez
conectado a la red energética, para que se disponga en modo AP para vincularlo
a la aplicación generando una red virtual interna para ser agregado en segundo
plano a la red local wifi proporcionada por el router.
93
Gráfico 26
Ubicación de la Unidad de Control
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
En el gráfico No. 27 se puede observar los pasos a seguir una vez descargada la
aplicación web de la tienda de aplicaciones en el celular, se procede a registrarse
con una cuenta de correo y una debida contraseña para futuros accesos, para
luego vincular dispositivos a la cuenta creada. En este caso se logra con éxito la
vinculación de la unidad de control RM4-Pro de Broadlink.
94
Gráfico 27
Pasos para descargar Aplicación y vincular Unidad de Control
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
Interruptor
Se procede a la instalación del interruptor de 2 canales Br-TC2S-US el cual trabaja
a una frecuencia de 433Mhz, lo que garantiza una interacción optima de la unidad
de control con el actuador que en este caso es el interruptor. Un punto importante
de destacar es la importancia de saber la carga que está generando las luces en
el circuito que va a ser controlado por el interruptor. Ya que el dispositivo a usar
garantiza el control de 100 vatios por cada canal. En este caso nos valemos de un
amperímetro para dar lecturas de los amperios generados en el circuito y estar
seguro de no pasar la cantidad en vatios especificada por el fabricante.
En el gráfico No. 28 se puede observar la parte posterior del interruptor donde se
puede apreciar las indicaciones sobre los vatios que soporta cada canal. Además
de las conexiones que se necesitaran como es el cable fase y los 2 cables de
retorno. Vale recordar que este interruptor no necesita cable neutro. Finalmente,
se aprecia el uso del amperímetro para medir cuantos amperios consume el
95
circuito a ser implementado con el nuevo dispositivo, para el correcto uso del
dispositivo.
Gráfico 28
Parte posterior del Interruptor y uso del Amperímetro
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
En el gráfico No. 29 se puede apreciar la vinculación del dispositivo a la aplicación
web, donde primero nos permite personalizarlo con un nombre para futuras
configuraciones como escenas o rutinas. Luego identifica con nombre cada canal,
y por último se aprecia la interfaz gráfica muy intuitiva donde se puede con un solo
pulso apagar o encender todo el circuito, o también de forma individual de ser el
caso. Estas entre sus muchas potencialidades que tiene este dispositivo que se la
detallara más adelante en el proceso de operación.
96
Gráfico 29
Vinculación y Personalización del Interruptor
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
En el gráfico No. 30 se puede apreciar la implementación del dispositivo. El cual
se adapta sin problema a las cajas rectangulares de conexión eléctrica. Dando un
acabado estético con su acabado de vidrio templado y táctil. En comparación con
los interruptores clásicos.
97
Gráfico 30
Interruptor Inteligente versus Interruptor Clásico
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
Smart Hub-S3
Se procede a la instalación del Smart Hub-S3, el cual una vez energizado se
procede a la vinculación con la aplicación web. Este dispositivo actúa como una
unidad de control, teniendo la capacidad de agregar 8 dispositivos. Convirtiendo
de esta forma nuestra arquitectura centralizada a una mixta. Ya que de esta forma
el hub, será el encargado de administrar el sensor de movimiento que será
implementado en el siguiente apartado. Además de ser un hub muy minimalista
por su diseño ultra compacto pasa desapercibido en cualquier mesa de escritorio
con un tamaño muy inferior a un mouse inalámbrico, posee la funcionalidad de
integrarse con un asistente de voz como Alexa, asistente de Google y cuenta con
tecnología IFTTT.
En el gráfico No. 31 se puede observar su fácil adaptabilidad a cualquier entorno
físico.
98
Gráfico 31
Implementación del Smart Hub S3
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
Sensor de Movimiento PIR3-FC
Se procede a la instalación del Sensor de Movimiento PIR3-FC, el cual será
controlado por el Smart Hub-S3. Ya que cuenta con tecnología IFTTT, la cual me
permite crear rutinas para el encendido y apagado de luces, dependiendo de la
pequeña programación muy intuitiva que se le asignara en el apartado de rutinas
de la aplicación web.
Funciona con una batería tipo CR123A con una duración de 6 meses a 1 año
dependiendo del uso del dispositivo. Lo interesante que por medio de la aplicación
dará aviso de cambio de batería cuando este en estado bajo. Avisando su cambio
oportunamente. Otras de las características es su ángulo de 120 grados y
distancia del infrarrojo de 6 a 9 metros.
En el gráfico No. 32 se puede observar el sensor para luego proceder a abrirlo y
colocarle la batería indicada por el proveedor.
99
Gráfico 32
Sensor de Movimiento e Interior del Dispositivo
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
En el gráfico No. 33 en primer lugar se puede observar el dispositivo en uno de
sus dos estados una vez vinculado a la aplicación web, su estado Nobody
remarcado con cuadro rojo, el cual nos indica que no detecta movimiento. En el
siguiente cuadro podemos observar en su estado de Persona detectada, el cual
nos indica la presencia de movimiento y finalmente el historial del sensor cuando
ha detectado movimiento. Esto nos será de gran utilidad al momento de crear
escenas para activar el encendido y apagado de luces en el departamento de
diseño gráfico cuando no se encuentre personal en el área mencionada.
