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UF1- AUTOMATIZACIÓN DE VIVIENDAS NF1- Iniciación a la domótica Instalación automática e instalación domótica Instalación automática Una instalación automática es aquella que es capaz de funcionar de forma autónoma en mayor o menor medida. Existen en las viviendas instalaciones automáticas desde h...

UF1- AUTOMATIZACIÓN DE VIVIENDAS NF1- Iniciación a la domótica Instalación automática e instalación domótica Instalación automática Una instalación automática es aquella que es capaz de funcionar de forma autónoma en mayor o menor medida. Existen en las viviendas instalaciones automáticas desde hace muchos años, por ejemplo, podemos citar: -Programación automática de la puesta en marcha de la calefacción mediante un reloj programador. -Regulación de la temperatura de la calefacción mediante un termostato. -Control del encendido y apagado del termo eléctrico mediante un reloj horario y mediante un termostato. -Portero electrónico. -Automatización de toldos y persianas. -Gestión de las tarifas mediante reloj programador. -Alarma de intrusión. -Encendido automático de luces mediante sensores de presencia o de luminosidad. -Alarmas técnicas, de inundación, fuego, gas, etc. Sin embargo, las instalaciones automatizadas de una vivienda funcionando sin conexión entre ellas, no constituyen una instalación domótica propiamente dicha. Instalación o sistema domótico. Domótica e Inmótica. Cuando las distintas partes de una instalación de una vivienda están relacionadas entre ellas, de forma que la actuación de una de de ellas pueda repercutir en el funcionamiento de las demás, al conjunto así formado, se le denomina Instalación o Sistema Domótico. Una definición sencilla de Domótica, será: Domótica es la técnica que permite la automatización integral de las distintas instalaciones de una vivienda. Cuando la domótica se aplica a edificios de oficinas, hoteles, bancos, edificios púbicos, etc. la complejidad de las instalaciones aumenta, denominándose entonces Inmótica. La Domótica permite aumentar el bienestar y la seguridad de los usuarios, así como una racionalización de los consumos energéticos. Áreas de utilización de la Domótica Las aplicaciones de la domótica, se han agrupado en 4 grandes grupos o áreas: 1-Seguridad y Alarmas. 2-Sistemas de confortabilidad. 3-Control y gestión de la energía. 4-Gestión de las Comunicaciones. 1 En cada una de estas áreas, se gestionan principalmente las funciones siguientes: 1-Area de Seguridad y alarmas: -Control de intrusión y videovigilancia. -Control de acceso y de presencia (portero electrónico). -Alarmas técnicas (Inundación, gas, fuego). -Simulación de presencia, (mediante el encendido de las luces). -Alarmas médicas (collar o pulsera de seguridad para ancianos solos). 2-Sistemas de confortabilidad: -Control y regulación de la iluminación. -Automatización de persianas y toldos. -Control y regulación de la climatización. -Control de riego automático. 3-Control y gestión de la energía: -Programación y zonificación de la iluminación y de la climatización, en función de la presencia y de la luz exterior. -Gestión de las tarifas eléctricas, conectando los consumos posibles a las horas de tarifa reducida. 4-Gestión de las Comunicaciones: -Telecontrol telefónico de la instalación domótica. -Telecontrol vía Internet de la instalación domótica. -Trasmisión de alarmas técnicas o de seguridad al móvil o a una central de alarmas. Redes domésticas y Pasarela Residencial En una vivienda actual, tenemos distintos tipos de redes físicas: -Red eléctrica de baja tensión, que alimenta a todos los componentes. -Red domótica (Bus KNX, RF, corrientes portadoras) -Red multimedia de entretenimiento TV, SAT, Cable -Red de datos (Internet, telefono, Fax, impresora) Para posibilitar que todas estas redes físicas presentes en la instalación domótica de una vivienda, puedan comunicarse con el exterior, necesitamos un dispositivo denominado Pasarela Residencial, que nos permitirá la conexión de las redes de comunicación interiores de la vivienda con las redes de comunicación exteriores. En la figura, se pueden apreciar las distintas redes de una vivienda y la comunicación de ellas con el exterior mediante la Pasarela Residencial. 