Control Electr Edificios Inteligentes

EL CONTROL ELCTRICOEN LOS SISTEMAS

DE EDIFICIOS INTELIGENTES

DIRECTORIO

DR. JOS ENRIQUE VILLA RIVERADirector General

DR. EFRN PARADA ARIASSecretario General

DR. JOS MADRID FLORESSecretario Acadmico

ING. MANUEL QUINTERO QUINTEROSecretario de Extensin e Integracin Social

DR. LUIS HUMBERTO FABILA CASTILLOSecretario de Investigacin y Posgrado

DR. VCTOR MANUEL LPEZ LPEZSecretario de Servicios Educativos

DR. MARIO ALBERTO RODRGUEZ CASASSecretario de Administracin

LIC. LUIS ANTONIO ROS CRDENASSecretario Tcnico

ING. LUIS EDUARDO ZEDILLO PONCE DE LENSecretario Ejecutivo de la Comisin de Operacin

y Fomento de Actividades Acadmicas

ING. JESS ORTIZ GUTIRREZSecretario Ejecutivo del Patronato

de Obras e Instalaciones

ING. JULIO DI-BELLA ROLDNDirector de xe-ipn tv canal 11

LIC. JUAN NGEL CHVEZ RAMREZAbogado General

LIC. ARTURO SALCIDO BELTRNDirector de Publicaciones

EL CONTROL ELCTRICOEN LOS SISTEMAS


Ing. Rubn Ortiz Yez

INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL

Mxico

EL CONTROL ELCTRICO EN LOS SISTEMAS


Primera edicin: 2006

D.R. 2006 Instituto Politcnico Nacional

Direccin de Publicaciones

Tresguerras 27, 06040, Mxico, DF

ISBN: 970-36-0299-1

Impreso en Mxico/Printed in Mexico

A MIS MAESTROS

Aprender? S, a condicin de saber ms; Pero aprender para qu? Para tenerms posibilidades que nunca en la vida! Hoy nuestra responsabilidad funda-mental como maestros es ser honestos con nuestros alumnos y conducirlos aaprender. Con esto haremos un reconocimiento a los maestros que nos pre-cedieron.

El autor

BLANCAPG. 8

PRLOGO

La inquietud de escribir estas notas y darles forma de texto es con la finalidadde apoyar a los jvenes estudiantes que cursan carreras en el nivel tcnico pro-fesional del bachillerato tecnolgico; asimismo, se plantean tambin comoconsulta para el estudiante de licenciatura, pues en la actualidad se incluye eltema de control elctrico en los sistemas de edificios inteligentes en algunosprogramas de estudio de algunas especialidades tcnicas y licenciaturas endiferentes instituciones educativas.

El contenido del texto son notas elaboradas por el autor y otra parterecopilaciones, producto de investigacin sobre edificios inteligentes con rela-cin a la materia de control elctrico. El autor pretende aportar su experienciaen este campo, como producto del ejercicio profesional de su especialidad y dela actividad en la docencia practicada en la imparticin de estos conocimientos.

El libro est concebido para que pueda ser utilizado como texto en elaprendizaje del programa: Diseo de Sistemas de Control para Edificios In-teligentes, y con el fin tambin de que sea til a profesionistas como arquitec-tos, ingenieros y tcnicos, y a los mismos empresarios del sector inmobiliario.Adems de que pueda servir de consulta en el tema de control elctrico.

En el primer captulo se tratan las generalidades sobre el edificio inteli-gente, donde se mencionan las finalidades, las caractersticas principales, des-cribindose los diferentes sistemas para su operacin, haciendo nfasis, en laimportancia del ahorro de energa y la necesidad de utilizar el control y la au-tomatizacin para lograr la integracin de los servicios; se propone al final deste, el concepto de edificio inteligente en forma esquemtica para facilitar sucomprensin, y se concluye con un ejercicio.

En el captulo II, se presenta al lector la forma como se disean los cir-cuitos de control para que stos realicen la funcin que se desea; aqu se le

9

lleva paso a paso al lector, con el objeto de poder adquirir una base de cono-cimientos en la materia para disear cualquier circuito de control; asimismo,se presentan las posibles funciones de control y de los componentes emplea-dos para el diseo de estos circuitos. En este ejercicio de aprendizaje se ofreceel diseo de circuitos bsicos de control y los ms comunes que se puedenpresentar en la prctica; y se explica el procedimiento para su desarrollo conla finalidad de facilitar su conocimiento y comprensin.

En esta misma unidad se menciona la importancia de la automatizaciny su relacin directa con el control automtico; se estudia el concepto deautomatizacin y su incorporacin desde el proceso industrial al campo in-mobiliario de los edificios inteligentes; se describen los componentes de stay los sistemas bsicos de control que se pueden instrumentar como solucinprctica a la automatizacin en las diferentes reas del inmueble y de los ele-mentos utilizados en la automatizacin; mencin especial merece el uso delordenador para la programacin de los circuitos de control a travs de unprograma especfico; adems, se propone en este texto el lenguaje grfico dediagramas de escalera, por ser el ms familiar al tcnico con formacin enconocimientos de electricidad.

En los captulos III, IV y V, se presentan aplicaciones de conocimientosde control, adquiridos en el captulo anterior, se incluye el diseo de los cir-cuitos de control automtico, y al final de cada uno se ofrece el lenguaje dediagrama de escalera o contactos (Ladder Diagrams) para programar en elcontrolador lgico programable (PLC). Los ejercicios de aplicacin se ofrecenen forma de proyectos de control para sistemas vitales en la operacin del edi-ficio inteligente, como es el sistema hidrosanitario donde el ahorro de agua esesencial; tambin el sistema de aire acondicionado para producir el confortadecuado y cumplir con una de las finalidades, que es el incremento de la pro-ductividad de sus usuarios y el sistema de proteccin de las personas y delinmueble contra conatos de incendios.

En el ltimo captulo se plantea la iluminacin inteligente como unaalternativa para ahorrar energa elctrica, la cual es otra de las finalidades deledificio inteligente. La iluminacin inteligente es el producto de la aplicacinde lmparas ahorradoras de energa, luminarias eficaces y la automatizacin,por esto se presenta dicho concepto, vinculando conocimientos sobre nuevosparmetros en el diseo de la iluminacin y con las diferentes lmparas queel mercado nacional ofrece. Tambin se incluye informacin sobre nuevos

EL CONTROL ELCTRICO EN LOS SISTEMAS DE EDIFICIOS INTELIGENTES10

dispositivos de control para la iluminacin, y as, lograr la automatizacin delos sistemas de iluminacin.

Para hacer un mejor uso del texto, se recomienda al lector de preferenciatener conocimientos bsicos de control elctrico, electricidad y electrnica, obien alguna experiencia prctica en el trabajo sobre el tema; en cuanto al nivelde conocimientos matemticos, los requeridos son mnimos para compren-der su contenido. En general el enfoque es sencillo, prctico e informativo enalgunos aspectos y de fcil lectura; por esta razn no se profundiza con temascomo teora del control y desarrollo de programacin.

El propsito es que esta obra sea de utilidad para estudiantes y personasinteresadas en el tema de los edificios inteligentes, sin soslayar que en estecampo, como en otros del conocimiento cientfico y tecnolgico, lo que hoyse presenta como novedad el da de maana ser obsoleto; producto del ritmode los cambios dinmicos generados por los avances tecnolgicos.

PRLOGO11

BLANCAPG. 12

CONTENIDO

PRLOGO 9

UNIDAD I

GENERALIDADES SOBRE EDIFICIOS INTELIGENTES

FINALIDADES DE LA UNIDAD 21

1. INTRODUCCIN 23

1.1. Razones de incremento en la demanda de 26edificios inteligente

1.2. Evolucin del edificio inteligente 261.3. Grados de inteligencia 26

2. CONCEPTO DE EDIFICIO INTELIGENTE 29

2.1. Qu es un edificio inteligente? 292.2. Concepto general 292.3. Finalidad del edificio inteligente 30

3. CARACTERSTICAS FUNDAMENTALES 31

3.1. Flexibilidad del edificio 313.2. Integracin de servicios 323.3. Seguridad 333.4. Ahorro de energa y agua 34

13

4. ELEMENTOS DE LOS EDIFICIOS INTELIGENTES 35

4.1. Estructura 364.2. Sistemas para operacin del edificio inteligente

desde el punto de vista para su operacin 394.3. Los servicios del edificio 634.4. Administracin del edificio 65

5. ESQUEMA CONCEPTUAL DEL EDIFICIO INTELIGENTE 67

6. EJERCICIO 69

UNIDAD II

PRINCIPIOS BSICOS DE CONTROL Y AUTOMATIZACIN;SU APLICACIN EN EL EDIFICIO INTELIGENTE


1. ANTECEDENTES DEL CONTROL ELCTRICO 752. QU ES CONTROL? 773. TIPOS DE CONTROL ELCTRICO 794. SIMBOLOGA 915. LENGUAJE DE LOS CIRCUITOS DE CONTROL 956. TIPOS DE CIRCUITOS DE CONTROL 1037. DESARROLLO DE LOS CIRCUITOS DE CONTROL 1058. QU ES LA AUTOMATIZACIN? 1139. NIVELES DE AUTOMATIZACIN 119

10. TIPOS DE SISTEMAS DE CONTROL 12111. EL CONTROLADOR LGICO PROGRAMABLE (PLC) 12512. LA INTEGRACIN DE LOS SISTEMAS DE SERVICIOS

DEL EDIFICIO INTELIGENTE 13913. REAS DE APLICACIN DEL CONTROL ELCTRICO

Y AUTOMATIZACIN EN EL EDIFICIO INTELIGENTE 14314. EL SISTEMA DE CONTROL EN UN EDIFICIO INTELIGENTE 14515. EJERCICIO 151


UNIDAD III

PROYECTO: EL CONTROL ELCTRICOEN EL SISTEMA HIDROSANITARIO


1. EL SISTEMA HIDROSANITARIO DEL EDIFICIO 155

1.1. Consumidores de agua potable y descargas de aguas negras en el edificio 155

1.2. Elementos de la instalacin hidrulica 156

2. EL ABASTECIMIENTO DE AGUA Y SU CONTROL 157

2.1. La red de abastecimiento para agua 1572.2. Diagrama de flujo para el abastecimiento

de agua a travs de un pozo profundo 1582.3. Diagrama de flujo para abastecimiento

de agua potable a travs de la red municipal 1592.4. Control elctrico para el abastecimiento de agua 160

