DISEÑO DE UN SISTEMA DOMÓTICO PARA CONTROL DE
ILUMINACIÓN Y MONITOREO DE CONSUMO ELÉCTRICO.
ROGER ALONSO ROMÁN JIMÉNEZ
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
FACULTAD DE INGENIERÍAS FÍSICO – MECÁNICAS
ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL
BUCARAMANGA
2011
DISEÑO DE UN SISTEMA DOMÓTICO PARA CONTROL DE
ILUMINACIÓN Y MONITOREO DE CONSUMO ELÉCTRICO.
ROGER ALONSO ROMÁN JIMÉNEZ
TRABAJO DE GRADO PARA OPTAR POR EL TITULO DE
DISEÑADOR INDUSTRIAL
DIRECTOR
Prof. JOHN FABER ARCHILA DIAZ
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
FACULTAD DE INGENIERÍAS FÍSICO – MECÁNICAS
ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL
BUCARAMANGA
2011
3
4
DEDICATORIA
A mis padres por su compresión y apoyo
A mis hermanos por su colaboración y paciencia
A mi familia por su cariño y apoyo
A mis amigos por su paciencia y colaboración
A Adri por sus concejos y apoyo
Por que sin ellos todo esto no sería posible
5
AGRADECIMIENTOS
Gracias a todos aquellos que ayudaron durante el desarrollo del proyecto.
Al profesor John Faber Archila por su apoyo y colaboración,
Al grupo de investigación GIROD por acogerme y colaborarme en todo momento,
A los vecinos,
Y en fin a todos los profesores de la escuela de Diseño Industrial por todas sus
enseñanzas.
6
CONTENIDO
Pág.
INTRODUCCIÓN
15
1
17
2
3
DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
1.1
TÍTULO
17
1.2
DEFINICIÓN DEL PROYECTO
17
1.3
ALCANCE DEL PROYECTO
17
1.4
OBJETIVOS GENERALES Y ESPECÍFICOS
1.4.1 OBJETIVO GENERAL.
1.4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS.
18
18
18
1.5
19
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
ESTADO DEL ARTE
21
2.1
DIFERENCIAS ENTRE SISTEMAS DE DOMÓTICA.
2.1.1 KNX
2.1.2 X10
2.1.3 PLC
2.1.4 MICROCONTROLADORES
2.1.5 COMPUTARIZADO
23
23
23
24
25
25
2.2
26
ESTADO DEL ARTE EN COLOMBIA
MARCO TEÓRICO (DOMÓTICA, DISEÑO INTERFAZ D.C.U.)
3.1
HISTORIA DE LA DOMÓTICA
31
31
3.2
DOMÓTICA
3.2.1 CARACTERÍSTICAS DE UNA CASA INTELIGENTE
3.2.2 OBJETIVOS DE LA DOMÓTICA
3.2.3 GESTIÓN DE LA DOMÓTICA
3.2.4
SISTEMA DE CONTROL
3.2.5 TIPOS DE ARQUITECTURA DE CONTROL
3.2.6 INTERFAZ DE USUARIO
3.2.7 PROTOCOLOS DE CONTROL
3.2.8 MEDIOS DE TRANSMISIÓN
32
35
37
38
42
43
44
44
51
3.3
VIVIENDAS INTELIGENTES
54
3.4
ILUMINACIÓN
3.4.1 NATURALEZA FÍSICA DE LA LUZ
3.4.2 ILUMINACIÓN
56
56
58
7
4
3.5
DISEÑO DE INTERFACES
3.5.1 ETAPAS DEL DISEÑO DE INTERFACES.
62
63
3.6
DISEÑO CENTRADO EN EL USUARIO
3.6.1 PRINCIPIOS DEL DISEÑO CENTRADO EN EL USUARIO
67
68
DISEÑO CONCEPTUAL
75
4.1
REQUERIMIENTOS
4.1.1 REQUERIMIENTOS SISTEMA.
4.1.2 REQUERIMIENTOS DE INTERFAZ
4.1.3 PUBLICO Y ENTORNO
4.1.4 RECURSOS
4.1.5 PLANIFICACIÓN
75
76
79
80
82
82
4.2
PROPUESTAS
4.2.1 ALTERNATIVAS
83
86
4.3
COMPROBACIÓN.