2 Componentes característicos de una instalación domótica En una instalación domótica, los receptores funcionan según las señales recibidas del exterior, al ser interpretadas y tratadas adecuadamente por el Sistema de control o nodo. Por tanto diremos que una instalación domótica, debe de disponer de los elementos siguientes: -Sensores. -Actuadores. -Sistema o Equipo de control o nodo domótico. -Red domótica. Los sensores, son los componentes de la instalación que permiten la aplicación de señales a la misma, pueden ser, por ejemplo: -Un interruptor o pulsador. -Un detector de humos, gases, presencia, etc. -Termostato. -Anemómetro. Los actuadores, reciben las señales del sistema domótico y accionan los receptores, ejemplo de ellos, pueden ser: -Un relé, un contactor. Receptor gran -Un telerruptor. consumo -Una electroválvula de agua o de gas. RECEPTOR RECEPTOR En ocasiones, si la potencia del receptor es muy elevada, es posible que el actuador alimente Preactuador previamente a otro llamado Preactuador con la capacidad de Actuad 1 Actuad 2 Actuad 3 controlar la potencia demandada por el receptor. Ejemplo de esto, Red sería un relé que alimenta a un Eléctrica Nodo Red contactor de gran capacidad y Domótica este al receptor. Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3 Tanto los sensores como los actuadores, se pueden clasificar en función del tipo de señal que manejan: Todo o nada- La señal que manejan es todo o nada, normalmente son contactos libres de potencial de relés, en el caso de actuadores o interruptores o pulsadores en el caso de sensores. Digitales- Envían un tren de impulsos digitales unos y ceros, en serie o paralelo con un código determinado (BCD, Binario, etc). Analógicos- La señal que suministran puede variar de forma continua entre un máximo y un mínimo normalizados (0...10V, 4...20 mA, etc) 3 Sistema de control o Nodo, es el dispositivo que recibe, procesa y envía las señales de los sensores hacia los actuadores. Según haya uno o más nodos, tendremos: -Sistema Centralizado -Sistema Distribuido. -Sistema Descentralizado. Veamos las distintas topologías de cada uno de los sistemas: Sistema Centralizado Actuad 1 Actuad 2 Actuad 3 Sistema Centralizado -Si falla la unidad de control, Nodo falla todo el sistema. -Mucho cableado. -Capacidad limitada Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3 En este sistema, si se produce un fallo en Equipo de Control, deja de funcionar toda la instalación. Este unido a su escasa capacidad, es su principal inconveniente. Los sensores, pueden ser de tipo convencional. Los Actuadores suelen venir integrados en el equipo de control. NOTA: Hay sistemas centralizados, en los cuales los actuadores (salidas de relé) están integrados en el propio Sistema de control o Nodo, (Autómata o relé programable): RECEPTOR Red eléctrica alimenta las salidas Actuad 1 Actuad 2 Actuad 3 Autómata con 3 salidas a relés, Nodo (actuadores Todo-nada) incorporados Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3 También existen sistemas centralizados con microcontroladores, como la central domótica Simón VOX.2, en el que también los actuadores están integrados en la propio equipo de control, como salidas de relé, a los que se pueden conectar directamente los receptores. RECEPTOR Red eléctrica alimenta las salidas Actuad 1 Actuad 2 Actuad 3 Central domótica de control con 3 Nodo salidas a relés, (actuadores Todo- nada) incorporados Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3 4 Sistema Distribuido: Actuad 1 Actuad 2 Actuad 3 Actuad 4 Sistema Distribuido Nodo 1 -Si falla un Nodo, los otros siguen Nodo 2 funcionando. -Hay menos cableado. -La capacidad se puede ampliar Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3 Sensor 4 Como vemos, un sistema distribuido está formado por la unión de varios sistemas centralizados, de forma que a cada Equipo centralizado de control, se le conectarán los sensores y actuadores más próximos, con lo cual los cableados serán menores. Además, al estar unidos entre sí los equipos de control, cualquier sensor podrá activar a cualquier actuador del conjunto. Los sensores pueden ser de tipo convencional. NOTA: Los sistemas distribuidos se pueden montar mediante autómatas o relés programables (LOGO!) o bien mediante centrales domóticas (Simón VOX-2), en cuyo caso no existirían los actuadores, que serían los contactos de salida del autómata o de la central: RECEPTOR Red comunicación entre Autómata Equipos centrales o central Domótica Actuad 1 Actuad 2 Actuad 3 Actuad 4 Red eléctrica Nodo 1 Nodo 2 alimenta las salidas Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3 Sensor 4 Este sensor 4 puede activar el Actuador 1, a pesar de pertenecer a otra -Central Sistema Descentralizado: RECEPTOR Red eléctrica alimenta las salidas Actuad 1 Actuad 2 Actuad 3 de los Actuadores Nodo Nodo Nodo Sistema Descentralizado -Cada componente tiene su propio Nodo Nodo Nodo Nodo o Unidad de control. Mayor Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3 fiabilidad. Pero mayor coste. -Menor cableado. Cada componente, dispone de su -Fácil ampliación de la capacidad de la instalación equipo de control o Nodo propio En un Sistema Descentralizado, cada sensor y actuador, deben de disponer de su Equipo de control o Nodo propio, ya que no existe un Equipo central, esto encarece el sistema. Se puede disminuir el cableado de la red eléctrica, ya que los actuadores se pueden disponer cerca de los receptores. 