Operacin manual 161Operacin automtica 162

2.5. Elaboracin de los diagramas de controlpara programacin en PLC 163

3. RED DE DISTRIBUCIN DE AGUA POTABLE 165

3.1. Elementos de la red de agua potable 1653.2. Variables de la red de agua potable 1653.3. Diagrama de flujo tpico para la red de agua 1663.4. Control tpico para la red de agua 168

4. CONTROL DEL USO DE AGUA EN MUEBLES SANITARIOS 179

CONTENIDO15

4.1. Control automtico del uso de agua en retretes, mingitorios, lavabos y regaderas 179

4.2. Aplicaciones del control automticoen muebles sanitarios 182

5. RECICLADO DE AGUAS RESIDUALES 185

5.1. Reciclado de aguas jabonosas y grises 1855.2. Control para la red de agua reciclada 188

6. EJERCICIO 195

UNIDAD IV

PROYECTO: EL CONTROL ELCTRICOEN EL SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO


1. QU ES EL AIRE ACONDICIONADO? 201

1.1. Tipos de acondicionamiento 201

2. LOCALES QUE REQUIEREN ACONDICIONAMIENTO 203

3. QU ES UN SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO? 205

4. EQUIPOS UTILIZADOS EN AIRE ACONDICIONADO 207

4.1. Unidad tipo ventana 2074.2. Unidad tipo paquete 2074.3. Unidad dividida 2084.4. Enfriadores de agua 208

5. LOS TIPOS DE SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO 211


5.1. Sistema central de agua refrigerada o helada 2125.2. El sistema central de calefaccin con agua caliente 2135.3. El sistema central de agua helada y agua caliente

para el aire acondicionado y calefaccin 214

6. CONTROL Y DISPOSITIVOS APLICADOS EN EL AIRE ACONDICIONADO 217

6.1. Los dispositivos y/o aparatos utilizadosen el control de aire acondicionado 217

6.2. Funcin de los elementos de control del sistemade aire acondicionado 219

6.3. Control tpico para un sistema de calefaccincon agua caliente 220

6.4. Control tpico para un sistemade acondicionamiento con agua helada 226

6.5. Control para la ventilacin del estacionamiento 229

7. EJERCICIO: ACONDICIONAMIENTO TOTAL 235

UNIDAD V

PROYECTO DE CONTROL ELCTRICOEN LA PROTECCIN CONTRA INCENDIOS


1. SISTEMA DE PROTECCIN CONTRA INCENDIO 2492. CLASIFICACIN GENERAL DE LOS INCENDIOS 2513. RED DE EXTINGUIDORES 253

4. ELEMENTOS DE LA RED DE AGUA CONTRA INCENDIO 255

4.1. Hidrantes 2554.2. Rociadores 2574.3. Abastecimiento de agua para la red contra incendio 257

CONTENIDO17

5. EL CONTROL PARA LA RED DE AGUA CONTRA INCENDIOS 259

6. EJERCICIO 265

UNIDAD VI

LA ILUMINACIN INTELIGENTE Y EL AHORRO DE ENERGA


1. LA ILUMINACIN INTELIGENTE EN EL CONTEXTOGENERAL DE LA ILUMINACIN 273

1.1. Qu es la iluminacin inteligente? 2731.2. La ecuacin de la iluminacin inteligente 2741.3. Impacto del ahorro de energa en la iluminacin 2751.4. Consideraciones sobre nuevos parmetros en el diseo

de la iluminacin para oficinas modernas 278

2. LA ELECTRNICA Y SU IMPACTO EN LA ILUMINACIN 283

2.1. Evolucin de las principales fuentesluminosas artificiales 284

2.2. Desarrollos constantes 2842.3. Aplicacin de la electrnica en el campo

de la iluminacin 287

3. TIPOS DE LMPARAS AHORRADORAS DE ENERGA 289

3.1. Lmparas halgenas de bajo voltaje 2903.2. Lmparas fluorescentes compactas 2923.3. Lmparas fluorescentes ahorradoras de energa 2953.4. Lmparas de halogenuros metlicos 296

4. BALASTROS AHORRADORES DE ENERGA 301


4.1. Tipo de balastro 3014.2. Caractersticas generales 301

5. CONTROL DE LA ILUMINACIN 303

5.1. Parmetros por considerar en funcinde los dispositivos de control 304

5.2. Dispositivos tpicos de control para iluminacin 3045.3. Funciones primarias del control en la iluminacin 3065.4. Recomendaciones genricas para el control

de la iluminacin en reas tpicas de un edificiointeligente 307

APNDICE 1: GLOSARIO DE TRMINOS TCNICOS 311

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS 321

CONTENIDO19

BLANCAPg. 20

UNIDAD I

GENERALIDADES SOBREEDIFICIOS INTELIGENTES

Finalidades de la unidad

En esta unidad se pretende que el lector adquiera una idea general sobre elconcepto de edificio inteligente, de tal manera se comenta la evolucin deste, las razones de su demanda, sus finalidades y caractersticas fundamen-tales; as como sus elementos, desde un enfoque tecnolgico y teniendo comoprioridad la operacin y prestacin de servicios encaminados a obtener unamayor productividad de sus usuarios.

Tambin, con el fin de que el lector conozca los diferentes sistemas de ser-vicios en un edificio inteligente, stos se identifican y describen en formageneral; haciendo nfasis en la necesidad de aplicar el control elctrico y laautomatizacin; especialmente para realizar la integracin de dichos servi-cios. Asimismo, independientemente de algunas definiciones de edificiointeligente, como la del IMEI, entre otras. Al final de la unidad se propone enforma esquemtica el concepto de edificio inteligente, para que el lectortenga una visin ms clara sobre ste.

21

BLANCAPG. 22

1. INTRODUCCIN

La demanda de edificios inteligentes se increment cuando los empresarioscambiaron sus premisas con edificios de oficinas ordinarios a edificios conoficinas inteligentes, al encontrar que la creatividad y productividad de susempleados aumentaba considerablemente. Esto, evidentemente, proporciona los empresarios una ventaja competitiva sobre sus contrapartes creandocomo resultado una gran demanda por aqullos. En consecuencia, las inmo-biliarias involucradas en la renta y venta de espacios para oficinas encon-traron que podan no slo cobrar ms, sino, tambin, esperar una grandemanda de posibles ocupantes.

El crecimiento de sistemas para este tipo de inmuebles ha sido seguido enparalelo por el desarrollo de sistemas para su automatizacin, el cual compren-de no slo funciones de seguridad, por ejemplo, contra el fuego, la prevencinde accidentes y crmenes, sino tambin el monitoreo de todas sus funciones.

La naturaleza del trabajo de la era moderna en las oficinas es muy diver-sa, por lo que muchas se encuentran en proceso constante de reestructuracin,con cambios frecuentes tambin en el espacio disponible. La internaciona-lizacin de negocios, as como la flexibilizacin de horarios, han modificado lacantidad de tiempo durante el cual las oficinas se encuentran en uso.

La habilidad para absorber dichos cambios sin detrimento de su fun-cionalidad es de vital importancia, de lo contrario podra perder su ventajacompetitiva; es decir, mantener la flexibilidad de reubicacin del espacio.

En un edificio es de vital importancia el diseo de sus aspectos horizontalesy verticales. Con esto en mente deben ser tambin hechas consideraciones simi-lares en cuanto al diseo arquitectnico; por lo tanto, los materiales, equi-pamiento y facilidades utilizadas en el edificio deben incorporar ideas frescasque respondern a los requerimientos futuros de cada edificio inteligente.

23

En la ltima dcada del siglo pasado la tecnologa de la automatizacinse desarroll notablemente, aunada a la informtica y electrnica; esto ha im-pactado extraordinariamente los procesos industriales hasta lograrse la auto-matizacin de plantas industriales completas; la robtica industrial es otroejemplo de las consecuencias favorables de la aplicacin de esta tecnologa.

Es evidente que el desarrollo de edificios inteligentes ha sido ms enfati-zado para espacios de oficinas, pero este mismo concepto empieza tambin aser dirigido a cualquier tipo de instalacin en donde la seguridad y confort delusuario son primordiales (figura 1.1).

Fig. 1.1. Parte de la fachada de un edificio inteligente.


En la actualidad, la automatizacin encuentra aplicacin en otros cam-pos; adems de en la industria, se tiene presente en la vida cotidiana; porejemplo, regular la temperatura de una simple habitacin o la automatizacindel encendido y apagado de la iluminacin de una oficina; para ello se requie-re dominar el control, y todo esto, en buena medida, es a partir del controlelctrico.

El tema del edificio inteligente en Mxico se encuentra en el mercadoinmobiliario como una aspiracin prioritaria por parte de los empresariosdedicados a construir inmuebles, principalmente para el alquiler de oficinas;pero este concepto tambin se extiende a otros tipos de inmuebles, y hoy enda llega a las edificaciones residenciales con el nombre de domtica. Es ascomo surge la necesidad de tener conocimientos generales en este tema,donde el control y la tecnologa de automatizacin permiten cumplir con lasprincipales finalidades de un edificio inteligente, obviamente esto impulsadopor los avances en la electrnica que ha facilitado el desarrollo de la automa-tizacin y la iluminacin inteligente. Por esta razn dicho tema se incluye enlos programas de estudios de algunas especialidades tcnicas y de licenciaturaen diferentes instituciones educativas (figura 1.2).

Fig. 1.2. Aplicacin de la domtica en una habitacin residencial.

UNIDAD I. GENERALIDADES SOBRE EDIFICIOS INTELIGENTES25

Riego

Calefaccin

Control de persianas

Control de iluminacin

Seguridad

1.1. Razones de incremento en la demanda de edificios inteligentes

Aumento de creatividad y productividad en los empleados. Mayor demanda de ocupacin. Posibilidad de cobrar precios ms altos por la renta o venta de espa-

cios en el edificio.