100
Gráfico 33
Etapas del Sensor de Movimiento
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
Sensor de temperatura y humedad HTS2
Se procede a la instalación del Sensor de temperatura y humedad HTS2, su fácil
instalación es sumamente sencilla. Solo se debe reemplazar el cable USB que
alimenta de energía al RM4-Pro y automáticamente se vincula a la aplicación web.
Este accesorio nos ayudara a crear escenas como activar el aire acondicionado a
cierta temperatura.
En el gráfico No. 34 se puede apreciar el sensor, su longitud es de 100 centímetros
para un mayor alcance al punto de corriente.
101
Gráfico 34
Sensor de Temperatura y Humedad HTS2
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
En el gráfico No. 35 se puede apreciar la aplicación web con todos los dispositivos
vinculados, y en la parte superior nos muestra el estado de temperatura y
humedad de la región en general, Indistintamente de esos datos, con la
vinculación del sensor nos permitirá obtener información de temperatura y
humedad del área interior donde este ubicado, que en este caso será el área de
diseño gráfico, lo cual nos permitirá crear rutinas de encendido y apagado del aire
acondicionado de acuerdo a la temperatura que se determine por el usuario del
área mencionada.
102
Gráfico 35
Temperatura y Humedad del Área de Diseño Gráfico
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
Operación
En esta fase, con el software libre provisto por la empresa propietaria de los
dispositivos. Se empieza a operar todos los dispositivos debidamente
implementados. En la cual se realizó las diferentes configuraciones y
personalizaciones de equipos para su correcto uso para futura automatizaciones.
En el gráfico No. 36 se puede apreciar todos los dispositivos correctamente
vinculados y en línea en nuestra aplicación web.
103
Gráfico 36
Dispositivos vinculados en Aplicación Web.
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
Optimización
En esta última fase con respecto a la metodología aplicada a este proyecto, se
dispone en optimizar el uso de los equipos para de esta forma, poder tener un
ahorro energético y económico. Dicha optimización se logrará a través de la
aplicación web, la cual permitirá crear escenas encendido y apagado de la nevera,
igualmente aplicando una rutina para el encendido y apagado de luces.
En el gráfico No. 37 Se puede apreciar la configuración de apagado y encendido
de la nevera. El lado izquierdo del gráfico se aprecia que al momento esta apagado
el equipo y que será encendido en 12 horas y 36 minutos. Del lado derecho del
104
gráfico se puede ver claramente el tiempo de encendido a las 7 de la mañana y
apagado a las 5 de la tarde, rutina que cumplirá en horario de todos los días, para
de esta forma llegar a un ahorro de energía que es la propuesta de este proyecto.
Gráfico 37
Optimización de Encendido y Apagado de Equipo
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
ENTREGABLES DEL PROYECTO
● Dashboard aproximado de consumo energético mensual de equipos y
luces en el Área de Diseño Gráfico.
● Diseño del área a ser implementada con los equipos domóticos.
● Presupuesto de implementación del sistema domótico y monitoreo de
energía.
● Resultado de pruebas de operabilidad entre el software y los dispositivos
domóticos (Anexo N°17 al Anexo N°22)
105
● Manual del usuario (Anexo N°24)
CRITERIOS DE VALIDACIÓN DE LA PROPUESTA
El proyecto es supervisado y asesorado por el área técnica de la empresa
SISEGUSA proveedora de los equipos domóticos. Asesorando de forma
presencial y vía online, por el señor Eduardo Andrade, de profesión técnico
especializado en el área de equipos de seguridad electrónica, formando parte del
equipo técnico de la empresa nombrada por más de 5 años. Gracias a su aporte
profesional se pudo sacar avante el proyecto
Personal que intervienen en las pruebas.
Técnico Especialista en equipos de seguridad electrónica de la empresa Sisegusa:
● Eduardo Andrade
Estudiante responsable de realizar las pruebas del sistema domótico:
● Aurelio David Andramuño Rivadeneira
En el cuadro N° 20, se presenta resultado de pruebas:
Cuadro 20
Informe de Pruebas
Descripción de la prueba Resultados
Revisión de correcta instalación de aplicación web Aprobado
Correcto acceso a la aplicación web con usuario y contraseña
Aprobado
Creación de rutinas y programación de encendido y apagado de dispositivos
Aprobado
Compartimiento óptimo de la aplicación web a diferentes usuarios de la Imprenta CD COMPU
Aprobado
Comprobar operabilidad de los dispositivos entre todos los miembros compartido en la cuenta CD COMPU
Aprobado
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
106
PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS
Como parte de este proyecto de tesis, a partir de haber realizado el respectivo
análisis de los dispositivos domóticos que podían ser implementados en la
Imprenta CD Compu, se llevó a cabo una encuesta entre el personal que labora
en la imprenta, proveedores, y clientes de la misma, con el objetivo de saber su
opinión sobre el ahorro de energía y conocimiento de propuestas tecnológicas que
sirven de herramientas para lograr diferentes objetivos enfocados en el proyecto
propuesto. Con preguntas sencillas y en base a sus respuestas poder conocer su
punto de vista para una implementación ya sea en un hogar u oficina.