5 Su principal ventaja es que se consigue una mayor seguridad de funcionamiento de la instalación, ya que si falla un sensor o actuador, el resto de la instalación sigue funcionando. Redes domóticas domésticas Las redes domóticas domésticas, se caracterizan por la forma (Topología) de su sistema de control, los medios de transmisión utilizados (cable, portadoras y radiofrecuencia), y los protocolos de comunicación y de acceso usados. Topología de las redes con cable Como ya hemos citado, la Topología de una red domótica se refiere a la forma que adopta la estructura de esta para interconectar los distintos equipos que la forman. Tenemos los siguientes tipos: -Red en estrella. -Red en anillo. -Red en bus o en línea. -Red en árbol. Red en bus o en línea Red en estrella Se usa en los sistemas de control Se usa en los sistemas de descentralizado, un fallo en un control centralizado componente no afecta al resto de la red Actuad 1 Actuad 2 Actuad 3 Actuad 1 Actuad 2 Actuad 3 Nodo Nodo Nodo Nodo Nodo Nodo Nodo Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3 Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3 Actuad 1 Actuad 2 Actuad 3 Red en anillo Nodo Nodo Nodo Se usa en los sistemas de control descentralizado, consiste en un bus que está cerrado sobre sí mismo en forma de anillo. Nodo Nodo Nodo Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3 Red en árbol Actuad 1 Actuad 2 Actuad 3 Actuad 4 Se usa en los sistemas de control distribuido. Es una combinación entre la Nodo 1 Nodo 2 red en bus y en estrella. Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3 Sensor 4 6 Medios de transmisión en las redes domésticas La información entre los distintos equipos de una instalación domótica, se puede transmitir por diferentes medios físicos: -Transmisión por cable de señal. -Transmisión por fibra óptica. -Transmisión por el cable de baja tensión (corrientes portadoras). -Transmisión por radiofrecuencia. -Transmisión por infrarrojos. Transmisión por cable de señal El cable de señal, es el encargado de transmitir las órdenes de control entre los distintos equipos de la instalación, puede ser de distintos tipos: -Cables de pares trenzados (para evitar interferencias) de 1, 2 y 4 pares, que pueden tener apantallamiento general o de cada uno de los pares (Los cables de red de datos y el bus KNX/EIB, son cable de este tipo) -Cable coaxial, se usa para transmitir la señal de televisión. -Cable con conectores Serie o USB, para conexión con el PC. -Cable con conectores RJ11, RJ12 y RJ45, para conexión de equipos con dichos conectores (con 4, 6 y 8 polos respectivamente). Cable Bus RECEPTOR EIB/KNX Actuad 1 Actuad 2 Actuad 3 Red eléctrica de Nodo Nodo Nodo Cable 4 pares alimentación Red de trenzados UTP control Nodo Nodo Nodo Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3 Transmisión por fibra óptica Los cables de fibra óptica no se ven afectados por las interferencias electromagnéticas y pueden transmitir gran cantidad de información a gran velocidad. Transmisión por el cable de baja tensión (corrientes portadoras) En este caso el medio de transporte está formado por los propios conductores de la red eléctrica de alimentación, a través de la cual se transmiten impulsos de alta frecuencia que contienen la información. Son sensibles a las perturbaciones producidas en la red por consumos que generen armónicos en ella. RECEPTOR Actuad 1 Actuad 2 Actuad 3 Nodo Nodo Nodo Red eléctrica de alimentación, que transmite también las señales de control Nodo Nodo Nodo Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3 7 Transmisión por radiofrecuencia Cada componente de la instalación, posee un emisor o un receptor de radiofrecuencia, o ambos, para poder transmitir y recibir los datos vía radio. Son sensibles a las interferencias producidas por otros equipos de radiofrecuencia. Los sistemas más empleados en la configuración de redes inalámbricas, son: Bluetooth, Home RF, Z-Wave y Zigbee y Wi-Fi. RECEPTOR Receptor Actuad 1 Actuad 2 Actuad 3 Red eléctrica de Nodo Nodo Nodo Red inalámbrica alimentación Emisor de control Nodo Nodo Nodo Los sensores Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3 funcionan con pilas Protocolos de comunicación en las redes domésticas Los protocolos de comunicación, son los procedimientos por los cuales se transmite la información a través de la red domótica, entre varios dispositivos o entre los Equipos de control o nodos de un sistema descentralizado. Estos protocolos pueden ser: Privados o patentados y Abiertos -Privados o patentados.- Cuando el protocolo usado es propiedad de una empresa o fabricante y puede ser usado solo con sus productos. -Abiertos.