1.2. Evolucin del edificio inteligente

INICIAN EN LOS 80 90 ACTUALMENTE

Edificios diseados

Euforia del mercado. Se consolida el desarrollo. y construidos con

propsitos especficos.

Todos los edificios Edificios diseados

se desean Integracin entre empresa especficamente para

transformar. y edificio. cada mercado.

Se aplican: Ingeniera aplicada

Controles a empresas y

Computadoras Mercados verticales. edificios ms

y comunicadores pequeos.

Desarrollo de la

Servicios a inquilinos. Confort y tecnologa domtica (aplicacin

amigable al usuario. del edificio inteligente

en la casa habitacin).

1.3. Grados de inteligencia

El concepto en Mxico es relativamente nuevo, llega a principios de losnoventa y a partir de este momento existe un gran inters por conocer adetalle cundo un edificio puede ser considerado "inteligente", para lo cualtomaremos como base la definicin terica expuesta en el punto 2; sin em-


bargo, resulta difcil trazar una lnea divisoria que permita diferenciar conprecisin cundo un edificio es inteligente; no obstante que existe grado deinteligencia dentro de un edificio, y considerando las necesidades reales de losdueos mexicanos, este concepto deber irse introduciendo paulatinamente,sobre todo en edificios de gran tamao, cuya operacin y prestacin de servi-cios resulta muy complejo. A continuacin analizaremos los grados de inte-ligencia de un edificio desde el punto de vista tecnolgico.

Grado 1Inteligencia mnima

Un sistema bsico de automatizacin del edificio, el cual no est integrado.

Existe una automatizacin de la actividad y servicios de comunicaciones aun-que no estn integrados.

Grado 2Inteligencia media

Tiene un sistema de automatizacin totalmente integrado, sistemas de auto-matizacin de la actividad; sin una completa integracin de las comunica-ciones.

Grado 3Inteligencia mxima

Sus sistemas de automatizacin del edificio, y de la actividad y comunica-ciones se encuentran totalmente integrados.

Para el desarrollo de este proyecto se deben involucrar como mnimo lossiguientes sistemas:

Sistema de automatizacin del edificio Sistema de automatizacin de la actividad Sistema de comunicaciones

Con lo cual se integrar al edificio con un nivel de inteligencia aceptable.


BLANCAPG. 28

2. CONCEPTO DE EDIFICIO INTELIGENTE

2. 1. Qu es un edificio inteligente?

Se puede decir que un edificio es inteligente cuando este concepto se incorpo-ra desde su diseo, con la finalidad principal de lograr un costo mnimo deocupacin durante su ciclo de vida y una mayor productividad estimuladapor un ambiente mximo de comodidad.

Para el Instituto Mexicano del Edificio Inteligente (IMEI) un edificio inte-ligente es aquel que rene los requisitos siguientes:

Caractersticas fundamentales integrales en sistemas modulares.

Centralmente automatizados para optimizar su operacin y admi-nistracin en forma elctrica.

Altamente eficientes para minimizar el uso de la energa. Altamente seguros y confortables, que respeten las normas tec-

nolgicas.

2.2. Concepto general

Un edificio inteligente es aquel que proporciona un ambiente de trabajo pro-ductivo y eficiente, a travs de la optimizacin de sus cuatro elementos bsicos:

Estructura (civil). Sistemas. Servicios. Gerencia.

Y de las interacciones entre ellos.

29

Edificio inteligente

Desde el enfoque de la comunicacin:

Aquel que contiene una infraestructura con una redde comunicacin de alto nivel, diseada para manejarinformacin que afecta la vida diaria de los emplea-dos.

2.3. Finalidad del edificio inteligente

Incrementar la productividad en un ambiente confortable, saluda-ble y seguro.

Proporcionar mayor flexibilidad para responder a los cambios ori-ginados por los negocios.

Facilitar la operacin con tecnologa transparente al usuario. Tener menos costo de operacin y mayor vida til.


Fig. 1.3. Edificio inteligente.

3. CARACTERSTICAS FUNDAMENTALES

Flexibilidad: edificio altamente adaptable (a bajo costo) para aceptarlos continuos cambios tecnolgicos.

Integracin: edificio centralmente automatizado para optimizar suoperacin y administracin.

Seguridad: altamente seguro y confortable para sus ocupantes.

Ahorro de energa y agua: altamente eficiente en el uso de la energay el agua.

3.1. Flexibilidad del edificio

Para que un edificio pueda considerarse flexible, es necesario prever lo si-guiente:

Estructura

Es la que tiene un mayor ciclo de vida, entre 50 y 60 aos. Aqu se incluyen to-dos los elementos ampliamente conocidos por todos nosotros, pero para darlemayor flexibilidad al edificio ser necesario prever plafones registrables ytransitables, ductos adicionales para comunicaciones, cuartos de equipos decontrol o comunicaciones en aquellas reas que as lo justifiquen, espaciopara colocar piso falso, o analizar la orientacin de la estructura para apro-

31

vechar la luz del sol, y todo aquello que permita darle mayor flexibilidad aledificio.

Servicios

Aqu se incluyen todos los sistemas que van dentro del caparazn y que ge-neralmente son elementos tecnolgicos, cuyo ciclo de vida es entre 15 y 20aos, como sistemas electrnicos y elctricos; de aire acondicionado y calefac-cin; hidrulicos y sanitarios; elevadores y escaleras elctricas; telecomunica-ciones e informtica; control y seguridad, etctera.

Acabados

El tiempo de vida de stos es entre 10 y 15 aos. Comprende aquellos elemen-tos de carcter superficial, acabados de pisos, muros, techos, divisiones, etctera.

3.2. Integracin de servicios

El concepto de la integracin de servicios no es nuevo en la construccin deedificios. Desde hace algunos aos ya se hablaba de este concepto sin ningnxito, pero a raz del desarrollo de la tecnologa en los campos del control,cmputo y telecomunicaciones, ha tomado una mayor importancia, hastavolverse fundamental en los llamados edificios inteligentes. Todos los servi-cios que existen dentro de un edificio se pueden incluir en cualquiera de lassiguientes reas:

Proteccin. Seguridad. Administracin. Ahorro de energa. Servicios bsicos (agua, energa elctrica, telecomunicaciones).

Todas estas reas al establecer un sistema de control bsico quedanintegradas a travs de la automatizacin (figura 1.4).


3.3. Seguridad

La seguridad es un aspecto fundamental en el diseo de un edificio inteligen-te, esto implica que la propuesta arquitectnica es vital, incluyendo equiposcontra incendios, rutas de escape para estos tipos de siniestros y otros comosismos, que permitan a sus usuarios sobrevivir ante una contingencia; peroespecialmente en el diseo se debe considerar que el edificio es seguro inde-pendientemente de todas las ventajas tecnolgicas, de tal manera que se puedatrabajar a gusto y producir ms el usuario.

Adems dentro de este concepto general de seguridad se debe incluir laseguridad patrimonial, incluyendo todos los adelantos tecnolgicos para el


Fig. 1.4. Esquema de la integracin de servicios.

AHORRO DE ENERGA

CONTROLSEGURIDAD

INTEGRACINDE SERVICIOS

PROTECCIN ADMINISTRACIN

SISTEMASPARA OPERACIN

control de acceso, desplazamiento interno del personal; cuidado y vigilanciadel inmueble contra el crimen; as como la seguridad en el proceso de la ad-ministracin de la comunicacin (informtica), entre otros.

3.4. Ahorro de energa y agua

Con el sistema bsico de control en el edificio, realizar un ahorro de consumode energa est prcticamente implcito, ya que los equipos sern programa-dos para que operen en situaciones de mximo rendimiento, lo cual se ver re-flejado en un ahorro de fuerza laboral, puesto que la productividad se vermejorada al integrar todo el control bajo un mismo sistema o programa (soft-ware). Asimismo, con la automatizacin de la instalacin hidrosanitaria selograr un sustancial ahorro de agua.

Las posibilidades de un sistema de administracin con ahorro de energay agua son mltiples.

Cabe mencionar las siguientes:

Zonificacin de la climatizacin. Intercambio de calor entre zonas, inclusive con el exterior. Uso activo o pasivo de la energa solar. Control automtico y centralizado de la iluminacin. Control de horarios para el funcionamiento de equipo. Control de ascensores. Programa emergente en puntos crticos de demandas. Automatizacin del uso del agua en los muebles sanitarios. Automatizacin de la red de distribucin del agua. Reciclado de aguas residuales.


4. ELEMENTOS DE LOS EDIFICIOS INTELIGENTES

Un edificio inteligente est diseado para optimizar los siguientes cuatro ele-mentos:

Estructura del edificio. Sistemas del edificio. Servicios del edificio. Administracin del edificio.

Los cuatro elementos anteriores se interrelacionan entre ellos, como se mues-tra en la siguiente figura:

Fig. 1.5.

35

4.1. Estructura

La estructura inteligente tiene como objetivo, incrementar la seguridad de losocupantes, aumentar la comodidad, lograr una mayor eficiencia en la energay una mayor adaptabilidad a los cambios fsicos que se consideran dentro dela estructura; los cuales son:

Elevamiento de espacios (altura del piso a techos, pisos falsos y pla-fones).

Tratamiento de ventanas. Closets de cableados y canalizaciones. Materiales a prueba de fuego (cortinas y acabados). Mobiliario modular.

Estos elementos de la estructura se enfocan al ahorro de energa, carga y ma-nejo adecuado de las redes de cableado.

Sistemas de pisos elevados

El sistema de pisos elevados en la automatizacin de la oficina es la solucinprctica y elegante, sin importar el tamao del rea, pequea o grande, por-que las conexiones estarn siempre donde el equipo las requiera como:computadoras personales, impresoras, salidas de datos (rosetas), telfonos,copiadoras y otros, por lo que se considera un elemento importante en laautomatizacin de la oficina ya que facilita los cableados para alimentar oconectar los equipos (figura 1.6 y 1.7).

Sistema de mobiliario modular

Es el complemento de la oficina automatizada en el edificio inteligente. Elmobiliario se puede cambiar diario si as se requiere, por lo que es necesariopensar en muebles modulares, desarmables y con la posibilidad de alojar ins-talaciones en su interior.