Para el objetivo de recabar la siguiente información realizada en esta encuesta se
utilizó la técnica de investigación como es el Focus Group:
Población: La población generada se da en base a personas que tienen contacto
directo o indirecto con la Imprenta, como es el caso de los trabajadores,
proveedores y clientes, sumando un total de 34 personas encuestadas.
Encuesta: Este método de consulta es una de las más frecuentes al momento de
realizar varias preguntas desarrollada en varios escenarios, siendo muy útil a la
hora de recopilar datos para ser procesados y obtener diferentes puntos de vista
de los encuestados sobre un asunto determinado. Ver modelo de encuesta en
anexo N°4.
A continuación, se podrá ver el resultado que se dio en la encuesta realizada para
este proyecto:
107
Pregunta N°1: ¿Cuenta usted con un celular smart?
Cuadro 21
Acceso a un Celular Smart, Pregunta N°1
Descripción Frecuencia Porcentaje
Si 33 97,1%
No 1 2,9%
Total 34 100%
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
Gráfico 38
Acceso a un Celular Smart, Pregunta N°1
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
Interpretación: Mediante los resultados obtenidos se concluye que, contar con
un celular smart ya es parte de la sociedad, adicionalmente de comunicarnos con
personas nos abre la posibilidad de interactuar en diferentes formas y medios en
este mundo digital.
108
Pregunta N°2: ¿En su hogar cuentan con servicio de Internet?
Cuadro 22
Acceso a Internet prepagado, Pregunta N°2
Descripción Frecuencia Porcentaje
Si 33 97,1%
No 1 2,9%
Total 34 100%
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
Gráfico 39
Acceso a Internet prepagado, Pregunta N°2
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto Interpretación: Mediante los resultados obtenidos se concluye que, además de
valerse del servicio de Internet vía Wi-Fi proporcionada en los lugares de trabajos,
Centros Comerciales, etc., existe la necesidad contratar un servicio de internet
para de esta forma estar conectado en los hogares ya sea para medios de
entretenimiento, estudio, o por trabajo que es lo que actualmente se vive por
efectos de la pandemia.
109
Pregunta N°3: ¿En su hogar cuentan con un medidor de luz?
Cuadro 23
Disponibilidad de Medidor de Energía, Pregunta N°3
Descripción Frecuencia Porcentaje
Si 33 97,1%
No 1 2,9%
Total 34 100%
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto Gráfico 40
Disponibilidad de Medidor de Energía, Pregunta N°3
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
Interpretación: Mediante los resultados obtenidos se concluye que, en su gran
mayoría los encuestados al contar con un medidor de energía, podrían estar
interesados en bajar el costo generado en las planillas de luz del hogar en que
viven.
110
Pregunta N°4: ¿Cree usted que en su hogar o lugar de trabajo hacen mal uso de
la energía, como por ejemplo dejar focos, ventiladores, televisores, radios entre
otros equipos encendidos innecesariamente?
Cuadro 24
Mal uso de la Energía Eléctrica, Pregunta N°4
Descripción Frecuencia Porcentaje
Si 22 64,7%
No 12 35,3%
Total 34 100%
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
Gráfico 41
Mal uso de la Energía Eléctrica, Pregunta N°4
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
Interpretación: Mediante los resultados obtenidos se concluye que, más de la
mitad de los encuestados considero que en los lugares donde ellos frecuentan,
trabajan o viven, existe un mal uso de la energía, partiendo de los ejemplos
planteados en esta pregunta.
111
Pregunta N°5: ¿A escuchado usted sobre las casas inteligentes o casa domótica?
Cuadro 25
Conocimiento del Tema Casa Inteligente, Pregunta N°5
Descripción Frecuencia Porcentaje
Si 26 76,5%
No 8 23,5%
Total 34 100%
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
Gráfico 42
Conocimiento del Tema Casa Inteligente, Pregunta N°5
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
Interpretación: Mediante los resultados obtenidos se concluye que, solo la cuarta
parte de los encuestados desconoce el tema, o nunca han escuchado de aquello.
Lo cual deja al 75% con mayor disponibilidad para seguir conociendo de este
sistema, pero a su vez dejando la ventana abierta a que la minoría también se
entere de este sistema muy venido a más actualmente.
112
Pregunta N°6: ¿Sabía usted que por medio de su celular smart puede encender
y apagar luces, aire acondicionado, televisores, equipo de sonido, etc., estando
en el hogar o desde cualquier parte del planeta por medio del internet?
Cuadro 26
Uso del Celular como Control Remoto Universal, Pregunta N°6
Descripción Frecuencia Porcentaje
Si 28 82,4%
No 6 17,6%
Total 34 100%
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto Gráfico 43
Uso del Celular como Control Remoto Universal, Pregunta N°6
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
Interpretación: Mediante los resultados obtenidos se concluye que, casi un 20%
de los encuestados no tenía conocimiento del uso del celular como funcionamiento
de control universal. Caso contrario la gran mayoría de encuestados siendo estas
un 82,4% están al tanto de estas ventajas que conllevan tener un celular smart y
disponer del servicio del internet.