- Cuando su uso es público, a disposición de las empresas y usuarios que deseen usarlo (Ejemplo: Ethernet, TCP/IP). Procedimientos de acceso a la red de los protocolos de comunicación Cuando la red es compartida por varios usuarios (tiene más de dos dispositivos conectados a ella) además del Protocolo de comunicación, hace falta un Procedimiento de acceso a la red. Los dos más usados son: Acceso Aleatorio CSMA/CA y Acceso por paso de testigo. -Acceso aleatorio CSMA/CS.- Con este procedimiento, cuando un equipo desea transmitir, primero detecta si la red está libre y si es así, envía su mensaje. si hay varios dispositivos intentando transmitir a la vez, actúa primero el de mayor prioridad y en último lugar el de menor. -Acceso por paso de testigo.- En este procedimiento, circula una señal por la red denominada Testigo. Cuando un dispositivo desea transmitir, el testigo desaparece y se puede enviar así la información. Terminada la transmisión el testigo ocupa la línea de nuevo. 8 Sistemas domóticos aplicados a las viviendas Podemos clasificar los sistemas domóticos que actualmente se instalan en las viviendas en dos grupos: Sistemas Propietarios y sistemas Abiertos o estándares. -Los Sistemas Propietarios pertenecen a una empresa, por lo que solo admiten sus componentes. -Los sistemas Abiertos o Estándares, pueden ser adoptados por diversos fabricantes y por tanto todos sus componentes son estandarizados y compatibles. Entre todos los sistemas disponibles en el mercado, destacamos: -Sistemas basados en Autómatas programables. -Sistemas basados en Corrientes portadoras. -Sistemas basados en Bus de campo. -Sistemas Inalámbricos. Sistemas basados en Autómatas programables Fueron los primeros en utilizarse en la automatización de las viviendas, por ejemplo: SimonVOx.2, Zelio Hogar y LOGO! Es un sistema centralizado, si falla el autómata falla toda la instalación. Puede usar sensores convencionales y no necesita actuadores, los receptores se conectan directamente a las salidas. 9 Sistemas basados en Corrientes portadoras De estos sistemas, que son descentralizados, uno de los más extendidos a nivel mundial, es el X-10. En él, las señales de control se transmiten a través de la propia red eléctrica de alimentación como impulsos de alta frecuencia sobrepuestos a la onda de tensión de 50Hz. Son sensibles a los armónicos de frecuencia generados por algunos receptores no lineales, como las fuentes conmutadas, lámparas de descarga, etc. Todos los sensores y actuadores deben de ser específicos del sistema X-10, pueden ser emisores, receptores o ambas cosas (Transceptores) Sistemas basados en Bus de campo Es también un sistema descentralizado, en el que todos sus sensores y actuadores tienen que ser propios del sistema y se comunican entre ellos mediante un cable de pares trenzados (Bus domótico). Los sistemas de bus de campo más extendidos a nivel mundial son el LonWorks y KNX. Resultan insensibles a las interferencias electromagnéticas y a las perturbaciones de la red de alimentación. 10 Sistemas Inalámbricos Son sistemas descentralizados, en los que sus componentes se comunican entre ellos mediante señales de radiofrecuencia. Debido a la abundancia de emisiones de radiofrecuencia presentes hoy en día, resulta un sistema sensible a las perturbaciones por interferencias. Su ventaja consiste en que no precisa cableado de control, únicamente precisa la alimentación eléctrica para los actuadores, ya que los sensores se alimentan con pilas. 11 Grados de automatización En febrero de 2007 el Ministerio de Industria, Turismo y Comercio publicó la GUÍA-BT-51 de apoyo al REBT (Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión), en la que se establecen los requisitos específicos para las instalaciones domóticas. En dicha guía, con el fin de satisfacer los niveles de servicios y confort de los usuarios, se establecen dos grados de automatización en las instalaciones domóticas: básico y normal, indicando en cada uno de ellos el número de dispositivos mínimos a utilizar en cada área de aplicación de la vivienda. 12 Emplazamiento y montaje de los elementos de las instalaciones domóticas en viviendas Preinstalación Domótica Para evitar costosas obras de adaptación a posteriori, la guía GUÍA-BT-51 recomienda que en las viviendas de nueva construcción se realice la preinstalación correspondiente para facilitar el futuro montaje de un sistema domótico. Características de la preinstalación domótica Según la Guía Técnica de aplicación de la ITC BT 51 del REBT, En un sistema domótico centralizado, los componentes principales del sistema domótico (el Nodo principal de control y fuente de alimentación) se instalarán en el cuadro general de mando y protección de la vivienda, y de él saldrá una canalización para el alojamiento del bus