Por lo anterior, podemos concluir que un edificio lleva la etiqueta de fle-xible si estos cuatro elementos son independientes cada uno entre s, es decir,si es necesario realizar un cambio en los servicios no se debe efectuar ningu-



Fig. 1.6. Aspecto de piso elevado.

Placa

Travesao Empaquede tierra

Pedestal de aluminio

Fig. 1.7. Detalle de acabados del piso elevado.

na modificacin en la estructura o con mayor razn, si se requiere realizar unaredistribucin del rea no se deber realizar ninguna modificacin en los ser-vicios. El caso ms comn en edificios convencionales sucede cuando se quie-re cambiar de oficinas, ya que se tiene que recablear el telfono y muchasveces, si se manejan datos, hacer nuevos ductos para el equipo de cmputo, yresulta muy costosa la reubicacin (figura 1.8).


Fig. 1.8. Aspectos de una oficina en un edificio inteligente.

4.2. Sistemas para operacin del edificio inteligente desde el puntode vista para su operacin

Los sistemas considerados dentro de un edificio inteligente desde el punto devista para su operacin son:

De servicios

Sistema hidrosanitario. Sistema de aire acondicionado, calefaccin y ventilacin. Sistema de transporte interno. Sistema de iluminacin. Sistema de energa elctrica.

De seguridad y proteccin

Sistema contra incendio. Sistema para control de acceso y vigilancia.

De comunicaciones

Instalacin telefnica. Red de datos. Teleproceso.

De control y automatizacin

Control de la seguridad. Automatizacin y operacin de los sistemas de servicio. Monitoreo. Ahorro de energa.

Al considerar estos sistemas se acota la importancia de contar con unared de cableado lgico que se adapte a las necesidades presentes y futuras.


SISTEMAS DE SERVICIOS

El sistema de servicios es aquel que integra las instalaciones que se aplican yutilizan dentro del edificio inteligente para obtener los servicios primordialescon que opera, como el suministro y distribucin de energa elctrica; sumi-nistro y distribucin de agua potable; control, manejo y reciclado de las des-cargas de aguas negras y jabonosas; la iluminacin y el confort adecuadospara una mayor productividad.

El diseo de todas estas instalaciones a diferencia de un edificio normalsern altamente automatizadas para efectuar su monitoreo, abatir costo en elmantenimiento y lograr el ahorro de energa.

Las instalaciones que integran el sistema de servicio son:

Elctrica. Sanitaria. Hidrulica. De aire acondicionado y de calefaccin. De ventilacin. Iluminacin o alumbrado inteligente, entre otras.

Las cuales se tratan en particular en las unidades III, IV y VI; excepto la insta-lacin elctrica, que no es tema de este texto, a continuacin se presentanaspectos generales sobre esta instalacin.

EL SISTEMA ELCTRICO

Sin ahondar en este tema, pues no es la finalidad del texto, pero s es conve-niente indicar en forma general cules elementos deben integrar el sistema elc-trico de un edificio inteligente independientemente de los convencionales y yaconocidos; principalmente deben incluirse los que a continuacin se muestran:

Fuente de energa

Doble acometida: a efecto de garantizar la continuidad del servicio de energaelctrica normal, se recomienda proyectar una doble acometida (sistema pri-


mario selectivo de energa porque proporciona dos fuentes de energa en ellado primario, con lo cual se prev mayor seguridad al sistema secundario)pero de dos diferentes circuitos de la compaa suministradora, de tal formasi se presenta una interrupcin en el circuito alimentador normal porcualquier razn, inmediatamente se efecta la transferencia al segundo cir-cuito a travs de un equipo de transferencia de energa (transfer) y con esto semantiene la continuidad del servicio de energa elctrica al inmueble porparte de la fuente principal de energa.

Subestacin

Tipo de subestacin unitaria, equipada adicionalmente con equipo de protec-cin y medicin con equipos de tecnologa de punta, como son relevadores deproteccin contra falla a tierra y medicin de las magnitudes elctricas pri-mordiales: tensin, corriente de fase, frecuencia, potencia y energa (figura 1.9).

Energa de respaldo

En un edificio inteligente no se puede soslayar una fuente de energa que res-palde a la principal para situaciones emergentes, por esto se deber contar conuna planta de energa elctrica en servicio de emergencia.


Fig. 1.9. Subestacin compacta (cortesa SQUARED).

La capacidad de sta ser seleccionada en funcin de los criterios queestablezcan la gerencia y el personal de mantenimiento; normalmente se con-sidera la alimentacin a elevadores, alumbrado de emergencias, equipo de lacentral de servicios (casa de mquinas), salas de cmputo, todo lo relaciona-do con informtica y los equipos de comunicacin, entre algunos otros.

Este equipo debe contar con material de transferencia automtica paraque su arranque precisamente sea en automtico, cuando falta la energa elc-trica de la compaa suministradora (figura 1.10).

Tambin como energa de respaldo hoy es aceptado en el edificiointeligente el servicio de:

Energa ininterrumpida

Conocido como equipos de UPS, particularmente para servir al equipo deinformtica, faxes y equipo de comunicacin (PBX). Es conveniente que aligual que una subestacin o planta de emergencia; este equipo requiera deespacio y banco de bateras y por el peso que representa tambin deba consi-derarse en el diseo estructural del edificio (figura 1.11).


Fig. 1.10. Planta elctrica de emergencia.

ESQUEMA DEL SISTEMA ELCTRICO EN UN EDIFICIO INTELIGENTE

Donde:

1. Equipo de transferencia automtico.2. Subestacin elctrica.


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Fig. 1.11. Equipo de energa ininterrumpible.

3. Tablero general de distribucin inteligente.4. Planta de energa elctrica en servicio de emergencia.5. Unidad de energa ininterrumpible.6. Motobomba de emergencia.

El sistema es alimentado con dos fuentes de energa elctrica a travs de doscircuitos de la compaa suministradora los cuales se operan mediante unequipo de transferencia (transfer); adems cuenta con energa de respaldo pormedio de una planta de energa elctrica (motor de combustin) y las unida-des de UPS (energa ininterrumpible).

Distribucin de energa

Para la distribucin de la energa elctrica ser necesario contar con:

Tableros generales de distribucin

Este equipo adicionalmente debe contar para la interrupcin y proteccingeneral del sistema de baja tensin con interruptores electromagnticos, loscuales son de operacin automtica y, adems, con un mdulo de comuni-cacin para enlazarlos al PLC y de esta manera monitorear los diferentes pa-rmetros de energa elctrica y ajustar la calibracin de disparo; entre otrasfunciones.

El tablero general de distribucin se debe equipar con un monitor de cir-cuitos para la adquisicin de datos y control del sistema de baja tensin;algunos de los datos que se obtienen con este equipo son por ejemplo: lec-turas de demandas (corriente instantnea por fase pico, demanda de potenciareal, aparente); lecturas de energa (energa acumulada real, reactiva yaparente), lectura de medicin en tiempo real (frecuencia, factor de potencia,corriente por fase, tensin entre lneas, lnea neutro, temperatura). Comoestos equipos cuentan con un mdulo de comunicacin a PLC esto permite untotal monitoreo del sistema elctrico por parte de la gerencia del edificiointeligente. En este caso el PLC sirve como interfase entre tablero y sistema deadministracin del edificio (figuras 1.12 y 1.13).



-ONITORDECIRCUITOS

)NTERRUPTORAUTOMTICO

)NTERFASE

-ONITOREODEPARMETROS

4ABLEROGENERALDEDISTRIBUCININTELIGENTE

3ISTEMADEADMINISTRACIN

Fig. 1.12. Aplicacin del tablero general inteligente de distribucin.

Fig. 1.13. Tablero general de distribucininteligente del mercado nacional

(cortesa de SQUARED).

Tableros de alumbrado

Hoy en da existe una nueva generacin de tableros para controlar el alumbra-do en forma automtica; en el diseo de la instalacin elctrica de alumbradode un edificio inteligente, independientemente de los criterios para la auto-matizacin del alumbrado en reas especficas, se deben instalar este tipo detableros, los cuales permiten tener el control de las cargas de alumbrado quese encuentran conectadas en los circuitos derivados y son controladas por losinterruptores termomagnticos mediante una computadora a travs de unprograma especfico, y con esto efectuar la programacin del alumbrado portiempo y por entrada del personal; asimismo, esto hace posible el monitoreodel alumbrado. Estos tableros denominados inteligentes existen en el merca-do y estn equipados con actuadores (pequeos motores a 24V, C.D.) queoperan los interruptores termomagnticos y un mdulo de enlace a una com-putadora personal; y con programas especficos (software de monitoreo), esposible programarlos (figuras 1.14 y 1.15).


4ABLEROINTELIGENTEDEALUMBRADO

$ISPOSITIVODECONTROLO INTERFASE

#IRCUITOALUMBRADOLOBBYPASILLOS

3ISTEMASEGURIDAD

#IRCUITOALUMBRADOLOBBYYSALAS

)NTERRUPTORDETEMPORIZADO

&OTOCELDACONTROL

%NLACEPLANTAEMERGENCIA

#IRCUITOALUMBRADOESTACIONAMIENTOS

#IRCUITOALUMBRADOEXTERIOR

Fig. 1.14. Sistema de administracin.

EL SISTEMA DE TRANSPORTE INTERNO

Los sistemas de transporte interno en el edificio inteligente se integran bsi-camente por elevadores (transporte vertical), escaleras elctricas y bandastransportadoras; pero hay casos donde se incluye transporte neumtico paraenvo de documentacin en cpsulas, el cual a pesar de su flexibilidad en lainstalacin e impacto energtico, no ha tenido una total aceptacin para quesea una aplicacin general en todos los inmuebles (figura 1.16).


Fig. 1.15. Tablero de alumbrado inteligente delmercado nacional (cortesa de SQUARED).

Fig. 1.16. Escaleras electromecnicas.

Los elevadores con la tecnologa de la automatizacin, han evolucionadoa tal grado que se consideran con su propia inteligencia, sin embargo, re-quieren estar interconectados al sistema central de automatizacin para sercontrolados en casos de emergencia o para control de acceso, y adems paraefectuar un monitoreo de stos.