4.3.1 OBJETIVOS.
4.3.2 PARTICIPANTES.
4.3.3 PROCEDIMIENTO.
4.3.4 RESULTADOS
4.3.5 CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES
87
88
88
88
89
89
4.4
ORGANIZACIÓN DE LOS CONTENIDOS
90
4.5
DIAGRAMA DE FLUJO INTERFAZ DEL SISTEMA
90
4.6
DISEÑO DEL SISTEMA ELÉCTRICO ELECTRÓNICO.
4.6.1 ELEMENTOS UTILIZADOS PARA LA INSTALACIÓN DOMÓTICA
4.6.2 PROGRAMACIÓN CONTROL DE LUMINARIAS
5
DISEÑO PRELIMINAR, DESARROLLO Y DISEÑO DETALLADO
92
93
100
107
5.1
DISEÑO DE INTERFAZ
5.1.1 INTERFAZ USABLE
5.1.2 ASPECTOS TÉCNICOS DE LA INTERFAZ
107
107
110
5.2
PROPUESTAS DE LA INTERFAZ
5.2.1 BOCETACIÓN
5.2.2 PROPUESTAS INTERFAZ
5.2.3 PRIMER FOCUS GROUP
114
115
115
117
5.3
DESARROLLO DEL SISTEMA ELECTO ELECTRÓNICO.
5.3.1 CONTROL
5.3.2 OPERATIVA
5.3.3 NECESIDADES
5.3.4 DESCRIPCIÓN DE ELEMENTOS
5.3.5 ARQUITECTURA DEL SISTEMA DOMÓTICO
5.3.6 ESQUEMA DE CONEXIÓN DE LOS COMPONENTES
5.3.7 TABLERO ELÉCTRICO
5.3.8 INTERFACES SUPLEMENTARIAS.
119
119
121
122
123
126
127
128
128
5.4
129
COMPROBACIÓN
8
5.4.1
5.4.2
5.4.3
5.4.4
5.4.5
6
OBJETIVOS
PARTICIPANTES
PROCEDIMIENTO
RESULTADOS
CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES
130
130
131
132
132
5.5
DESARROLLO PROPUESTA FINAL
5.5.1 SISTEMA DE CONTROL
5.5.2 INTERFAZ
133
133
135
5.6
CONCEPTOS DE DISEÑO
5.6.1 PROGRAMAS UTILIZADOS EN EL DESARROLLO DE LA INTERFAZ.
140
144
VALIDACIÓN DE USABILIDAD
146
6.1
OBJETIVO GENERAL
146
6.2
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
146
6.3
SELECCIÓN DE PARTICIPANTES
146
6.4
PROCEDIMIENTO
6.4.1 RESULTADOS DE LAS TAREAS
6.4.2 RESULTADOS CUESTIONARIO
6.4.3 CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES
146
147
149
149
7
CONCLUSIONES
150
8
RECOMENDACIONES
151
BIBLIOGRAFÍA
152
ANEXOS
155
9
LISTA DE FIGURAS
Pág.
FIGURA 1 ESQUEMA DE UNA CASA CONECTADA EN RED.
FIGURA 2 INFRAESTRUCTURA HOGAR DOMÓTICO.
FIGURA 3 SISTEMA X-10.
FIGURA 4 ARQUITECTURA DEL SISTEMA EIB.
FIGURA 5 SISTEMA DOMÓTICO CENTRALIZADO PARA VIVIENDA INTELIGENTE.
FIGURA 6 NATURALEZA DE LA LUZ.
FIGURA 7 CLASIFICACIÓN POR FLUJO LUMINOSO
FIGURA 8 TIPOS DE ILUMINACIÓN ARTIFICIAL.
FIGURA 9 DISTRIBUCIÓN ESPACIAL DEL FLUJO LUMINOSO.