domótico que comunique los elementos domóticos de este con los situados en otros puntos de la vivienda (sensores, y actuadores si los hubiera) y otra canalización hacia el cuadro de telecomunicaciones (PAU) que posibilitará la conexión del sistema domótico con las redes de telecomunicaciones exteriores. PIA de la alimentación del control del sistema domótico Los componentes del sistema domótico, también se pueden alojar en un cuadro separado del cuadro general de mando y protección, situado próximo a él. Se aconseja disponer de un cuadro de distribución con capacidad para al menos 24 módulos de carril DIN cada 100m2 de superficie. En viviendas de más de una planta se deberá disponer de un cuadro de mando y protección por planta, en el que se podrán alojar los elementos de mando y protección y los domóticos necesarios. 13 En sistemas domóticos distribuidos, puede ser necesario disponer de pequeños cuadros de mando y protección secundarios distribuidos estratégicamente en la vivienda para alojar los demás nodos de control. Canalizaciones del sistema domótico Se instalará una canalización independiente, de sección equivalente a un tubo de 20mm de diámetro exterior, entre las cajas de registro de la instalación domótica. Su recorrido será paralelo al de la canalización eléctrica. No obstante lo dicho, se admite la utilización de las canalizaciones de la instalación eléctrica convencional para la ubicación del bus domótico, (ya que su capacidad de aislamiento es equivalente a la de los cables de la instalación eléctrica). Si así se hace, se deberá de aumentar la sección de las canalizaciones eléctricas en 200mm2 como mínimo (Ver figura al pie de página). Cajas de registro para el sistema domótico No se admite la utilización de cajas de registro de la instalación eléctrica para la realización de las conexiones del bus del sistema domótico, ya que los cablecillos de los pares trenzados no tienen la capacidad de aislamiento suficiente para estar en íntimo contacto con los cables de la instalación eléctrica convencional. Debemos por tanto utilizar cajas de registro exclusivas para el bus del sistema domótico, que se situarán junto a las cajas de registro de la instalación eléctrica convencional. Cajas de registro Bus instalación domótica No obstante lo dicho, se puede admitir la utilización de cajas de registro común a ambas instalaciones si su superficie es un 50% mayor y dispone de un tabique de separación. Zona conexiones eléctricas. Se admite Línea eléctrica que pase el bus, pero no sus conexiones Bus domótico Canalización compartida de sección aumentada 200mm2 Caja compartida con mínimo Zona conexiones tabique de separación bus domótico 14 Cajas para instalación de mecanismos domóticos Los mecanismos domóticos, se instalarán en cajas empotradas de tipo universal. En algunos casos se deberán de instalar cajas de dimensiones mayores para alojar algunos dispositivos domóticos de mayor tamaño, como puede ser por ejemplo un panel táctil. Caja universal de empotrar Caja de empotrar para panel táctil para mecanismo domótico Ejemplos de preinstalaciones domóticas para las distintas estancias de una vivienda Preinstalación del vestíbulo En él se encuentra la caja general distribución y la caja de telecomunicaciones PAU (Punto de acceso de usuario). En la primera se instalan los dispositivos de protección de la instalación eléctrica junto con el nodo domótico si el sistema es centralizado. En la segunda se instalan todos los dispositivos necesarios para dar servicios de telecomunicaciones a la vivienda (TV, banda ancha, telefonía, etc.). Ambas cajas deben estar unidas mediante canalización para una posible integración del sistema domótico con los servicios de telecomunicación. El PAU, o cerca de él, puede ser un buen lugar para la instalación de la pasarela residencial. En esta zona se instalarán elementos de control centralizado como pueden ser: paneles de control y supervisión, centrales de alarmas, centrales de gestión de energía, dispositivos de intercomunicación, etc. 15 Preinstalación del pasillo El pasillo es una de las estancias que menos elementos requiere en la preinstalación. En la parte eléctrica será necesario prever la instalación de una o más tomas de corriente. La iluminación puede controlarse de forma manual mediante pulsadores electromecánicos o mediante elementos domóticos como sensores de pulsador o de presencia Preinstalación del salón En el salón, además de controlar la iluminación de forma manual (mediante pulsadores) o automática (mediante sensores de presencia), será necesario gestionar: La temperatura ambiente mediante un termostato o cronotermostato. Subida y bajada de persianas de forma manual o remota. Detección de humo o incendio para el disparo de alarmas de seguridad técnica. 