Cuando se habla de funcionalidad en un inmueble para oficinas, se debeconsiderar, en la etapa de diseo, el nmero de elevadores necesarios parauna atencin correcta del trfico en el edificio, por esta razn a efecto de queel lector tenga una idea de los aspectos conceptuales durante el diseo de equi-pamiento del transporte vertical para un edificio inteligente, se mencionan acontinuacin tres:

Definicin de las caractersticas primordiales.

Determinacin de las funciones propias y aquellas entrelazadas a lared del edificio.

Mantenimiento.


Fig. 1.17. Cabinas de elevador.

Definicin de las caractersticas primordiales

Un equipo de transporte vertical es un conjunto de funciones, cuyas carac-tersticas principales son:

Capacidad Velocidad Nmero de elevadores

Capacidad: para su determinacin es importante la estimacin adecuada delnmero de usuarios total del edificio. Una regla general es considerar 10 m

2

de superficie utilizable por persona. Pero tambin es conveniente considerarla normatividad en cuestin; sta seala que los elevadores desalojen ciertoporcentaje del nmero total de usuarios en un intervalo de tiempo, para noexponer la seguridad del usuario.

Este criterio de capacidad tambin debe ser aplicado en las escaleraselectromecnicas y bandas.

Velocidad: la velocidad est en funcin de la capacidad de respuesta deseadapara atender la llamada. Por ejemplo en ms de una ocasin hemos tenidoque esperar un rato para abordar el elevador; esto puede ser porque la veloci-dad con que cuenta no es la correcta.

Nmero de elevadores: esta caracterstica en combinacin con la velocidadpuede minimizar los tiempos de espera, en atencin a que un mayor nmerode elevadores garantiza una atencin ms rpida de las llamadas.

Determinacin de las funciones y aquellas entrelazadasa la red del edificio

Todo equipo de transporte vertical acta conforme a las funciones que sonprogramadas desde un principio, por ejemplo, retorno automtico a P.B. obien la ubicacin automtica en cierto piso del edificio.

A continuacin se enlistan algunas funciones:

1. Viaje directo a piso.2. Cancelacin de llamada.


3. Mando bomberos.4. Desactivacin de elevador.5. Servicio de emergencia.6. Acceso restringido.7. Operacin con planta de emergencia.8. Interruptor ssmico.9. Circuito cerrado de televisin.

10. Avisos orales.

Mantenimiento

Las fallas en los equipos de transporte vertical generalmente son espordicas,sin embargo, cuando stas ocurren debe tratarse de identificar la falla y repor-tarla al personal de mantenimiento especializado en elevadores. Normalmen-te el tiempo transcurrido entre la identificacin de una falla y la notificacinal personal especializado responsable de corregirlo, puede resultar muchoms del deseado; por consiguiente se deben proporcionar medidas de seguri-dad adicionales para los pasajeros, as como informarles de las medidas queen ese momento se estn tomando para su rescate.

Lo anterior conlleva a establecer en la etapa de diseo la programacinde una comunicacin entre la cabina y el centro local de servicio, en ambossentidos. En el mercado nacional hay empresas especializadas en el transportevertical y son capaces de ofrecer este servicio, pero adems se debe solicitar laimplementacin a efecto de minimizar dichos tiempos (tareas de reparacin):

Monitoreo permanente a travs de adquisicin de datos. Transmisin automtica de los datos al centro de servicio en el caso

de falla del equipo.

Todo esto es posible gracias a los beneficios de la automatizacin de losedificios inteligentes.


SISTEMA DE SEGURIDAD Y PROTECCIN

Dentro de la seguridad existen dos aspectos, la proteccin del patrimonio y laproteccin de las personas. Para ello se debe instalar un sistema integral deseguridad que abarque los propios requerimientos; stos podrn variar en eledificio en cuestin del pas o zona donde ste se ubique. Dentro de la seguri-dad se tiene:

Circuito cerrado de televisin. Vigilancia perimetral. Control de accesos. Control de rondas de vigilancia. Intercomunicacin de emergencia. Seguridad informtica, etctera.

Dentro de la proteccin relacionada con las personas y patrimonio deledificio, se destaca:

Detectores de movimiento ssmico. Deteccin de humo y fuego. Deteccin de fugas de agua. Monitoreo de equipo para la extincin de fuego. Red de rociadores. Absorcin automtica de humo. Sealizacin de salida de emergencia. Voceo de emergencia.

De stos, el sistema de proteccin se comenta en la unidad V con elproyecto de una red contra incendio.

El sistema de seguridad

Este sistema debe atender dos aspectos principales, los cuales son el control deacceso y su trnsito en el interior del inmueble; as como la vigilancia y super-visin del edificio.


Control de acceso

La seguridad patrimonial de un edificio inteligente, comienza con el controlde acceso del personal y de su desplazamiento interno; por esto el control deacceso tiene como finalidad controlar quin puede entrar a qu rea o local yen qu momento. Es decir, si se pasa por alto el control de acceso en funcindel espacio o del tiempo no se puede tener la garanta de un control de acce-so eficaz y confiable.


Fig. 1.18. Esquema del control para acceso y desplazamiento de usuariosen el edificio inteligente.

Control y

monitoreo

Lector bandamagntica

Impresora

Interfase

Lectorbiomtrico

Otras lectoras

Cdigo debarras

Teclados

Lectores deproximidad

Otras lectoras

Fotografas

Lectorbiomtrico

Sensores rupturade cristales

Actuadores de puertaspeatonales y vehiculares

Controldesplaza-

mientointerno

Ingresovisitas

Ingresoempleados

Usuariosedificio

En el control de acceso al edificio se presentan principalmente dos even-tos por controlar:

1. Control de ingreso del personala) Interno (empleados)b) Externo (visitas, proveedores, etc.)

2. Control de desplazamiento interno del personal

En el ingreso de personal se distinguen dos tipos: el personal que laboraen el edificio (empleados) y el personal externo, que son personas que visitanal edificio para efectuar diferentes actividades y su presencia es temporal.

Por esta razn, al momento de instalar el sistema de seguridad para elcontrol de acceso, se debe aplicar en particular una solucin para cada tipo deingreso del personal.

En la actualidad, normalmente cualquier punto que pueda asegurarsecon una cerradura es susceptible de ser controlado con un sistema electrni-co, de manera que garantice el ingreso slo a las personas autorizadas a lasreas controladas (espacios) en el horario establecido (tiempo).

El punto dbil de una cerradura siempre ser la llave; esto significa queuna llave puede ser fcilmente duplicada, perdida o robada; lo cual implica ungran riesgo de perder el control de quien entra a las reas restringidas.

Un sistema electrnico de control de acceso es una alternativa de solu-cin confiable, para este caso, pues cada persona recibe una tarjeta o un cdi-go el cual restringir su acceso a reas controladas o que se desean controlar.Con este sistema, si una tarjeta es perdida o robada o un cdigo deja de serconfiable, basta con darlo de baja del sistema y dar de alta el nuevo cdigo, locual garantiza la seguridad en el inmueble.

Tipos de tarjetas y lectores de tarjeta

Los elementos que sustituyen a la llave y cerradura tradicional son las tarjetascodificadas y su lector correspondiente. Actualmente existen en el mercadodiferentes opciones en cuanto a tipos de tarjetas y lectores, pero las ms co-munes son las siguientes:


Efecto Wiegand. Banda magntica. Tarjetas y lectores de proximidad. Cdigo de barras. Teclados. Lectores biomtricos.

Cada aplicacin es distinta para cada evento en el control de acceso, porlo que es importante elegir adecuadamente la tecnologa, pues cada una repre-senta una solucin ideal para cada caso; pero tambin, de no hacerse correc-tamente, puede resultar totalmente inadecuada por costo y funcionalidad.

En resumen, un sistema electrnico de control de acceso ofrece los bene-ficios siguientes:

Incremento en la seguridad. Disminucin de costos. Posibilidades de generar reportes.


Fig. 1.19. Control de acceso: lector biomtrico y tarjeta de banda magntica.

y sus aplicaciones tpicas son:

Control de acceso al edificio. Control interno de las visitas. Control en reas restringidas por:

a) horariob) da de la semanac) fecha

Adems si se enlaza (interfase) al sistema administrativo se puede trans-ferir informacin al programa de nminas como:

Faltas y retardos del personal. Contabilizacin de comidas. Elaborar reportes y estadsticas.

Este sistema lgicamente se debe manejar con una computadora perso-nal, pues con el uso de este equipo se facilita la operacin del sistema de con-trol de acceso.


Fig. 1.20. Fotografas de control de acceso al edificio.

Vigilancia

Otro aspecto de la seguridad en el edificio es la vigilancia y la supervisin. Unsistema de seguridad se instala por necesidad de tener vigilancia en lugaresdonde las reas por cubrir son bastantes extensas o bien por ser una rea deriesgo para la integridad de personas o para aviso de cualquier eventualidad.

Los sistemas de seguridad pueden ser tradicionales; con guardias de se-guridad destacados en los puntos que se desea vigilar o proteger dentro deledificio inteligente; esto implica una nmina de personal exclusiva y especialpara las funciones de vigilancia y proteccin con un alto costo para la admi-nistracin del inmueble.

Circuito cerrado de televisin (CCTV)

El circuito cerrado de televisin es la solucin para eliminar las cuadrillas des-tacadas a efectuar las tareas de vigilancia y proteccin y, lograr el abatimiento


Cmaras Secuenciador Videograbadoras

Multiplexor

Monitores

Fig. 1.21. Esquema para vigilancia y supervisin a travs de un CCTVen el edificio inteligente.

Sensores demovimiento

de costos en la administracin del edificio, pues este sistema permite una vigi-lancia y supervisin eficaz multipunto del personal, reas e instalaciones;adems es til en la aclaracin de fraudes y cualquier otro tipo de siniestroscon la grabacin de eventos.

La aplicacin de un sistema de CCTV, permite cumplir con las finalidadessiguientes:

Seguridad preventiva para la integridad del personal usuario y res-guardo de los valores del inmueble.

Herramienta para el personal de seguridad. Grabacin de imgenes en funcin de eventos. Abatimiento de costos en la vigilancia y supervisin.

