Instituto Tecnológico de Morelia

Domótica móvil con Raspberry pi y Wi-Fi.

Protocolo de investigación

Versión 5

Asesor: Rogelio Ferreira Escutia

Guillermo Mascote Mejía

Irving Román Soto Toriz

Aarón Bautista López

José Ricardo Hernández Torres

2. Planteamiento del problema

2.1 Contextualización del problema

Sistematizar los procesos y las actividades que se llevan a cabo en el hogar puede traer

grandes beneficios y tener el control de dichos procesos desde un dispositivo móvil puede

ser de gran utilidad, por una parte está el control de lo que sucede dentro del hogar y por

otra la mejora en la seguridad.

Desde los inicios de la domótica, invertir en esta tecnología para el control del hogar no era

muy común, principalmente por los altos costos del equipo, de instalación o de material

adicional. Actualmente resulta más fácil adquirir una computadora e instalar un sistema de

este tipo e implementando el dispositivo Raspberry simplifica aún más las cosas ya que

ahora se podrá tener los beneficios de un ordenador con un menor gasto de energía y por

supuesto un menor costo.

2.2 Definición del problema

La deficiente administración de la energía eléctrica es algo muy común que la mayoría de

las personas no toma en cuenta, tal vez por una mala educación, al no saber que

consecuencia trae el alto consumo, por falta de cultura del ahorro o simplemente por ocio.

Sea cual sea el motivo, el desperdicio de la energía eléctrica en los hogares es un problema

muy serio que debemos enfrentar y erradicar,

2.3 Delimitación del problema.

Con el uso de Raspberry pi en la domótica y con la ayuda de una aplicación móvil para

casas inteligentes, se cree que es posible disminuir el desperdicio de energía eléctrica en

los hogares.

2.4 Diagrama causa-efecto del alto desperdicio de energía eléctrica en los hogares

Mala arquitectura de las casas

2.5 Pregunta de investigación

¿Se podrá reducir el consumo de energía en los hogares implantando la domótica con el

Raspberry?

¿Implementar Raspberry será costoso?

¿Cuánto puedes ahorrar de consumo eléctrico implementando un sistema domótica con

Raspberry?

3. Justificación

Actualmente todos buscan reducir el costo de los procesos o su duración, se busca que sean

más eficientes y con un menor costo y menor desperdicio de materia prima, esto para

aprovechar los recursos de una mejor manera.

Alto desperdicio de energía eléctrica en los

hogares.

Pobre cultura de administración del consumo eléctrico en el hogar.

Fallas en la instalación eléctrica

Subsidio del gobierno federal la CFE

Todos sabemos que una gran parte de la energía eléctrica se desperdicia en varios sectores

de la sociedad, pero se debe reconocer que el uso irracional dentro de un hogar es una

fuente muy grande de desperdicio eléctrico y por ende un mal uso de los recurso

energéticos. Por tal motivo se debe implementar un mecanismo que ayude a reducir el

desperdicio de los recursos naturales en el hogar.

La domótica es una tecnología que nos permite controlar de manera remota objetos o

dispositivos con el objetivo de controlar las actividades del hogar, en un principio se

consideraba como un lujo, pero con el tiempo se le fue dando un enfoque diferente, por lo

cual ahora mediante el control de las actividades de una casa se busca contribuir con el

medio ambiente, reduciendo el mal uso de los recursos energéticos y mayor fuerza en el

desperdicio de la energía eléctrica. Y con Raspbarry esto es aún mejor, ya que para

controlar toda la instalación domótica se necesita de una ordenador que consume

aproximadamente 19.5v a 24v a diferencia de Raspberry que se abastece con tan solo 5 v.