16 Preinstalación de la cocina La cocina es uno de los lugares críticos de la vivienda, ya que en un espacio muy reducido se encuentran instalaciones eléctricas de potencia, canalizaciones de gas y canalizaciones de agua. Por tanto, además de gestionar el confort (iluminación, control de persianas, etc.) como en otras estancias de la vivienda, hay que prestar especial importancia a todo lo relacionado con alarmas técnicas para la detección de incendios, humos, gases e inundación. Preinstalación de los dormitorios La preinstalación de los dormitorios es similar a la del salón. En ella se debe prever la instalación de elementos para el control manual y automático de la iluminación y persianas, siendo muy recomendable la instalación de algún tipo de alarma técnica para la detección de humos o incendios. 17 Preinstalación de los cuartos de baño En los cuartos de baño y aseos se realizará la preinstalación para: Un cronotermostato que permita controlar la temperatura ambiente. Sensores manuales o automáticos para gestión de la iluminación. Sensores de inundación. Sensores de ayuda técnica para el disparo de alarmas sanitarias. Preinstalación del garaje Se realizará la preinstalación para el control manual y automático de la iluminación. Además es aconsejable la instalación de sensores de inundación, ya que los garajes suelen disponer de tomas de agua. El automatismo de puerta del garaje también se puede integrar plenamente en el sistema domótico. 18 Preinstalación de la terraza La preinstalación del sistema domótico de una terraza depende de las características de la misma. En ella, además del control manual o automático de la iluminación, pueden instalarse desde sistemas de riego automático para plantas y jardines (si es que existen), hasta equipos de sensores meteorológicos, que permitan enviar señales al nodo domótico para la gestión de la climatización interna de la vivienda o el control de persianas y toldos, en función de las inclemencias meteorológicas externas. 19 Instalaciones automatizadas características de las viviendas Sin llegar a constituir una instalación domótica propiamente dicha, existen una serie de instalaciones eléctricas más o menos complejas y con mayor o menor grado de automatización que son de uso común en las viviendas, estas son entre otras: -Encendido de una lámpara con sensor de presencia. -Regulación del nivel de iluminación mediante un dimmer. -Programación del encendido de la calefacción. -Control de la temperatura mediante un termostato. -Alarmas de inundación, presencia de gas, incendio o intrusión. -Accionamiento motorizado de persianas. -Accionamiento motorizado de la puerta corredera de un garaje. En principio vamos a estudiar los símbolos de los componentes que utilizaremos en estas instalaciones: SIMBOLOS SIMBOLOS COMPONENTE COMPONENTE MULTIFILAR UNIFILAR MULTIFILAR UNIFILAR Pulsador Sensor magnético Interruptor Sensor inductivo Conmutador Sensor capacitivo Interruptor Sensor de doble inundación Sonda de Interruptor inundación bipolar Sensor de Infrarrojos Conmutador de cruzamiento Sensor de Iluminación Interruptor (Interruptor. con llave crepuscular) Sensor de Pulsador de viento Persiana (anemómetro salida digital) 20  SIMBOLOS SIMBOLOS COMPONENTE COMPONENTE MULTIFILAR UNIFILAR MULTIFILAR UNIFILAR Sensor viento Dimmer con L L (Anemómetro On-Off y salida regulación + 0-10V + 0-10V - - analógica) fluorescentes Sensor Reactancia L temperatura tº electrónica N tº (Termostato) regulación +0-10V - analógic 0-10V Sensor de Gas (Detector gas) Bobina Telerruptor Sensor Bobina Incendio telerruptor (Detector con contacto incendio) asociado Reloj Contactor con Programador contactos asociados Dimmer con Temporizador regulación L a la conexión Dimmer con Temporizador On-Off y a la L regulación desconexión Dimmer L Temporizados On/Off y N a la conexión- Regul. por desconexión pulsación Dimmer L On/Off y N Bocina Regul. - + 0-10V - + 0-10V analógica Electroválvula Timbre Electroválvula retención Sirena mecánica y rearme Sensor manual analógico de Célula luminosidad fotoeléct. de barrera 21 A continuación vamos a ver el diseño de los circuitos de automatización de viviendas más comunes: Automatización de una persiana Los finales de carrera vienen incluidos en el conjunto del tambor motorizado donde se enrolla la persiana. El esquema de conexionado de los pulsadores de accionamiento es el de la figura. Se observa que no se pueden realizar las dos acciones (bajar y subir) a la vez, ya que si accionamos el pulsador de subida, dejamos sin alimentación al de bajada. Tiene por tanto prioridad la subida sobre la bajada. L N El motor de persiana, se Motor persiana introduce en el interior M del tambor metálico hueco Final carrera en el que se enrolla la Puls. Puls. bajada bajada persiana. El extremo del subida