Un CCTV, bsico estar formado por un grupo de cmaras de tv, dispuestas enlas reas o puntos que se desean vigilar, un multiplexor, una videograbadoray un monitor. Este sistema de CCTV, se ilustra a continuacin.


Fig. 1.22. Esquema de un CCTV bsico.

Cmara 1 Cmara 2 Cmara 3 Cmara 4

Videograbadora

Multiplexor

Monitor

En este CCTV, la imagen es captada por cualesquiera de las cmaras instaladasen el interior o exterior del edificio, y pueden ser visualizadas en la pantalla demonitoreo; adems el usuario puede grabar los eventos con la videograba-dora.

Un sistema ms completo de CCTV, es aquel que incluye sensores y alar-mas; el cual es controlado y monitoreado por una PC, como el que se presen-ta en la figura 1.23.

Este sistema controlado y monitoreado a travs de una computadora per-sonal satisface la necesidad del usuario en las zonas o reas por supervisar yvigilar el edificio inteligente, en el grabado de imgenes y datos para unasupervisin remota, la cual se efecta a travs de Internet, Red Lan o lneatelefnica especfica para este servicio.


Fig. 1.23. Sistema tpico de CCTV para monitoreo remoto.

Sensor 1

Sensor 2

Sensor 3

Sensor 4

Cmara 1

Cmara 2

Cmara 3

Cmara 4

Monitor

Cuarto de vigilancia

Sistema de administracin

Acceso a travs de Internet,LAN o lnea telefnica

Videograbadora digitalinteligente

Impresora

Sirena

Lmpara dealarma

La aplicacin de sensores o la integracin de stos es porque un sistemade seguridad se concibe por reas o zonas por proteger, por lo cual una mismarea puede tener diferentes tipos de sensores; por ejemplo, sensores de rup-tura de cristal o sensores infrarrojos de movimiento para detectar presenciade individuos.

Estos dispositivos se pueden instalar o asignar a las reas que se deseanproteger; por ejemplo, en puertas de acceso o ventanas de oficinas, las cualesse monitorean cuando ocurre una condicin de alarma.

Lgicamente este sistema de CCTV, se debe operar con un software espec-fico (vase figura 1.23), que efecte las funciones siguientes:

Monitoreo y grabacin. Reproduccin de imgenes. Bsqueda y control remoto por Internet y otro medio. Diversidad en despliegue de pantalla (una o ms imgenes). Deteccin de movimiento programable. Impresin de reportes. Entre otras que se deseen programar.

Sistema de comunicacin

Los sistemas de comunicaciones deben ser parte de un edificio inteligente ytienen como funcin desviar y pasar la comunicacin de voz y de datos den-tro del edificio, y la conectan (la comunicacin) a otros sistemas fuera del edi-ficio.

Los sistemas de comunicacin de muchos edificios modernos usan unarama de intercambio automtico privado, tambin conocido como contro-lador de switcheo de datos (PBX) y funciona como unidad procesadora centralde la oficina. Este controlador de switcheo de datos (PBX) es capaz de transmi-tir tanto voz como datos usando seales digitales a travs de alambres tele-fnicos convencionales o de fibra ptica y el lugar donde se instala el PBX esconocido como SITE (sitio).


Comunicaciones telefnicas

Las funciones tpicas del PBX que proporcionan para comunicacin telefnicason:

Acceso a portadores de larga distancia mltiple dentro del edificio. Registro detallado de todas las llamadas que entran y salen. Marcado abreviado. Envo y transferencia automtica de llamadas. Centros de mensajes.

Transferencia de datos

En el rea de transferencia de datos el PBX puede funcionar como:

Red de rea local de baja velocidad para estacin de datos. Salida de una red de rea local especfica. Suministrar acceso a base de datos externos como texto remoto y

videotexto interactivo.

Un sistema de telecomunicaciones tpico para un edificio inteligente


Fig. 1.24. Elementos principales de un CCTV.

Cmara

SensorMonitor

Videograbadora Multiplexor

cuenta con un PBX, antena de microondas y en el interior del edificio enlazaelementos como telfonos, computadoras personales, red de datos de rea lo-cal, como se muestra en la figura 1.26.

La integracin de los servicios del edificio inteligente se logra a travs delPBX, figura 1.25, enlazando el sistema de telecomunicaciones con el sistema deadministracin del edificio y el sistema de administracin de informacin(Red de datos).


Fig. 1.25. Controlador de switcheode voz y datos (PBX).

Telecomunicaciones


Fig. 1.26. Ejemplo tpico de comunicacin en un edificio inteligente.

Servidor

Telfono

Telfono

Satlite o antenade microondas

Computadorapersonal

Computadorapersonal

Telfono

Red de rea local

Al sistema deadministracin

del edificio

A la compaa localde telfonos portadores de

larga distancia mltiplesy fuentes de datos

Sistema de control y automatizacin

El sistema de control y automatizacin en el edifico inteligente tiene comoobjetivo automatizar los diferentes sistemas que intervienen para su opera-cin, seguridad y su administracin, para que permita supervisar y monito-rear la operacin y el estado de las distintas instalaciones que intervienen enlos sistemas y actuar o funcionar de acuerdo con lo propuesto en el diseodel programa (software), evitar fallas dentro del funcionamiento de stas;asimismo, ser responsable de los distintos grados de comodidad y de llevarlas estadsticas de mantenimiento para cada equipo eliminando as las gran-des cuadrillas de personal para tener en funcionamiento todas las instalacio-nes, como por ejemplo:

Instalacin elctrica. Instalacin de aire acondicionado y ventilacin. Instalacin hidrosanitaria. Elevadores y escaleras elctricas. Accesos al edificio. Sistemas de alumbrado. Vigilancia perimetral. Sistema contra incendio, etctera.

Un sistema bsico de control y automatizacin es el que se representa enforma esquemtica en la figura 1.3; donde su utiliza el controlador lgico pro-gramable (PLC) para enlazar los diferentes sistemas de operacin en un edifi-cio inteligente y un computador (ordenador) personal para monitorear lasdiferentes operaciones y funciones de stos, as como para imprimir losreportes deseados, todo en funcin del programa o software diseado e insta-lado previamente (figura 1.27).

Este sistema se trata en detalle, en la siguiente unidad.

4.3. Los servicios del edificio

Adems de los sistemas antes mencionados para su funcionamiento, el con-cepto de edificio inteligente debe de contar con servicios como:


Voz, datos y videocomunicaciones. Automatizacin de los transportes internos como elevadores, esca-

leras y pasillos. Comparticin de salas de junta. Operacin fuera de horario o bien, operacin en horarios extraor-

dinarios. Estacionamiento.

Estos servicios se enfocan al ahorro de energa, carga y manejo adecuadode las redes de cableado.


Sistemahidrosanitario

Sistema de aire acondicionadoy calefaccin

Sistemade proteccin

Sistemade seguridad

Sistema decomunicaciones

Servicios deledificio

Dispositivosde control

PLC

MonitoreoSistemaelctrico

Fig. 1.27. Esquema del sistema de control y automatizacin para los sistemasde operacin en el edificio inteligente.

La red de datos para la administracin de la informacin

Un sistema de administracin de informacin incluye la automatizacin de laoficina y el equipo de procesamiento electrnico de datos. La automatizacinde la oficina normalmente incluye:

Iluminacin inteligente. Comunicacin interoficinal (correo electrnico). Produccin-reproduccin de documentos (procesamiento de

palabras). Archivo electrnico de datos.

Generalmente este ltimo se refiere a la conservacin de registros encomputadora, administracin de base de datos y anlisis de hojas de clculo.

Para lograr la automatizacin del proceso de la administracin, de lainformacin y de los equipos que intervienen, se utilizan redes que se hanvuelto muy comunes, porque facilitan la comunicacin y permiten una efi-ciente administracin de la informacin, como la recuperacin de datos,material escrito, y/o funciones de palabra y otras tareas.

Las redes de rea local (LAN), se estn instalando cada vez ms y estnintegradas por computadoras, fax, impresoras y estaciones de trabajo quepueden funcionar independientemente o compartiendo datos y equipo pe-rifrico con otros, como se muestra en la figura 1.28 y forman parte del con-cepto edificio inteligente.

4. 4. Administracin del edificio

Dentro del sistema de administracin de un edificio inteligente se consideranlos:

Sistemas de control y automatizacin. Mantenimiento de la propiedad o inmueble. Operacin de los sistemas bsicos. Mantenimiento de los sistemas. Reporte de energa y eficiencia. Monitoreo de los sistemas.



Fax

Procesadorde palabras

Procesadorde palabras

ComputadoraMarco principal

Computadorapersonal

Otrasestaciones y

redes de datosdentro y fuera

del lugar

Computadorapersonal

Impresora

Impresora

Servidor

RED DE DATOS LOCAL

Fig. 1.28. Informtica.

5. ESQUEMA CONCEPTUAL DEL EDIFICIO INTELIGENTE

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NTILACIN

EXTRACCINENESTA

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IENTO

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ASDECO

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IENTO

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BLANCAPG. 68

6. EJERCICIO

Pensemos que un empresario tiene inquietud de construir un inmueble ysolicita algunas recomendaciones generales sobre edificios inteligentes. Qurecomendaciones hara usted?

Un mtodo para establecer algunas recomendaciones sera plantearsepreguntas y respuestas como a continuacin se presentan:

1. Un edificio inteligente es garanta contra la obsolescencia de una inversininmobiliaria?

Respuesta:S, porque un edificio inteligente es la respuesta a nuevos conceptos enespacio para oficinas, ya que eficienta y humaniza; adems un edificiointeligente es la respuesta mejor y a menor costo a las necesidades de losusuarios, son ms rentables y ms fciles de comercializar.

2. Qu aspectos recomendara tomar en cuenta para su diseo?

Respuesta:

I. Los elementos de un edificio inteligente: Estructura fsica del edificio. Sistemas del edificio. Servicios del edificio. Administracin del edificio.

69

II. De funcionalidad:

Flexibilidad para aceptar continuos cambios. Integracin de los servicios. Ahorro de energa. Ahorro de agua. Automatizacin de los sistemas para operar el edificio. Automatizacin de los servicios generales. Seguridad y proteccin. Control centralizado.