113
Pregunta N°7: ¿Considera usted importante el poder saber por medio de una
aplicación en su celular que equipos están encendidos en su casa
innecesariamente y apagarlos para ahorrar energía y dinero?
Cuadro 27
Importancia de controlar Equipos vía Celular, Pregunta N°7
Descripción Frecuencia Porcentaje
Muy Importante 29 85,3%
Poco importante 3 8,8,6%
Ligeramente importante
2 5,9%
Nada importante 0 0%
Total 34 100%
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
Gráfico 44
Importancia de controlar Equipos vía Celular, Pregunta N°7
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
114
Interpretación: Mediante los resultados obtenidos se concluye que, más del 80%
de los encuestados encuentran muy importante, la opción de disponer como
herramienta tecnológica a través del celular de forma remota poder monitorear
que equipos están encendidos de forma innecesaria y poder apagarlos para así
evitar el consumo de energía. Dejando un buen síntoma de la buena
predisposición para obtener este tipo de tecnología.
115
Pregunta N°8: ¿Le interesaría instalar por ejemplo un interruptor inteligente para
cargar su celular solo el tiempo necesario para de esta forma alargar la vida útil
del equipo y batería?
Cuadro 28
Interés en Dispositivo Domótico especifico, Pregunta N°8
Descripción Frecuencia Porcentaje
Mucho 29 82,4%
Poco 5 14,7%
Nada 1 2,9%
Total 34 100%
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
Gráfico 45
Interés en Dispositivo Domótico especifico, Pregunta N°8
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
116
Interpretación: Mediante los resultados obtenidos se concluye que, el gran
interés de los encuestados al querer adquirir un dispositivo que ayude en el mejor
uso de su celular smart como sería un interruptor domótico el cual le permitirá
cargar el tiempo correcto a la energía, logrando 2 puntos importantes, primero
alargar la vida útil de la batería del celular y segundo no consumir energía
innecesariamente.
117
Pregunta N°9: ¿Le interesaría con poco presupuesto empezar a realizar su casa
inteligente para beneficio de usted y de todos los integrantes de su familia?
Cuadro 29
Interés en empezar a crear su Casa Inteligente, Pregunta N°9
Descripción Frecuencia Porcentaje
Si 31 91,2%
No 3 8,8%
Total 34 100%
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto Gráfico 46
Interés en empezar a crear su Casa Inteligente, Pregunta N°9
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
Interpretación: Mediante los resultados obtenidos se concluye que, Con un
rotundo Si, el 91,2% de los encuestados muestra interés en implementar algún
sistema de casa inteligente en su hogar, esto va de la mano con que la
implementación sea accesible. O como es el caso de la domótica puede ser
escalable, es decir ir instalando de a poco los dispositivos de acuerdo al
presupuesto con que se cuente.
118
Pregunta N°10: Cree usted que en esta nueva era digital donde los hogares que
ya cuenten con internet, sumándole que los miembros del hogar cuentan con
teléfono smart. ¿Será de gran utilidad tener una casa u oficina inteligente?
Cuadro 30
Utilidad de tener una Casa u Oficina Inteligente, pregunta N°10
Descripción Frecuencia Porcentaje
Totalmente de acuerdo 22 64,7,2%
De acuerdo 11 32,4%
En desacuerdo 0 0%
Totalmente en desacuerdo
1 2,9%
Total 34 100%
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto Gráfico 47
Utilidad de tener una Casa u Oficina Inteligente, pregunta N°10
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
119
Interpretación: Mediante los resultados obtenidos se concluye que, la gran
aceptación de los encuestados por esta tecnología, por un lado, se puede concluir
que el 90% de los encuestados que no conocían o habían escuchado de la casa
inteligente, creen que es gran utilidad la implementación de un sistema domótico
en los hogares u oficinas. Y en términos generales se demuestra por medio del
grafico que la no aceptación a estas herramientas tecnológicas es mínima con un
2,9%. Dando como resultado final una buena acogida y pronta implementación de
esta tecnología en los hogares del Ecuador.
120
CAPÍTULO IV
CRITERIOS DE ACEPTACIÓN DEL PRODUCTO O
SERVICIO
Cuadro 31
Informe de Aceptación y Aprobación
INFORME DE ACEPTACIÓN Y APROBACIÓN
INSTITUCIÓN:
Universidad de Guayaquil
Facultada de Ciencias Matemáticas y Físicas
Carrera Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones
PERSONAL IMPLICADO:
Propietario de la Imprenta y Diseñador Gráfico
OBJETIVO GENERAL:
Diseñar e Implementar sistema domótico inalámbrico para control de luces, equipos de cómputo, equipo de climatización entre otros, y monitoreo de energía eléctrica en el departamento de diseño gráfico en la Imprenta CD COMPU ubicada en la ciudad de Guayaquil.
PROPÓSITO DEL PROYECTO DETALLE ACEPTACIÓN
Recopilar información de los equipos conectados al sistema eléctrico.
Se identifica cada
equipo, con su
respectiva carga en
vatios, para poder
crear un Dashboard
de consumo en
kilovatios/hora del
departamento de
diseño gráfico.
Aprobado
Diseñar un esquema para ubicación de los dispositivos domóticos.