4. Hipótesis

Se cree que con la implementación de la domótica en conjunto con el Raspberry pi puede

ahorrarse hasta una gran cantidad de la energía utilizada en las labores del hogar, esto se

piensa en base a estudios realizados por la asociación de domótica española, que estimó el

consumo de energía eléctrica de una familia en promedio. Mucha de esta energía que se

utiliza no se le da un buen uso, ya que se pierde mucha energía por los descuidos de los

habitantes por distintas razones, por falta de cultura y educación o simplemente por ocio,

no se tiene un buen control de los aparatos o dispositivos que utilizan energía eléctrica en el

hogar. Con la implementación de Raspberry pi y la domótica móvil se piensa que se

contrarrestará el desperdicio de energía y así consumir únicamente la que se necesita en las

labores del hogar.

5. Objetivos generales y específicos

Objetivo general

Disminuir el consumo de energía eléctrica en los hogares, con el dispositivo Raspberry Pi.

Objetivos específicos

Desarrollar una aplicación móvil funcional y sencilla, para el control de dispositivos del

hogar.

Implementar esta tecnología de manera que sea accesible para la mayoría de la población.

6. Marco teórico

En la actualidad el ahorro de energía y el cambio climático son temas muy relevantes, por

tal motivo se han implementado varias tecnologías para poder ayudar a contrarrestar los

efectos del cambio climático. Una de las tecnologías que nos permite el uso adecuado de

los recursos es la domótica. Domótica proviene de la palabra “demus” que quiere decir casa

y el sufijo “tica”, que en algunos casos se asocia con el final de palabras como Automática,

Robótica o Informática y hace referencia a la incorporación a la vivienda de un conjunto de

tecnologías informáticas y de comunicaciones que permiten gestionar y automatizar desde

un mismo sistema las diferentes instalaciones de uso cotidiano en una vivienda,

proporcionando una mejor calidad de vida a los usuarios de la misma y una mejor

conservación y cuidado de la casa. (Jimeno, 2010)

Como ya mencionamos anteriormente la domótica ya no solo está orientada hacia el confort

y seguridad del hogar, hoy en día a la domótica se le está dando un enfoque diferente, el

cual busca ayudar al medio ambiente. Incluso la asociación española de domótica ha

realizado estudios para demostrar los grandes beneficios que trae la domótica al medio

ambiente, y con eso busca que más personas instalen un sistema domótico en sus hogares.

Según estudios realizados por la asociación española de domótica, el uso de la domótica

tiene un gran beneficio para los hogares que implementen esta tecnología. El principal

objetivo de este estudio fue concientizar a la población sobre los beneficios de la

domótica, y el uso responsable de los recursos energéticos. Los estudios realizados por esta

asociación dieron como resultado muy buenos beneficios, tanto para el medio ambiente

como para la economía de los ciudadanos españoles. Según los estudios las familias

españolas consumen el 30% del consumo total de energía del país, de este 30 % de

consumo el 18% corresponde al consumo doméstico. (CEDOM, 2008)

En cuanto al consumo eléctrico, un hogar español consume 4000 KWh al año. Y el

consumo queda repartido de esta forma:

Reparto del consumo eléctrico doméstico (datos correspondientes al año 2005).

Las estimaciones de ahorro de energía en una casa que cuenta con una instalación de un

sistema domótico que permita gestionar de forma inteligente la iluminación y la

temperatura de una habitación de 20 m2 genera un ahorro de del 26. (Díaz, 2012)

consumo

cocina 3.8%iluminacion 11.6%agua calinte 11.9%calefaccion 27.9%electrodomesticos 42.9%aire acondicionado 2%

Según el estudio hecho por la asociación española de domótica al adaptar el nivel de

iluminación en función de la iluminación de la luz solar, al detectar presencia de personas

se apaguen o prenda las luces, el apagado o encendido de las luces exteriores en función de

la luz solar, nos brinda un gran ahorro de energía.

En la climatización se adapta la temperatura en función de la temperatura exterior, la hora

del día, la zona de la casa o la presencia de personas. También al detectar una ventana

abierta cuando la calefacción esté en uso avisará al usuario.