3. De los sistemas de servicios para la operacin del edificio inteligente encules recomendara su automatizacin?

Respuesta:A efecto de no caer en una sofisticacin en el control, se recomendaraautomatizar principalmente:

El sistema del aire acondicionado. El sistema hidrosanitario. La iluminacin. La red contra incendio. El sistema de seguridad y vigilancia. El sistema de comunicaciones. Servicios generales, como transporte interno, estacionamientos, ho-

rarios extraordinarios, la red de voz y datos, entre otros.

Todo esto con la finalidad de lograr una integracin de servicios, ahorrode energa y agua.

4. Qu tipos de dispositivos recomendara utilizar para lograr el control y laautomatizacin?


Respuesta:Para los dispositivos de control, el controlador lgico programable y paralograr la automatizacin un programa especfico con una computadora.

5. Cul tipo de control recomendara aplicar?

Respuesta:Un tipo de control centralizado, que permita la administracin de los di-ferentes tipos de sistemas que integran el concepto de edificio inteligente.

6. En aspectos de seguridad Cules recomendara?

Respuesta:I. Un sistema de vigilancia con circuito cerrado de televisin para la vigi-lancia externa, de los accesos al edificio y los estacionamientos.II. Control de acceso al edificio y en reas especiales como informtica,central de servicios, entre otras; utilizando cmara de televisin, lectoresde tarjeta, reconocimiento de iris, de huellas digitales y en el acceso al edi-ficio hasta detectores de metales, todos ellos monitoreados durante loshorarios de operacin del edificio.

7. Para la comunicacin de voz y datos dentro y fuera del edificio qu reco-mendara?

Respuesta:Un dispositivo de intercambio automtico privado, como es el controla-dor de switcheo de datos (PBX) y para el enlace externo un sistema de mi-croondas o bien lnea privada de la compaa telefnica. Esto ltimo setendra que evaluar desde un enfoque tcnico-econmico, considerando larenta de la lnea o lneas privadas contra la inversin inicial de la infraes-tructura de un sistema de microondas; para efectuar la factibilidad deenlace externo, se recomendara hacerlo con especialistas del rea de co-municaciones.


8. Se recomendara utilizar un sistema de piso elevado?

Respuesta:S, porque se ha demostrado que ste es el sistema ms eficiente para la dis-tribucin de los cables en las diferentes instalaciones de los sistemas quealojan un edificio inteligente. Adems de que facilita los cableados cuandose efectan cambios en las oficinas.

9. Adems de un edificio para oficinas, en cules otros aplicara el conceptode edificio inteligente?

Respuesta:El concepto aplica a otros inmuebles como:

Hoteles. Hospitales. Escuelas. Centros comerciales (haciendo nfasis en el control de energa,

incendios y la vigilancia). Entre otros.


UNIDAD II

PRINCIPIOS BSICOSDE CONTROL Y AUTOMATIZACIN;

SU APLICACIN EN EL EDIFICIO INTELIGENTE

Finalidades de la unidad

Una de las finalidades de esta unidad es proporcionar informacin bsicapara el diseo de los circuitos de control, por esto se presentan las funcionesde control y componentes empleados, como son dispositivos de mando;asimismo, la forma de representar estos circuitos para su desarrollo y com-prensin, sin pasar por alto la simbologa ms comnmente empleada.

En el rengln de la automatizacin se presenta informacin del controladorlgico programable PLC en su forma descriptiva, debido a que no es el propsitoprincipal de este libro ahondar en su diseo y programacin. nicamente se pre-tende que el lector tenga conocimiento general de ste para su aplicacin comosolucin a la automatizacin en las diferentes reas del edificio inteligente.

En esta unidad tambin se pretende que cualquier lector relacionado conel mercado del edificio inteligente, ya sea arquitecto, ingeniero o empresario,comprenda los fundamentos del control y la automatizacin dada la impor-tancia que tiene la aplicacin en este campo. En el caso del lector con conoci-mientos en la materia, estudiante o tcnico profesional stos le servirn paracomprender las diferentes aplicaciones de control que se presentan en loscaptulos siguientes del texto.

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Otra finalidad es identificar en cules reas o sistemas del edificio se tieneaplicacin del control y la automatizacin.


1. ANTECEDENTES DEL CONTROL ELCTRICO

Desde la aparicin del motor elctrico en la factora o industria como ele-mento clave en el suministro de la fuerza motriz para impulsar las mquinasutilizadas en los procesos industriales, la mquina con este cambio (el de mo-tor elctrico acoplado directamente) adquiri una nueva dimensin en elproceso; con esto se pudo enfrentar una demanda mayor de produccin, estecambio permiti realizar con mayor frecuencia y ms rpidamente los arran-ques y los paros de las mquinas, surgiendo as la necesidad de controlar elarranque y paro del motor elctrico, lo cual hizo posible introducir algunasoperaciones automticas.

Actualmente se han automatizado procesos completos y algunas plantasms evolucionadas incluyen la robotizacin de una o varias etapas del procesode produccin, por ejemplo, las armadoras de automviles y otras en el reade lcteos.

El funcionamiento automtico de una mquina se obtiene exclusivamentepor la accin del motor elctrico y el control de la mquina. En algunas oca-siones este control es totalmente elctrico y otras veces es una combinacin decontrol mecnico y elctrico (control electroneumtico); sin embargo, losprincipios bsicos que se aplican son los mismos.

La mquina moderna se integra en tres partes que es necesario conocer:la mquina propiamente dicha (ventilador, bomba, molino, etc.) que est pro-yectada para realizar una determinada tarea o un tipo de trabajo; el motor, elcual es seleccionado en funcin de la mquina como carga, ciclo de servicio ytipo de funcionamiento, y el sistema de control, que es el tema de inters portratar en esta unidad. La figura 2.1 muestra este concepto.

El sistema de control est supeditado a los requisitos y condiciones de fun-cionamiento del motor y de la mquina; si nicamente es necesario que la m-

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quina arranque durante un tiempo y se pare, el control puede ser un simpleinterruptor de palanca, pero si es menester que arranque, se pare durantealgunos segundos y luego repita el ciclo o bien realice algn otro tipo de fun-cin, entonces requerir varias unidades integradas de control.

Corolario:

Al incorporar el motor elctrico y acoplarlo directa-mente a la mquina que requiere fuerza motriz encualquier proceso industrial, nace simultneamente lanecesidad de controlar dicha mquina.


Motor

Mquina

Control

Fig. 2.1. Polipasto elctrico.

2. QU ES CONTROL?

Como al principio de este captulo se coment, es el propsito de presentarlos principios bsicos y de los componentes de control y explicar cmo debende asociarse para constituir los circuitos de control, por esto el primer cues-tionamiento es:

Qu es un control motor?

La palabra control significa, gobierno, mando, regulacin; de esta maneracuando se habla del control de un motor o mquina, se entiende como el go-bierno, mando o regulacin de las funciones del motor o mquina.

Definicin de control elctrico

En sistemas de control elctrico, se entiende como elcontrol de un motor, mquina o cualquier mecanismoreferido al mando o regulacin de las funciones dedicho motor, las cuales pueden ser arranque, paro, re-gulacin de velocidad o inversin de giro de marcha.

Cada elemento del equipo utilizado para controlar o mandar un motor se lellama componente de control y puede ser:

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Arrancador. Estacin de botones. Interruptor de dos o tres posiciones. Cualquier tipo de sensor. Lmparas pilotos indicadoras. Relevadores de contactos instantneos. Relevadores de tiempo (temporizadores). Contadores. Etctera.

Definicin de controlador

Un controlador elctrico es aquel dispositivo o grupode dispositivos que controlan o regulan las funcionesde un motor elctrico de manera predeterminada o enuna secuencia previamente determinada.


3. TIPOS DE CONTROL ELCTRICO

Existen tres tipos de control a conocer y son:

Control manual. Control semiautomtico. Control automtico.

Control manual

Es una forma de mando o regulacin del motor o mquina, que se ejecutamanualmente en el mismo lugar que se encuentra el dispositivo de control yla mquina que se desea controlar.

Un dispositivo de control manual sencillo y el ms conocido es el arran-cador manual para motores de potencia pequea a tensin nominal.

Fig. 2.2. Arrancador manual con palanca y arrancador manual con botn pulsador.

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El arrancador manual se utiliza cuando slo es necesaria la funcin depuesta en marcha y parada del motor. Este tipo de arrancador nos suministralas mismas funciones del control manual, adems, se caracteriza por la accinde un operador que debe mover una palanca en el caso del interruptor pul-sar un botn cuando el dispositivo es un arrancador manual (figura 2.2) paraque efecte cualquier cambio de las condiciones del funcionamiento de lamquina. Por ejemplo, en la figura 2.3 el operador, al pulsar el botn de arran-que, la bomba empezar a llenar con agua el tinaco y efectuar la parada conel botn de parar, en ese momento la bomba interrumpir el suministro deagua.

El control manual de una mquina con motor elctrico representado enforma esquemtica en la figura 2.3 tiene una representacin en un lenguajeescrito de control que es el diagrama lineal del circuito de control, de tal mane-ra que este tipo de control se representa en la figura 2.4.

NOTA: Se asume un motor trifsico, por esto se indica la proteccin de sobre-carga para dos fases.

El diagrama lineal de control de la figura 2.4 representa el control de laoperacin manual del llenado de agua de un tinaco a travs de una bomba, la


LNEAProteccin del circuito derivadode fuerza (interruptor)

Arrancadores

Botonespulsadores

Motorelctrico Bomba

Tinaco

AguaCisterna

Fig. 2.3. Representacin esquemtica del control manual de una mquina(bomba de agua).

cual se pone en funcionamiento al pulsar el botn arrancar, y cuando se lleneel tinaco la bomba se detiene al pulsar el botn parar, otra alternativa parahacer la misma operacin manual es utilizar un arrancador manual, como seobserva en el ejemplo siguiente:

UNIDAD II. PRINCIPIOS BSICOS DE CONTROL Y AUTOMATIZACIN81

Botonespulsadores

ArrancadorControlmanual

Operacin,arranque y

paro manual

OL

M1

M1

OL

N

arrancarAP

parar

L1

Caja moldeadadel arrancador electromagntico

Fig. 2.4. Diagrama lineal del control manual para una mquina con motor elctrico(bomba para agua) utilizando un arrancador electromagntico.