FIGURA 10 REPRESENTACIÓN DEL MODELO DEL DISEÑADOR.
FIGURA 11 METODOLOGÍA DISEÑO CENTRADO EN EL USUARIO.
FIGURA 12 RENDERIZADO ILUMINACIÓN DE SALA
FIGURA 13 RENDERIZADO ILUMINACIÓN DE DORMITORIO.
FIGURA 14 RENDERIZADO NOCTURNO.
FIGURA 15 PRIMERA INTERFAZ
FIGURA 16 RESULTADO PRIMERA COMPROBACIÓN
FIGURA 17 DIAGRAMA GENERAL DE CONTENIDOS.
FIGURA 18 LÓGICAS DE PROGRAMACIÓN
FIGURA 19 CONEXIÓN DE MODULO LOGO!
FIGURA 20 CONFIGURACIÓN DE LA PANTALLA TP177 MICRO Y DEL PLC S7-200
FIGURA 21 PLC S7-200
FIGURA 22 PUERTOS PLC S7-200 CPU 222
FIGURA 23 PERIFÉRICOS PARA PLC S7-200
FIGURA 24 PLC Y MODULO PARA SEÑALES ANALOGICAX
FIGURA 25 PARTES PLC S7-200
FIGURA 26 ENTORNO STEP 7 - MICRO/WIN
FIGURA 27 ESTRUCTURA DE CONTROL - ÁRBOL INTERRUPTOR
FIGURA 28 ESTRUCTURA DE CONTROL - ÁRBOL SENSOR
FIGURA 29 ESTRUCTURA DE MONITOREO - ÁRBOL LLAMADA SUBRUTINA
FIGURA 30 ESTRUCTURA DE MONITOREO - ÁRBOL SUBRUTINA CONTADORES
FIGURA 31 ESTRUCTURA DE MONITOREO - ÁRBOL SUBRUTINA REINICIO CONTADORES
FIGURA 32 LOGO! SIEMENS
FIGURA 33 PROGRAMACIÓN DE GESTIÓN HORARIA Y SIMULACIÓN DE PRESENCIA LOGOSOFT!
FIGURA 34 VISTA FRONTAL Y LATERAL TP177B PN/DP
FIGURA 35 VISTA LATERAL INFERIOR TP177B PN/DP
FIGURA 36 VISTA TRASERA TP177B PN/DP
FIGURA 37 ENTORNO W INCC FLEXIBLE
FIGURA 38 EJEMPLO BOCETOS 1
FIGURA 39 EJEMPLOS BOCETOS 2
FIGURA 40 PROPUESTA FINAL 1
FIGURA 41 FIGURAS PROPUESTA FINAL 1
FIGURA 42 PROPUESTA FINAL 2
FIGURA 43 FIGURAS PROPUESTA FINAL 2
FIGURA 44 NIVEL DE ACEPTACION FOCUS GROUP
10
34
37
45
48
55
57
58
60
61
63
68
84
85
85
89
89
91
92
92
93
94
95
96
97
98
99
101
101
102
103
103
104
106
110
111
112
113
115
115
116
116
117
117
118
FIGURA 45 ESTRUCTURAS PROGRAMACIÓN KOP
FIGURA 46 PROGRAMACIÓN KOP EN STEP7
FIGURA 47 ESTRUCTURA OPERATIVA DEL SISTEMA
FIGURA 48 FUSIBLE 4MA
FIGURA 49 RELÉ ESTADO SÓLIDO (RSS)
FIGURA 50 SENSOR DE PRESENCIA INFRARROJO
FIGURA 52 ARQUITECTURA SISTEMA DOMÓTICO
FIGURA 53 CONEXIÓN PLC
FIGURA 54 CONEXIÓN DE RELÉ A LA RED DE POTENCIA
FIGURA 55 DISTRIBUCIÓN TABLERO DE CONTROL SENCILLO
FIGURA 56 PROPUESTA INTERFAZ SUPLEMENTARIA LOGO!