Fcb Final carrera cable queda fijo y es el Sb Fcs subida cuerpo blanco y el eje el Ss que gira arrastrando al tambor metálico de la persiana. Motor de persiana Parte fija Soporte parte fija Anillos adaptadores entre motor y tambor de persiana Soporte parte móvil Tambores metálicos huecos donde se enrolla la persiana, (hay dos modelos) Fijaciones de la persiana al tambor Aquí se coloca el soporte giratorio con el cojinete En esta dirección de internet, puedes ver un video demostrativo del montaje y ajuste de un motor de persiana: http://www.youtube.com/watch?v=JrQAJrsBED8 22 Encendido de una lámpara mediante detector de movimiento de infrarrojos (PIR) El esquema de principio es este, aunque el conexionado del sensor real puede diferir según el fabricante (deberemos de seguir las instrucciones de conexionado particulares del modelos de sensor escogido) L Generalmente permiten ajustar el tiempo que dura la conexión si no se produce una N nueva detección y la sensibilidad de disparo según el nivel luminoso de la estancia. Su sistema de detección se basa en un sensor de radiación infrarroja que activa Sensor de un circuito cuando detecta una variación movimiento rápida de la radiación infrarroja que recibe, producida al moverse un objeto en su campo de acción. A continuación, hemos puesto el modelo de detector de presencia por infrarrojos pasivo de Orbis modelo CIRCUMAT, con las características que se indican a continuación: Detalle del conexionado del detector 23 Regulación del nivel de iluminación mediante un dimmer El Dimmer es un circuito electrónico que como vemos se conecta en serie con el receptor, regulando la potencia de salida en corriente alterna por variación del ángulo de conducción. Veamos distintos tipos: L N L Dimmer con interruptor Dispone de un potenciómetro de ajuste y de un interruptor para el corte de la alimentación. Se puede utilizar en un circuito conmutado desde 2 o más puntos. Dimmer sin interruptor L Dispone solo de un potenciómetro de ajuste. Se debe de añadir un N interruptor para el corte de la alimentación. L Dimmer con interruptor y regulación L por pulsación N Tanto la regulación como el corte de la alimentación, se realizan por pulsación (corta, ON/Off y larga L regulación). Permite el control desde más de un pulsador, vemos abajo dos modelos: Pulsador Dimmer con pulsador incorporado Pulsador Dimmer sin pulsador incorporado 24 Todos los modelos de dimmer expuestos hasta ahora, son para la regulación de lámparas de incandescencia. Para la regulación de lámparas de descarga, como fluorescentes, necesitamos reactancias electrónicas regulables. Veamos el ejemplo siguiente con reactancias regulables por entrada analógica de 0 a 10V: L N Interruptor/ potenciómetro Reactancia regulable Reactancia regulable L L L N N + + + 0-10V 0-10V 0-10V - - - Bus de regulación (0-10V) En este caso, el interruptor/potenciómetro, únicamente corta toda la alimentación y proporciona una salida analógica de 0 a 10V que aplicada a la entrada de una reactancia electrónica regulable por tensión, proporcionará en el tubo el nivel de iluminación deseado. También existen reactancias electrónicas regulables por entrada de pulsos, en cuyo caso no es necesario el interruptor-potenciómetro, sino que la regulación se puede efectuar mediante simples pulsadores: L N L L N N Línea de control por pulsos 25 Programación del encendido de la calefacción Vamos a realizar ahora un esquema para el encendido y desconexión programada de la calefacción combinado con el control de la temperatura. La instalación se puede realizar de dos modos, con un reloj programador y termostatos independientes, o bien mediante un dispositivo que combina ambas funciones, un cronotermostato. El esquema con programador común y termostatos independientes para cada estancia, será el siguiente: L N Programador Al poder disponer termostatos independientes en cada estancia, la temperatura en ellas se podrá regular de forma independiente y precisa. Termostatos tº tº Calefactor Con un cronotermostato, ambas funciones, programación y control de la temperatura están incluidas en el mismo, veamos un ejemplo de instalación: L N En este caso, al existir un solo contacto normalmente conmutado en el cronotermostato, todos los tº calefactores se encenderán y apagarán a la vez, con lo cual el control de la temperatura en las Cronotermostato estancias en las que no esté el cronotermostato, no podrá controlar correctamente la temperatura. Calefactor Si el contacto conmutado del cronotermostato no es capaz de asumir la corriente consumida por los calefactores (usualmente se utiliza para el circuito de control de una caldera de gas), deberemos de colocar un contactor que soporte la corriente de carga. En la siguiente dirección, nos dan una breve descripción de los