LNEAProteccin del circuito derivadode fuerza

Palancainterruptor

Arrancadormanual

Motorelctrico

Bomba

Tinaco

AguaCisternaMquina: Bomba para agua

Tubera conagua

Llenado

Tuberacon agua

Fig. 2.5. Diagrama esquemtico del control manual de la bomba para agua.

Obsrvese que en este ejemplo no hay botones pulsadores y la operacinmanual se efecta con el interruptor de palanca integrado al arrancador. staes la razn por la cual se conduce como arrancador manual.

Corolario:

Control manual:

Es una accin que se efecta en forma manual sobre lamquina o el motor elctrico con la intervencin dela mano del hombre.

Control semiautomtico

Este tipo de control utiliza los controladores denominados arrancadores elec-tromagnticos y dispositivos pilotos manuales como:

Pulsadores (botones de arranque y paro). Interruptores de maniobra (botn de hongo paro emergencia). Selectores dentro y afuera. Interruptores de lmite, nivel, etctera.


L1

M

Interruptor Arrancador Control Manual

Operacin manualarranque y paro

de la bomba

OL OL N

Fig. 2.6. Diagrama lineal de control manual, para llenado de un tinaco con agua,utilizando un arrancador manual.

La accin del control semiautomtico se da con los dispositivos pilotosque son accionados manualmente y el arrancador del motor o mquina, ac-tuados desde un lugar distante, cmodo y a la distancia requerida (figura 2.7);lo que no es posible con el control manual, que debe operarse en el mismolugar en el que est situado el motor y el arrancador.


LNEA Proteccin del circuito derivadode fuerza (interruptor)

Arrancadorelectromagntico

Motorelctrico Bomba

Tinaco

Agua

Agua

CisternaMquina: bomba para agua

Pulsadores remotos(estacin de botones)

Fig. 2.7. Representacin esquemtica de control semiautomtico en una mquina.

Estacin de botonesremota para

parar-arrancar

Arrancar en lugarde la mquina

Controlsemiautomtico

Operacin arranque yparo a control remoto

OL OL

N

M

M

AP

L1

Fig. 2.8. Diagrama de control semiautomtico.

Donde:

Botn parar

Botn arrancar

Bobina del arrancador (la letra M1 significa el nmero demotor que controla el arrancador)

Revelador de sobrecarga (proteccin contra sobrecarga)

Contacto de sello (contacto auxiliar del arrancador M1)

L1 Lnea

N Neutro

El diagrama lineal del control para este tipo se representa en la figura 2.4,donde se observa que el control es remoto a travs del dispositivo piloto, eneste caso, con una estacin de botones parar-arrancar.

Nota: El diagrama esquemtico de la figura 2.3 representa el ejemplo de con-trol semiautomtico de la bomba para agua en el llenado del tinaco.

En la figura 2.9 se representa otro ejemplo del control semiautomtico,en ste se instala un dispositivo piloto remoto en el tinaco que tiene la fun-


M1

M1

L1

N

cin de parar en forma automtica el llenado del recipiente y el arranque seefecta desde otro punto remoto con un dispositivo piloto selector dentro yfuera, efectuando una operacin manual.

El diagrama lineal de control para el ejemplo de la figura 2.9 se represen-ta en la forma siguiente:


LNEAProteccin del circuito derivadode fuerza (interruptor)

Arrancador

Mquina: bomba para agua

Motorelctrico Bomba

Tinaco

Agua

Agua

Dispositivopilotointerruptorde flotador

Cisterna

Selectordentro-fuera

remoto

Interruptor deflotador remoto Arrancador

Control semiautomtico

Operacin:arranque manual

y paro automtico

Fuera

Dentro ContactoNC

M1

OL OL

NL

Fig. 2.10. Diagrama lineal de control semiautomtico con dispositivos pilotos remotos.

Fig. 2.9. Representacin esquemtica del control semiautomticopara el llenado con agua de un tinaco.

Donde:

Selector de dos posiciones, dentro-fuera

Contacto normalmente cerrado del interruptor de flotador

Bobina del arrancador electromagntico

Revelador de sobrecarga

Lnea

Neutro

Caja moldeada que aloja a los dispositivos pilotos y arrancador.

En el diagrama lineal de control de la figura 2.10 el arranque se efectacon una operacin manual al accionar el selector de la posicin fuera a laposicin dentro, y la parada de la bomba se efecta con una operacinautomtica a travs del interruptor de flotador cuando el nivel de agua llegahasta la esfera ejerciendo presin por medio de una varilla que acta sobre elcontacto normalmente cerrado y con esta accin se abre el contacto inte-rrumpiendo el circuito de control y para la bomba.


M1

NC

E.T E.T

L

N

Obsrvese, muy independientemente hay una accin manual (arrancar labomba) y otra automtica (parar la bomba); la operacin integral del llenadocon agua del tinaco es semiautomtica.

Corolario:

Control semiautomtico:

Es la combinacin de una accin manual sobre unamquina o motor elctrico a travs de dispositivospilotos actuados desde un lugar distante al de la m-quina.

El control automtico ha sido estudiado por expertos los cuales ofrecendiferentes definiciones de ste, para efectos de este texto estableceremos elcontrol automtico de la siguiente manera:

Se entiende por control automtico a la comparacinde una seal de salida con una seal de entrada (refe-rencia) sin la intervencin de la mano del hombre.

En el caso de los motores el control automtico utiliza fundamental-mente un arrancador electromagntico cuyas funciones estn controladas poruno o ms dispositivos pilotos automticos a travs de los cuales se inicia laoperacin en forma automtica; pero generalmente para romper la inercia delsistema se inicia con una operacin manual.

Cuando en un circuito existe la combinacin de un dispositivo manualcon uno o ms dispositivos automticos, debe considerarse como controlautomtico. En particular el control automtico acta solo, sin la intervencinde la mano del hombre.


Para su estudio, algunos autores lo agrupan de la siguiente manera:

Control del orden de eventos. Control de variables fsicas.

El primero tiene gran aplicacin en el rea de robtica y esencialmente seda cuando se requiere programar una serie de acciones con secuencia prede-terminada para que se cumplan o sucedan los eventos deseados. En un edifi-cio inteligente, las escaleras elctricas, las bandas transportadoras y elevadoresson ejemplos de la aplicacin de este tipo de control automtico.

El control de variables fsicas se presenta cuando un sistema de controlmaneja variables fsicas como velocidad, temperatura, flujo, volumen, presinetc., y su aplicacin se encuentra en el control de procesos industriales. Este tipode control utiliza en su sistema diferentes tipos de sensores para control de lasvariables como temperatura (termostato), la presin (presostato) etctera.

La aplicacin de este tipo de control automtico en un edificio inteligentese encuentra en las instalaciones hidrosanitarias, de aire acondicionado yseguridad principalmente.

Un ejemplo de un sistema de control automtico del orden de cuentas esel llenado con agua de una cisterna, utilizando un interruptor de flotadorcomo dispositivo piloto, instalado en forma predeterminada como lo mues-tra la figura 2.11, el nivel alto y bajo es determinado por el brazo del interrup-tor del flotador como se observa en el esquema.


LNEA

Interruptor


Tubera paraagua

Tubera paraagua

Bomba conmotor elctrico

Cisterna

Nivel bajo

Nivel alto

Interruptorde flotador

Agua

Pozo profundo

Fig. 2.11. Representacin esquemtica de control automticopara el llenado de una cisterna.

Cuando la cisterna se descarga por el consumo de agua y llega al nivel bajodeterminado por el brazo del interruptor del flotador, en esta condicin el con-tacto normalmente abierto NC del flotador, conectado en serie con la bobinadel arrancador M se cierra y activa el circuito del control, ver figura 2.12;arrancando la bomba e iniciando el llenado o la reposicin de agua en la cis-terna.

En el momento de llegar el lquido al nivel alto, el brazo del flotador quesube con el nivel, abre el contacto normalmente cerrado NC, como conse-cuencia de la presin que ejerce el nivel de agua sobre la esfera del flotador yque se transmite a travs del brazo del flotador parando en forma automticala bomba. El contacto NC se conecta en serie con el contacto NA, ambos delinterruptor del flotador y adems con la bobina del arrancador electromag-ntico. Ntese que no hay intervencin de la mano del hombre, tanto en elarranque, como en la parada del motor; por lo que se tiene una operacinautomtica, para romper la inercia del sistema bastar energizar a travs delinterruptor.

El ejemplo anterior es un sistema de control automtico del orden deevento, la operacin de llenado es el evento a controlar en forma automtica.


Interruptor de flotador

nivel alto

Interruptor de flotador

nivel bajo


Controlautomtico

Operacinmanual

L1 NC NA

M

OL OL

BobinaN1Nivel alto

Fig. 2.12. Diagrama lineal de control automtico para el llenado de una cisternacon agua, utilizando un interruptor de flotador.

Corolario:

Control automtico:Es el control que acta solo, sin la intervencin delhombre; esto significa que las funciones estn contro-ladas por uno o ms dispositivos pilotos remotos, con-siguiendo con stos la operacin automtica.


4. SIMBOLOGA

En el lenguaje de control hay un grupo de smbolos bsicos que se aplicanpara el diseo del circuito de control; en este punto se representan los smbo-los ms comnmente empleados en los diagramas.

SMBOLO DESCRIPCIN

Representa un contacto normalmente abierto y es accio-nado automticamente.

Representa un contacto normalmente cerrado automti-camente.

Representa un contacto normalmente abierto, accionadonormalmente por un pulsador.

IDEM anterior pero normalmente cerrado.

Representa el contacto normalmente abierto de un inte-rruptor de palanca y su accionamiento es manual.

IDEM anterior, pero normalmente cerrado.

Representa el contacto normalmente abierto de un inte-rruptor de nivel de lquido, su accionamiento es autom-tico.

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SMBOLO DESCRIPCIN


Representa el contacto normalmente abierto de un inte-rruptor de presin o vaco, su accionamiento es auto-mtico.


Representa el contacto normalmente a

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