Otro estudio realizado por “inove hogares inteligentes con los siguientes datos de uso del

consumo de energía: calefacción consume el 49 % de la energía, iluminación el 28%, agua

caliente el 5 % (gracias al apoyo de los calentadores solares), y el 18% restante se los

reparten otro tipo de consumos como los ordenadores y electrodomésticos. La estimación

de ahorro de energía en la iluminación con las mismas medidas que en los estudios

mencionados con anterioridad, con el único plus de que en este estudio se le agregaron

bombillas de bajo consumo y bombillas de LED, el ahorro estimado fue de hasta un 70% en

el consumo de la iluminación. Lo mismo sucedió con la climatización, tomando las mismas

medidas que en el estudio de la asociación española de domótica, el ahorro fue de un 50%.

(Méndez, 2007)

Wi-Fi

Cuando hablamos de WiFi nos referimos a una de las tecnologías de comunicación

inalámbrica mediante ondas más utilizada hoy en día. WIFI, también llamada WLAN

(wireless lan, red inalámbrica) o estándar IEEE 802.11. WIFI no es una abreviatura

de Wireless Fidelity, simplemente es un nombre comercial.

En la actualidad podemos encontrarnos con dos tipos de comunicación WIFI:

802.11b, que emite a 11 Mb/seg, y

802.11g, más rapida, a 54 MB/seg.

Su velocidad y alcance (unos 100-150 metros en hardware asequible) es lo que la convierte

en una fórmula perfecta para el acceso a internet sin cables.

Para tener una red inalámbrica en casa sólo necesitaremos un punto de acceso, que se

conectaría al módem, y un dispositivo WiFi que se conectaría en nuestro aparato. Existen

terminales WiFi  que se conectan al PC por USB, pero son las tarjetas PCI (que se insertan

directamente en la placa base) las recomendables, nos permite ahorrar espacio físico de

trabajo y mayor rapidez.

El funcionamiento de la red es bastante sencillo, normalmente sólo tendrás que conectar los

dispositivos e instalar su software. Muchos de los enrutadores WiFi  (routers WiFi )

incorporan herramientas de configuración para controlar el acceso a la información que se

transmite por el aire. (Carballar, 2010)

Raspberry Pi

Raspberry Pi es una placa computadora (SBC) de bajo costo desarrollada en Reino Unido

por la Fundación Raspberry Pi, con el objetivo de estimular la enseñanza de ciencias de la

computación en las escuelas.

Se compone de una diminuta placa base de 85 x 54 milímetros en el que se aloja un chip

Broadcom BCM2835 con procesador ARM hasta a 1 GHz de velocidad (modo Turbo

haciendo overclock), GPU VideoCore IV y 512 Mbytes de memoria RAM.

Para que funcione, necesitamos de un medio de almacenamiento (Raspberry Pi utiliza

tarjetas de memoria SD o microSD), conectarlo a la corriente utilizando cualquier cargador

microUSB de al menos 1000mah para las placas antiguas y de al menos 2000mah para las

modernas, y si lo deseamos, podemos guardarlo en una carcasa para que su apariencia sea

más estética.

En cuanto a la conexión de red, disponemos de un puerto Ethernet para enchufar un cable

RJ-45 directamente al router o podemos recurrir a utilizar cualquier adaptador inalámbrico

WiFi compatible.

Software para Raspberry Pi.

La placa Raspberry Pi se entrega sin ningún Sistema Operativo; éste deberemos descargarlo

e instalarlo sobre una tarjeta SD / microSD que introduciremos en la ranura de la Raspberry

Pi. Tenemos dos opciones, la primera es descargarnos desde la página oficial, de la

Fundación Raspberry Pi o desde nuestra página web, todo el software necesario para la

instalación en la tarjeta, o bien recurrir a algún programa que haga esto por nosotros.