distintos tipos de termostatos y cronotermostatos del mercado, así como de su aplicación y forma de conexión: http://www.youtube.com/watch?v=fkJqrSNAVnQ 26 Alarmas de inundación, presencia de gas, incendio o intrusión. Vamos a diseñar un circuito de detección de inundación que en caso de fuga de agua, actúe encendiendo una luz de señalización y cortando el suministro de agua mediante una electroválvula (en este caso del tipo NC, normalmente cerrada, se abre cuando se activa): L N NOTA: Al haber presencia de agua, en el caso de una vivienda, la alimentación de todo el conjunto es recomendable que se haga a muy Detector baja tensión de seguridad, máximo inundación 24V (en cuartos de baño y aseos) Sonda Señalización inundación de fallo Electroválvula A continuación, representamos el esquema de conexionado de un detector de inundación de la marca SIMON, al cual se pueden conectar un máximo de 3 sondas de humedad. Necesita una fuente de alimentación de 12V y acciona una electroválvula de agua del tipo NA (normalmente abierta) que se cierra cuando la alimentamos con tensión. Detector Fuente de inundación alimentación empotrable empotrable Electroválvula de agua tipo NA Sonda de inundación 27 Si queremos realizar la detección mediante sensores magnéticos de la vigilancia de la apertura de varias puertas y ventanas, deberemos de colocarlos todos en serie con el circuito de detección (debiendo de contar todos con contactos normalmente cerrados). Veamos una posible solución: L N Relé detección K1 Conexión y intrusión desconexión alarma Sirena K2 alarma Sensores magnéticos Relé enclavamiento Para permitir el funcionamiento de la alarma, el interruptor con llave de activación, deberá de estar cerrado. En este caso, el funcionamiento del circuito es el siguiente: Si no hay intrusión, todos los contactos de los sensores permanecen cerrados, alimentando al relé K1, el cuál mantendrá abierto su contacto, de esta forma la sirena de alarma y el relé K2 están desactivados. Si hay una intrusión y uno de los sensores se abre, el relé K1 se desactiva, cerrando su contacto que alimenta a la sirena y al relé de enclavamiento K2, que impide, si el detector se cierra, que el relé K1 se active y se pare la alarma, que solo podremos detener abriendo el interruptor de desconexión/conexión de la alarma. Para reponer la alarma, después de una actuación, con la alarma desconectada, cerraremos todas las puertas y ventanas y acto seguido la activaremos mediante el interruptor con llave, quedando así lista de nuevo. En el mercado existen multitud de Sirena modelos de centrales de alarmas, Central A2K4 que permiten muchas más posibilidades que el circuito anterior, por ejemplo la central A2K4 PC-777 de Alarmas Alonso de la imagen, cuyo esquema de instalación Teclado reflejamos en la siguiente hoja: Detector 28 Esquema de conexionado de la central A2K4 PC-777 de Alarmas Alonso Accionamiento motorizado de la puerta corredera de un garaje Vamos a realizar ahora el diseño de la instalación para el accionamiento motorizado de una puerta de garaje: En primer lugar realizamos el circuito de potencia y representamos el detalle de la disposición de los componentes en la puerta: Circuito de potencia Vista del conjunto L Cerrar Abrir N Fcc Fca Motor con KL Ka Kc reductor BT M 1 M BA 1 El esquema de potencia consta de un motor monofásico, cuyo bobinado de trabajo BT se alimenta con el contactor KL y el de arranque BA, según el sentido de giro mediante Ka para abrir o con Kc para el cierre. 29 Deseamos que el funcionamiento sea el siguiente: Con un pulsador Sa, se abre la puerta totalmente. Transcurrido un tiempo se cierra automáticamente. También se puede cerrar antes pulsando Sc. Si en la carrera de cierre se interpone un obstáculo, se para y se inicia la apertura. Circuito de mando F1 L Sa Ka KB Sc Kc Ka Kc Tc KB Fca Fcc Fca KB Kc Ka Ka Kc Tc KL N El funcionamiento del circuito de mando es como sigue: Pulsando Sa, se activa Ka y KL y se inicia la apertura. Al llegar al final del recorrido se abre el final de carrera Fca que desactiva Ka y KL y para el motor y también activa el temporizador a la conexión Tc, el cuál transcurrido el tiempo ajustado, cerrará su contacto Tc y pondrá en marcha el contactor de cierre Kc y el de línea KL que accionarán al motor en el sentido del cierre, hasta que finalizado este se abra el final de carrera Fcc deteniendo el motor al desactivarse Kc y KL. Si estando la puerta abierta, deseamos cerrarla antes de que transcurra el tiempo de cierre automático, accionaremos el pulsador de cierre Sc. Si estando la puerta en su carrera de cierre, se interpone un obstáculo en su recorrido, la fotocélula de barrera KB, mediante sus dos contactos, desactiva el contactor Kc y activa el Ka, deteniendo el cierre e iniciando la apertura. 30