FIGURA 57 CIRCUITO CONTROLADO POR PLC
FIGURA 58 INTERCONEXIÓN DE ELEMENTOS DE CONTROL
FIGURA 59 MAQUETA DE SISTEMA PARA COMPROBACIÓN
FIGURA 60 RESULTADOS COMPROBACIÓN TÉCNICA
FIGURA 61 RENDERIZADO ESCENAS LUMÍNICAS
FIGURA 62 CONSUMO DE BOMBILLAS POR HORA
FIGURA 63 SECCIÓN INICIO INTERFAZ TÁCTIL
FIGURA 64 SECCIÓN CONTROL INTERFAZ TÁCTIL
FIGURA 65 SECCIÓN CONTROL - LUCES INTERFAZ TÁCTIL
FIGURA 66 SECCIÓN CONTROL - AUXILIAR INTERFAZ TÁCTIL
FIGURA 67 SECCIÓN MONITOREO INTERFAZ TÁCTIL
FIGURA 68 SECCIÓN MONITOREO - EVENTOS INTERFAZ TÁCTIL
FIGURA 69 SECCIÓN MONITOREO - CONTADORES INTERFAZ TÁCTIL
FIGURA 70 SECCIÓN AJUSTES INTERFAZ TÁCTIL
FIGURA 71 SECCIÓN AYUDA I NTERFAZ TÁCTIL
FIGURA 72 PALETA DE COLORES TP177B
FIGURA 73 BOTONES DE INTERFAZ
FIGURA 74 FUENTE CALIBRI
FIGURA 75 ICONOS
FIGURA 76 MICROSOFT POWER POINT
FIGURA 77 COREL DRAW X5
FIGURA 78 SISTEMA PARA COMPROBACIÓN DE USABILIDAD
FIGURA 79 COMPROBACION DE USABILIDAD
FIGURA 80 RESULTADOS TAREAS USABILIDAD
FIGURA 81 RESULTADOS CUESTIONARIO USABILIDAD
11
120
121
122
124
124
125
126
127
127
128
129
130
130
131
132
133
134
135
135
136
136
137
137
138
139
140
141
142
142
143
145
145
147
148
148
149
LISTA ANEXOS
Pág.
ANEXO A. ENCUESTA ESTUDIO DE MERCADO DOMÓTICO EN
BUCARAMANGA SANTANDER COLOMBIA
156
ANEXO B. PROGRAMACIÓN PLC S7-200 REALIZADA EN EL SOFTWARE
STEP 7 MICRO WIN
176
ANEXO C. PROGRAMACIÓN PANTALLA TÁCTIL DE SIEMENS TP177B
EN EL SOFTWARE WINCC FELXIBLE
186
12
RESUMEN
TITULO: DISEÑO DE UN SISTEMA DOMÓTICO PARA CONTROL DE
ILUMINACIÓN Y MONITOREO DE CONSUMO ELÉCTRICO.*
AUTOR: ROGER ALONSO ROMÁN JIMÉNEZ **
PALABRAS CLAVES: DOMÓTICA,
CONTROL, MONITOREO
ILUMINACIÓN,
AUTOMATIZACIÓN,
DESCRIPCIÓN:
El diseño de un sistema domótico para un diseñador industrial es ingresar a una tecnología que
abre las puertas a nuevas herramientas tecnológicas para satisfacer las necesidades los usuarios
de la sociedad de la información, crear ambientes que les permita mejorar la calidad de vida y
aportar el diseño sostenible mediante la administración del consumo energético.
Este proyecto se dirigió a intervenir el factor primordial en el consumo de energía eléctrica en la
ciudad de Bucaramanga el cual para muchos de los usuarios corresponde a la iluminación
residencial. Otro objetivo de este proyecto es demostrar que el diseñador industrial tiene un papel
muy importante en el desarrollo de nuevos productos ya que es el que integra una gran cantidad de
ciencias y conocimientos para adaptarlos de una mejor manera a los deseos o necesidades del los
usuario.