Se identifica
ubicación de
interruptor y tomas
de corriente, para
ser reemplazados
por los nuevos
Aprobado
121
dispositivos y se
procede a diseñar el
sistema domótico.
Diseñar la topología del sistema domótico y monitoreo de energía.
Luego de
inspeccionar las
instalaciones
eléctricas ya
provistas, se
procedió al análisis
y al posterior diseño
tanto de la topología
lógica como la
física.
Aprobado
Definir el estándar y protocolo a usar en los dispositivos.
Luego del análisis
de los estándares y
protocolos
existentes, se
escoge el más
apropiado para el
departamento de
diseño gráfico
Aprobado
Elaborar el presupuesto de la implementación del sistema domótico y monitoreo de energía eléctrica.
En base al estándar
y protocolo definido
se busca opciones
disponibles en el
mercado.
Aprobado
Implementar monitor de energía
Se identifica la caja
de breakers, que
alimenta a los
circuitos eléctricos
del departamento
de diseño gráfico
para identificar las 2
fases de
alimentación de
corriente, y se
procede a conectar
los sensores, 1 en
cada fase,
permitiendo a través
de los mismos
Aprobado
122
enviar la
información de
consumo al servidor
de la empresa
desarrolladora del
equipo.
Implementar sistema domótico inalámbrico.
Se procede a la
implementación de
los dispositivos, con
su respectiva
vinculación a la
aplicación web y se
comprueba la
interoperabilidad
entre ellos.
Aprobado
Proporcionar de la aplicación web al usuario.
Una vez
comprobado el
óptimo
funcionamiento de
los dispositivos, se
procede a
descargar la
aplicación web a los
usuarios
encargados del
departamento de
diseño y compartir
el uso de todos los
dispositivos
empleados en el
proyecto.
Aprobado
Elaboración: Aurelio David Andramuño Rivadeneira Fuente: Información del proyecto
123
CONCLUSIONES
El objetivo fundamental de este proyecto era proporcionar de herramientas
tecnológicas que aporten al ahorro energético, brindando además el conocimiento
sobre el consumo de energía, todo aquello se llevó a cabo gracias al estudio y
análisis de los diferentes dispositivos y protocolos de comunicación existentes en
el mercado domótico, aquello dio paso al debido análisis del Diseño e
Implementación del sistema domótico inalámbrico y monitoreo de energía eléctrica
en el departamento de diseño gráfico de la Imprenta CD COMPU, y finalmente se
llegaron a las siguientes conclusiones:
o Mediante la entrevista generada al Ingeniero encargado del control de
calidad de la imprenta, se determinó la necesidad de implementar un
sistema domótico inalámbrico como herramienta tecnológica para
proporcionar de ahorro energético, confort, seguridad y comunicación al
departamento de diseño gráfico. Dando paso al estudio del sistema
domótico, se pudo determinar los dispositivos apropiados acompañado del
presupuesto de acorde a la necesidad del proyecto.
o Se consiguió diseñar la topología lógica y física, tanto del sistema domótico
como del sistema de monitoreo de energía, basándose en los recursos con
que ya contaba la Imprenta en el área de Diseño Gráfico. Respectando el
posicionamiento del interruptor y los puntos de corrientes ya establecidos.
Reestructurando solamente la disposición del router provisto por el
proveedor de servicio de internet, para que trabaje en conjunto con el
sistema de monitoreo de energía, mediante cable de red de categoría 6
provisto por el proveedor con un alcance de 3 metros.
o En la implementación del sistema domótico y monitoreo de energía se
procedió a comprobar el correcto funcionamiento de los dispositivos
domóticos mediante la aplicación web Broadlink, previamente descargada
de forma gratuita de la tienda de aplicaciones del celular smart. Y en el
caso del monitor de monitor de energía mediante la página web
Eyedro.com, Vale resaltar que dicho monitor de energía guarda el historial
de consumo diario con acceso a reportes anteriores de hasta 10 años.
124
o Se logró demostrar que una vez realizado las diferentes configuraciones
de encendido y apagado en las tomas corrientes SP4-MINI US, su
funcionamiento fue óptimo al momento de realizar sus rutinas previamente
establecidas sin la necesidad del uso del internet, demostrando su
independencia de la nube, trabajando de forma normal en la red local.
o Las automatizaciones generadas en los dispositivos mediante
programaciones demostraron total independencia del internet,
funcionando de manera óptima en la red local y cumpliendo con sus tareas
de encendido y apagado previamente configuradas.
125
RECOMENDACIONES
Luego de la implementación realizada y de las debidas conclusiones se
recomienda que:
● Conforme el presupuesto lo permita, mejorar el sistema de climatización,
usado en el área de diseño gráfico, ya que al momento se cuenta con un
aire acondicionado tipo ventana, el cual genera un consumo elevado de
vatios con respecto a los aires tipo Split, lo cual generará un impacto
positivo en cuanto al ahorro y al entorno, ya que son aires acondicionados
silenciosos debido a que el compresor del mismo se sitúa a una distancia
considerada de la mascarilla que emite el aire del equipo mencionado.