Entre estos programas encontramos BerryBoot, un programa que se encarga de todo el

trabajo de instalación del software desde la propia Raspberry Pi. Una vez copiados los

archivos a la tarjeta SD / microSD, la introducimos en nuestra Raspberry Pi y BerryBoot te

permitirá elegir el Sistema Operativo descargándolo desde internet.

7. Aproximación del método

Para dar una alternativa de solución para el alto consumo eléctrico en los hogares se pensó

optar por la domótica como herramienta para automatizar los procesos. Se recopiló

información relacionada con modelos de sistemas relacionados con este ámbito para

comparar información del funcionamiento, ahorro y posibles mejoras para los avances

tecnológicos actuales. Con ayuda de información sobre artículos relacionados a la domótica

y con discusiones con especialistas del ámbito tecnológico, se llegó a la conclusión de que

implementar un dispositivo como Raspberry Pi sería una alternativa para atacar el problema

del alto consumo de energía eléctrica.

8. Difusión

Las actividades que se desarrollarán para la difusión de la investigación serán las

siguientes, demás información relevante que puntualice los términos de la difusión.

HABITAT EXPO 2015 Ciudad de México: Feria de interiorismo, domótica, diseño y

arquitectura, México.

En HABITAT EXPO 2015 MEXICO, se darán cita las mejores empresas y profesionales

relacionadas con el sector, que nos mostrarán las últimas novedades e innovaciones

relacionadas con el mismo en sus diferentes vertientes, siendo para todos ellos debido a su

importancia, un evento de casi inexcusable asistencia para ellos tanto por las novedades que

en ella se podrán observar como por los contactos que se podrán establecer.

EXPO CIHAC 2015 Ciudad de México: La mejor exposición en la industria de la

construcción.

Fechas: 13.10.2015 - 17.10.2015

Localización: México DF, México.

Sector: Construcción y vivienda

Recinto: Centro Banamex Ciudad de México

Página wed: http://www.cihac.com.mx

EXPO CIHAC la mejor exposición en la industria de la construcción en América Latina,

con la participación de nuestros más de 500 expositores presentando sus mejores productos,

tecnologías e innovaciones de la construcción.

9. Cronograma

MES 1 MES 2 MES 3 MES 41 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

PROYECTO PRÁCTICO

EVALUAR CONTROLADOR RASPERRY

DISEÑO DE LA INTERFAZ

INTEGRACIÓN DEL CONTROLADORACOPLAMIENTO DE SENSORES Y ACTUADORES

DESARROLLO DE LA APLICACIÓN

REVISIÓN Y CORRECCIONES

10. Presupuesto

DESCRIPCIÓN TOTAL PARTIDAILUMINACIÓN $2,500PERSIANAS $1,500CALEFACCIÓN $1,500SEGURIDAD Y CONTROL $2,000VISUALIZACION Y MONITORIZACIÓN $1,500RIEGO AUTOMÁTICO $1,000PROGRAMACIÓN DE DISPOSITIVOS $3,000TOTAL $13,000

CUADRO DE COLORES

COLOR EQUIVALENCIA

TERMINADO

EN PROCESO

NO REALIZADO

11. Referencias

Carballar, J. A. (2010). WiFi, lo que necesita conocer. Madrid, España: RC Libros.

CEDOM. (2008). Cómo ahorrar energía instalando domótica en su vivienda. Madrid: AENOR.

Díaz, L. A. (2012). Modelo de vivienda domótica sistémica para el valle de México. México D.F.: Instituto Politécnico Nacional.

Domínguez, H. M. (2006). Domótica: un enfoque sociotécnico. Madrid, España: Universidad Politécnica de Madrid.

Escalante, R. F. (1999). Variables que influyen en el consumo de energía eléctrica. IEE.

Jimeno, C. L. (2010). La Domótica como solución de fututo. Madrid: FENERCOM.

Méndez, F. C. (2007). Domótica y ahorro energético. INOVE. Retrieved from http://www.inovedomotica.com/documentos/Dossier%20INOVE%20-%20ahorro%20energetico.pdf