El desarrollo del sistema se desarrollo en una metodología centrada en el usuario. Que enfocada
en un desarrollo paralelo entre la interfaz grafica de usuario y el sistema de control mediante PLC
puede dar unos resultados sólidos satisfaciendo los requerimientos más importantes para el
usuario y permitiéndole integrar a la domótica como una tecnología que lo va a beneficiar de
múltiples maneras y que cumpla con unos estándares óptimos para su utilización residencial.
________________________________________________________
*Proyecto de grado
**Facultad de Ingenierías Físico - Mecánicas. Escuela de Diseño Industrial. Director M.Sc John
Faber Archila Diaz
13
ABSTRACT
TITLE: HOME AUTOMATION SYSTEM DESIGN FOR LIGHTING CONTROL AND
MONITORING OF POWER CONSUMPTION.*
AUTHOR: ROGER ALONSO ROMÁN JIMÉNEZ **
KEY WORDS: HOME AUTOMATION, LIGHTING, CONTROL, MONITORING
DESCRIPTION:
The design of a home automation system for an industrial designer is to enter a technology that
opens up new technological tools to meet users of the information society, creating environments
that allow them to improve the quality of life and provide design through sustainable management of
energy consumption.
This project addressed the primary factor involved in the consumption of electricity in the city of
Bucaramanga which for many users is for residential lighting. Another objective of this project is to
demonstrate that the industrial designer is a very important role in the development of new products
since it is integrating a lot of science and knowledge to adapt in a better way to the wishes or needs
of the user.
The development of the methodology developed in a user-centric. Development that focuses on a
parallel between the graphical user interface and PLC control system can provide solid results meet
the most important to you and allowing you to integrate home automation as a technology that will
benefit in multiple ways and that meets optimal standards for residential use.
________________________________________________________
*
Grade Project
** Faculty of Physical - Mechanical Engineering. School of Industrial Design.
Director M. Sc John Faber Archila Diaz
14
INTRODUCCIÓN
La rápida evolución de las tecnologías de la información y las comunicaciones
hacen que aparezcan continuamente nuevos servicios y aplicaciones en la
vivienda que configuran lo que se conoce como la sociedad de la Información.
Estos nuevos servicios y aplicaciones tienden a satisfacer necesidades de los
usuarios como la seguridad, el control energético, el ocio y entretenimiento, las
comunicaciones, la accesibilidad, la sostenibilidad y la integración medioambiental
de los edificios, entre otras. Estas aplicaciones se denominan domótica.
La domótica se define como el conjunto de sistemas automatizados de una
vivienda que aportan servicios de gestión energética, seguridad, bienestar y
comunicación, y que pueden estar integrados por medio de redes interiores y
exteriores de comunicación, cableadas o inalámbricas. Estos sistemas pueden
facilitarse en la vivienda a sus habitantes. Donde su objetivo es el de mejorar la
calidad de vida en el hogar y en el trabajo.
El concepto de domótica no es nuevo, ha sido descrito desde mediados de la
década de los ochenta, y en Colombia sólo se ha aplicado para las grandes
construcciones y edificios, privando a las viviendas de los beneficios que solo goza
la industria.
Tanto el mercado americano como europeo, brindan sistemas de control de
iluminación, aparatos con encendido automático, sistemas de alerta a condiciones
atmosféricas, control de temperaturas independientes en los espacios de la
vivienda, telemandos, etc. Pensados en las necesidades de sus viviendas que
funcionan sobre otras especificaciones técnicas y con unos costos elevados para
ser adoptados en el mercado local.
Además las empresas distribuidoras e instaladoras de estos sistemas en Colombia
solo se limitan a instalar estos sistemas sin tener en cuenta las necesidades
locales de los usuarios y aquí es donde entra el papel del diseñador dentro de esta
tecnología, que es la de captar e interpretar las necesidades de los usuarios, crear
15
ambientes que les permita mejorar la calidad de vida y aportar el diseño sostenible
mediante la administración del consumo energético.