● Debido a que el sistema domótico instalado es escalable, y teniendo la
gran ventaja de que su unidad central trabaja en la frecuencia de los
433Mhz, la distancia y el bloqueo de las paredes no será problema en
sustituir los diferentes interruptores en las áreas restantes, para de esta
forma tener el control en todos los circuitos de luces.
● Integrar al sistema una botonera, la cual servirá para crear escenas de
apagados en ciertas áreas de la imprenta o a su vez todas las áreas en
general, de esta forma con la pulsación de un solo botón se aseguraría
que, al momento de cerrar el negocio, todo el sistema de iluminación y
equipos enlazados al sistema eléctrico queden apagados.
● Se recomienda además del cambio de interruptores clásicos, por unos
inteligentes, sustituir las bombillas que actualmente están en las áreas
restantes, ya que según lo observado son bombillas que trabajan a 82
vatios, pudiendo ser reemplazadas por unas de tipo led con consumo de
24 vatios, las mismas que dan una óptima iluminación.
● En las áreas de corte y de manofactura, se recomienda además de lo antes
mencionado, implementar sensores de movimiento. Debido a que son
zonas de poco tráfico de personal, ya que con la ayuda de estos sensores
se dotara de iluminación automática cuando alguien entre a estas zonas y
apagándose de forma automática cuando ya no se encuentre nadie en el
lugar, evitando así el consumo innecesario de energía, y a su vez dándole
confort al personal que transita en estas áreas.
126
● Finalmente, conforme el presupuesto lo permita, implementar dispositivos
domóticos de seguridad como son sensores de puerta y ventana, o a su
vez implementar un sistema de alarma que trabaje en la frecuencia de los
433Mhz para de esta forma seguir aprovechando las bondades del sistema
ya implementado en una sola interfaz web.
127
BIBLIOGRAFÍA
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View Your Energy Usage in a Variety of Ways via My.Eyedro.com (No
Fee) - Understand Your Electricity Costs in Real Time - EHEM1-LV
(Ethernet) - - Amazon.com.
https://www.amazon.com/dp/B07FN3X9GX/ref=sspa_dk_detail_2?psc=1&
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131
ANEXOS
Anexo N°1
Cronograma del Proyecto
132
Anexo N°2
Carta de consentimiento por parte de la Imprenta CD COMPU
133
Anexo N°3
Entrevista al Ingeniero Generoso Martínez de Imprenta CD COMPU
134
135
Anexo N°4
Entrevista realizada a técnico de empresa SISEGUSA
136
137
Anexo N°5
Unidad de Control Broadlink RM4-Pro
Descripción Detalle
Modelo RM4-Pro
Voltaje de entrada 5V
Corriente de Entrada 1ª
Control Infrarrojos y RF multidireccionales
Modo de comunicación Wi-Fi 802.11b/g/n (2.4 GHz)
SO compatible iOS 9.0 / Android superior 4.1 y superior
Material Material de transmisión de infrarrojos
Frecuencia infrarroja 38 KHz
Certificación CE, ROHS, contiene FCC ID: 2ACDZ-BL3336-P
Dimension 84,4 x 84,4 x 31
Precio $ 39,41
138
Anexo N°6
Sensor Broadlink HTS2
Descripción Detalle
Modelo HTS2
Longitud 100cm
Tipo de conexión USB a Micro USB
Voltaje de operación 5V 1 A
Consumo en reposo Menor 1mA
Rango detección de
temperatura -40ºC a 125ºC
Rango detección de
humedad 10%-90% H.R. 10
Precisión de rango de
temperatura 1ºC
Precisión de rango de
humedad 5%
Certificaciones CE.,RoHS
Peso 26.5g Humedad de entorno entre 10% a 85% H.R. Temperatura de entorno 0-50ºC Precio $ 5,82
139
Anexo N°7
Interruptor Bestcon TC2S-2-US-110V
Descripción Detalle
Modelo TC2S-US-1
Modo de comunicación RF 433 MHz requiere RM4PRO
Entorno operativo 5%<=RH<=80%, 0ºC ~ 50ºC
Voltaje de funcionamiento 110-240 V 50/60 HZ
Terminales 2 Linea y Salida
Potencia máxima de carga 200W/banda Certificación CE / RoHS Cable neutro No requiere Dimensiones 120x72x35 mm Precio $ 17,17
140
Anexo N°8
Toma corriente SP4 mini US
Descripción Detalle
Marca BestCon
Modelo SP4 mini US
Modo de comunicación Wi-fi 802.11 b/g/n (2.4 GHz)
Humedad relativa de
operación Menor o igual a 80grados
Temperatura de operación Entre 0 y 40 grados centigrados
Consumo de energía Menor 1.5 vatios Carga máxima 1650 vatios Fuente de alimentación 100-250 voltios AC 50/60 Hz Sistema Operativo iOS 9.0/Android 4.0 y superiores Peso 85 gramos
Dimensiones 74.4 x 42 x 53 milímetros
Precio $ 7.98
141
Anexo N°9
Hub S3 Broadlink
Descripción Detalle
Modelo S3
Modelo de comunicación Wi-Fi 802.11 b/g/n (2.4 GHz)
Entorno operativo RH<=80%, - 0º - 50ºC
Entrada DC 5V 1Amperio (Micro USB)
Protocolo de comunicación FastCon
Tipo de adaptador No incluye en el paquete
Indicador de operación 1 x Led
Accesorios Cable USB
Consumo eléctrico <1 vatio
Certificaciones CE, RoHS
Precio $ 14,00
142
Anexo N°10
Sensor de Movimiento PIR3-FC
Descripción Detalle
Modelo PIR3-FC
Conectividad Inalámbrico de 2.4 GHz
Ángulo de detección máximo 120º
Distancia máxima de
detección 9 metros
Ocupación de mantener el
tiempo 2 minutos
Batería CR123A
Est. Duración de la batería 1 año
Dimensiones 107,93 x 60,2 x 35,1 mm
SO compatible iOS 9.0 / Android 4.1 y superior
Temperatura de trabajo -10-55ºC
Humedad relacionada al
trabajo < o igual 90% de humedad relativa
Precio $ 14,31
143
Anexo N°11
Monitor de energía EHEM1-LV
Descripción Detalle
Fabricante Eyedro
Peso 1.46 libras
Dimensiones del producto 10 x 8 x 3 pulgadas
País de origen Canadá
Estilo Ethernet con cable
Fuente de energía AC
Capacidad de amperaje 200 amperes
Formato de enchufe A-US
Uso Residencial
Precio $ 134,82
144
Anexo N°12
Modelo de Encuesta
145
Anexo N°13
Área de Diseño Gráfico de la Imprenta CD COMPU
146
Anexo N°14
Área de Corte de la Imprenta CD COMPU
147
Anexo N°15
Área de Impresión de la Imprenta CD COMPU
148
Anexo N°16
Área de Intercalado de la Imprenta CD COMPU
149
Anexo N°17
Monitor de Energía
Se puede apreciar en los siguientes gráficos la lectura del mes julio 27 a agosto
27 del año en curso, con un consumo de 236 kwh. Y a continuación la lectura del
siguiente mes con un consumo de 157 kwh, demostrando de esta forma el
ahorro energético planteado con el sistema domótico.
Datos del mes de Julio
Datos del mes de Agosto
150
Anexo N°18
Tomacorriente
Él toma corriente SP4-MINI US soporta hasta 15 Amperios. Para este ejemplo lo
hemos nombrado como nevera, para de esta forma identificar qué equipo está
conectado al mismo. Como podemos visualizar en el siguiente gráfico del lado
izquierdo la descripción del dispositivo y a continuación en la parte central en su
estado de encendido y finalmente en su estado de apagado. De esta forma
podemos saber si el equipo que esté conectado a nuestro dispositivo estará
encendido o apagado.
Adicionalmente en el siguiente gráfico veremos otras ventajas que nos brinda este
interruptor es su estado de temporizador, en el cual nos da la oportunidad de
programar el encendido y apagado del equipo en varios tiempos, los cuales
quedarán grabado para ejecutarse diariamente, y el día que no se requiera del
temporizador se puede desactivarlo en el casillero correspondiente. Finalmente,
su estado de demora en el que se puede elegir el tiempo en que queremos que
siga encendido nuestro equipo, es decir si elegimos 1 hora esto quiere decir que
se tomará una hora en apagarse. todo va a depender de las necesidades y el uso
que se le vaya dando al dispositivo.
151
152
Anexo N°19
Interruptor doble
Para este proyecto se implementó un interruptor de 2 canales, un canal nos sirvió
para accionar las luces del departamento de diseño gráfico y el otro canal para
accionar la luz que están dispuesta en la entrada principal y acera de la imprenta,
vale recordar que cada canal soporta hasta 100 vatios de potencia, valor a tener
en cuenta al momento de implementar en circuitos de iluminación. Como se puede
apreciar en la siguiente gráfica del lado izquierdo están las propiedades del
dispositivo y en el lado derecho sus botones de apagado y encendido
individualmente respectivamente con su debida identificación. De la misma
manera un botón digital para encendido y apagado de ambos canales.
El interruptor también nos ofrece el beneficio de temporizador, de esta manera se
programó el encendido y apagado de las luces de la entrada como se aprecia en
el siguiente gráfico. Del lado izquierdo seleccionamos la hora y los días a
153
ejecutarse. A continuación, se eligió la orden de encenderse, y al final podemos
ver las dos programaciones de temporizador. Una se encenderá a la 7 de la noche
y la otra se encargará de apagar a las 6 de la mañana.
154
Anexo N°20
Sensor de Movimiento
La implementación del sensor de movimiento fue con el objetivo de censar lo ya
mencionado en el área de diseño gráfico, para de esta forma cuando este al no
detectar movimiento pasaría de su estado de Person detected a Nobody, de esta
forma enviaría una orden al interruptor que opera las luces del departamento de
diseño gráfico la acción de apagarse. El dispositivo cumplió su objetivo, gracias a
la creación de una rutina, que permitió el ahorro de energía apagando las luces
en el área luego de 20 minutos de no detectar movimiento, y encenderlas cuando
se detecte movimiento.