Es por eso que el presente proyecto propone el estudio, diseño y construcción de
un modelo funcional de sistema domótico para el control de iluminación
y
monitoreo del consumo eléctrico para viviendas unifamiliares de estrato
socioeconómico medio alto en la ciudad de Bucaramanga con el fin de tener un
acercamiento a estas tecnologías aportando una nueva herramienta dentro del
diseño sostenible moderando el consumo excesivo de energía eléctrica.
16
1 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
1.1 TÍTULO
Diseño de un sistema domótico para control de iluminación y monitoreo de
consumo eléctrico.
1.2 DEFINICIÓN DEL PROYECTO
El proyecto consiste en el diseño de un sistema domótico para el control de
iluminación y monitoreo de consumo eléctrico que permita supervisar el consumo
de energía eléctrica en los Hogares de forma fácil e integrada.
1.3 ALCANCE DEL PROYECTO
El proyecto tiene como punto de partida el estudio de las oportunidades de
automatización en la vivienda unifamiliar estrato medio alto en la ciudad de
Bucaramanga y de las soluciones disponibles desde la domótica; con el fin de
definir las alternativas de diseño en cuanto a dispositivos, aplicaciones, e
implementación de control de iluminación junto con el monitoreo del consumo
eléctrico mediante una interfaz grafica de usuario, finalmente se elaborara un
modelo funcional que permita la comprobación de la propuesta.
17
1.4 OBJETIVOS GENERALES Y ESPECÍFICOS
1.4.1 OBJETIVO GENERAL.
Diseñar un sistema domótico para control de iluminación y monitoreo del
consumo eléctrico de una vivienda unifamiliar de estrato medio alto.
1.4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS.
-
Estudiar la domótica y sus aplicaciones existentes en las áreas de
iluminación y monitoreo de energía.
-
Analizar las diferentes ventajas de la domótica para la sostenibilidad de las
viviendas.
-
Determinar los componentes del sistema necesarios para cubrir las
necesidades más comunes de la vivienda unifamiliar de estrato medio alto.
-
Diseñar un sistema que permita controlar el consumo eléctrico por medio
del control de la iluminación residencial.
-
Desarrollar una interfaz grafica de usuario que facilite el control de la
iluminación residencial para proporcionar mayor confort en las diferentes
actividades y realizar el monitoreo del consumo eléctrico en la vivienda.
-
Implementar el sistema domótico mediante un modelo funcional para la
comprobación del sistema de iluminación y monitoreo de consumo
energético.
18
1.5 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
La vivienda ha evolucionado muy lentamente a lo largo de los años aunque en las
últimas décadas ha experimentado cambios vertiginosos producto sobretodo de la
incorporación de nuevas tecnologías de automatización y productos inteligentes.
Sin negar la incidencia de las transformaciones sociales, económicas, políticas y el
desarrollo de la tecnología, particularmente, a partir de la revolución industrial, que
sin lugar a duda ha jugado un importante e influyente papel en los cambios
ocurridos en ella. Al ser esta tecnología centrada en la automatización del hogar, a
veces se olvida un poco de uno de sus principales objetivos, que es el de mejorar
la calidad de vida de sus usuarios. Dicha tecnología al olvidar los usuarios crea
ambientes complejos y poco configurables a los diferentes estilos de vida.
Dentro de las nuevas tecnologías se encuentran aplicaciones agrupadas en el
concepto de domótica o smart-house (Viviendas Inteligentes) que contribuyen al
ahorro de energía y al consumo responsable. Supone una gestión inteligente de la
vivienda que, en la mayoría de los casos, se traduce en una disminución del gasto
en electricidad, agua y combustibles como el gas. Controla y automatiza los
sistemas de iluminación, climatización, agua caliente sanitaria, riego e, incluso, el
funcionamiento de los electrodomésticos y el movimiento de las persianas. La
domótica entonces busca brindar alternativas a las siguientes problemáticas:
La energía eléctrica es cada vez más costosa y como contraparte tenemos que la
apertura de mercados permite el ingreso de una amplia variedad de
electrodomésticos no tradicionales que aumentan el consumo de energía en
hogares y comercios. Esto ha generado una demanda de equipos que ayuden a
disminuir el impacto económico del costo de la energía.