155
Anexo N°21
Sensor de temperatura y humedad
Por medio de este dispositivo podemos climatizar automáticamente el área donde
se encuentre el aire acondicionado. Es decir, si programamos rutinas que si la
temperatura sube a 27 grados encienda el aire acondicionado a una temperatura
de 24 grados por un tiempo, o de preferencia valernos de la misma temperatura
censada interiormente, si el área climatizada se encuentra en un ambiente
agradable por ejemplo de 23 grados, se ejecute el apagado del aire
acondicionado. A pesar de que se hicieron las pruebas ya mencionadas,
finalmente se decidió desactivar esta rutina, ya que como se ha comentado
anteriormente, hay horarios en que no se encuentra personal en la oficina de
diseño y sería un consumo de energía innecesario. A continuación, en el gráfico
se puede ver la secuencia de la humedad y temperatura por cada hora transcurrida
respectivamente.
156
Anexo N°22
Aire Acondicionado
La vinculación del control del aire acondicionado se la hizo a través de la unidad
central, ya que dicha unidad además de trabajar a frecuencia de 433 MHz, también
trabaja en la frecuencia de infrarrojo, dándole la oportunidad de vincular más de
50000 equipos eléctricos como televisores, aires acondicionados, equipos de
sonido, ventiladores, etc. Todo equipo que sea operado por medio de un control
remoto con infrarrojo. A continuación, en el siguiente gráfico podemos ver la
función del aire acondicionado vinculado a una plantilla de control remoto digital.
En la cual se pude apreciar 2 temperaturas programadas para encenderlo y su
respectivo botón digital de apagado.
157
Anexo N°23
Fases de la Implementación
Como parte del proceso de la implementación se identificó el consumo de potencia
de las luminarias dando como resultado un total de 242 vatios, dando el primer
problema para la instalación del interruptor, ya que su carga máxima soporta hasta
100 vatios. Por lo tanto, para evitar implementar otro dispositivo de otra marca y
tener conflictos al momento de operarlos con 2 aplicaciones web distintas se
decidió reemplazar las luminarias por unas de tipo led de 18 vatios cada una. Otra
solución hubiera sido utilizar un relé para manejar una mayor potencia y dejar las
luminarias existentes, pero en este caso la prioridad era evitar un consumo
superior.
158
Para implementación del monitor de energía, se identificó el tablero de la caja de
breakers, para luego identificar las 2 fases que alimentan al circuito eléctrico, para
de esta forma poder instalar un sensor en cada una de ellas. Vale indicar que su
implementación no es riesgosa, solo identificar el cable de cada fase y
engancharlos con la argolla del sensor. Si no se tiene un conocimiento básico de
electricidad lo recomendado es dejar que un profesional eléctrico haga el trabajo.
A continuación, conectamos los sensores al monitor de energía, el cual lo
alimentamos con corriente y finalmente por medio del cable ethernet lo
conectamos a unos de los puertos LAN del router para de esta manera ingresar a
la página web del proveedor del monitor de energía ingresando nuestro producto
con el código de serie para que sea reconocido y automáticamente empiece a
generar lecturas de la energía al servidor de la empresa Eyedro.
159
Como primer punto establecimos la tarifa a un valor de 0.09 centavos de dólar por
kilovatio hora, para de esta forma tener un estimado del valor generado el
departamento de diseño gráfico, también se puede observar las primeras lecturas
del día una vez implementado el monitor de energía.
160
En el proceso notamos que la nevera tipo bar, estaba alimentada por una
extensión de corriente en el piso, lo cual no es lo más apropiado, se tomó la
decisión de hacer una extensión por medio de canaletas del toma corriente e
implementar un toma corriente sobre puesto, para de esta forma colocar el
dispositivo a ser implementado como es el SP4-MINI US este ubicado
correctamente.
161
Anexo N° 24
Manual del usuario
Una vez hecho las diferentes pruebas se procede a indicar a las personas que
tendrán acceso al sistema domótico que se descarguen la aplicación web
Broadlink, a continuación, se les pide que se registren con su correo y contraseña
respectiva para poder ingresar a la aplicación para en el proceso darle los
permisos de administración del mismo.
A continuación, una vez ingresado en la aplicación se le pide que accione la
etiqueta de Añadir dispositivo, y luego en escanear código QR, en ese momento
se le activara el lector de código y escaneará el código QR previamente generado
como invitación en el celular principal con el que se hizo todas las vinculaciones,
para que pueda integrarse al equipo de usuarios q manejaran los dispositivos. De
esta forma automáticamente se integran todos los dispositivos en su aplicación
162
web, de esta forma podrán tener acceso al sistema domótico, los integrantes de
la imprenta CD COMPU.
Finalmente, ya una vez integrados los usuarios al sistema se les enseña el uso
con todas las opciones que prestan cada uno de los dispositivos, las cuales están
explicadas desde el anexo N° 17 al anexo N° 22. Como se observa en el siguiente
gráfico la interfaz web del sistema domótico, y del lado derecho se puede apreciar
el nombre del hogar nombrado como CD COMPU con un resumen de los
dispositivos instalados, y la cantidad de miembros que participan en la
administración. Vale recalcar que cada uno de ellos puede ir integrando sus
propias rutinas y escenas en lo que tiene que ver con el encendido y apagados de
las luces, computadoras, nevera y aire acondicionado conforme sea la necesidad
de acuerdo a sus horarios de trabajo.
163