En el caso de la iluminación la domótica sirve para adaptar el nivel de ésta en
función de la variación de la luz solar, la zona de la casa (pasillos, habitaciones) o
la presencia de personas. "Se ajusta a las necesidades de cada momento". El
encendido y apagado se gestiona de manera automática para evitar que las luces
se queden encendidas al salir de casa o de una estancia. Gracias a sensores las
19
luces se encienden sólo al entrar en las habitaciones. Un detector de presencia se
encarga de encenderlas. También se podrá regular la intensidad de luz o
encender a intervalos los diferentes interruptores de la casa. Por otro lado, la luz
de la entrada, por ejemplo, puede programarse para permanecer encendida
durante un espacio de tiempo determinado.
El sector de la vivienda es sin duda uno de los sectores que se han mantenido
más evasivos a la incorporación de las nuevas tecnologías. El ajuste de los
precios de por sí elevados y el público objetivo tan variado hacen difícil pensar en
la incorporación de elementos innovadores, que lejos de parecer ventajas se ven
con cierta incertidumbre. No obstante, como ocurre a diario con pequeños
elementos como pueden ser los teléfonos móviles hasta el público más reticente
acaba acostumbrándose a comodidades e interfaces que después de un tiempo
parecer imprescindibles lo que años atras era considerado ciencia ficción.
La automatización en la vivienda “domótica” comienza a ser considerada como un
elemento diferenciador de aquellos edificios que cuidan con especial detalle de la
comodidad de los inquilinos y les ofrece, basándose en las estructuras
tradicionales elementos innovadores. Poco a poco, si la vivienda quiere ser
considerada del siglo XXI tendrá que incorporar elementos como sensores de
movimiento, sensores de inundación, termostatos con múltiples funciones,
automatización de persianas, módulos por radiofrecuencia, sistemas de alarmas,
etc. Haciendo que viviendas que no tengan estos elementos se vean desfasadas y
restándoles valor.
Teniendo en cuenta la problemática presentada el grupo de investigación en
robótica de servicio y diseño de la escuela tiene dentro de sus líneas de
investigación la domótica buscando proponer soluciones que integren la
tecnología al servicio de los usuarios, desde dicha línea de investigación se
propone el presente proyecto de grado el cual plantea el diseño de un sistema
domótico para el control de la iluminación y el monitoreo del consumo eléctrico de
una vivienda unifamiliar.
20
2 ESTADO DEL ARTE
En la actualidad los escenarios donde los seres humanos interactúan son del tipo
inteligente, lo que quiere decir que están dotados de un sinnúmero de funciones
para su bienestar. Esta palabra, inteligente, ha llegado al hogar o vivienda
transformando su simple definición según el Diccionario de la Real Academia
Española: Centro de ocio en el que se reúnen personas que tienen en común una
actividad, una situación personal o una procedencia, en escenarios vivos, donde
el hombre es el principal actor.
Estas nuevas viviendas están dotadas de un sistema nervioso donde la palabra
inteligente se ha empezado a posar sobre todo lo que la constituye, desde los
electrodomésticos más conocidos como los televisores, neveras, hornos
microondas, hasta la arquitectura misma, tal es el caso de las paredes, o por qué
no, donde dormimos o el techo, todo esto con el único fin de integrar la nueva era
tecnológica al hogar tradicional para convertirlo en el hogar inteligente donde el
hombre puede tele gestionar sus actividades y la de sus familiares.
La nueva área de la ingeniería conocida como domótica o como ciencia de la
innovación, está creciendo a niveles exponenciales, y las principales empresas
diseñadoras de electrodomésticos están dotándolos de inteligencia para
aumentar las funciones que tiene cada uno de ellos y cada vez más suplir las
necesidades que se presentan en el hogar.
Por otra parte, cabe señalar que a pesar de un desarrollo tecnológico acelerado,
la comunicación por redes y automatización de procesos a nivel latinoamericano
es incipiente sin embargo, las redes están interconectadas y han ido creciendo
con la aparición de internet, y por tanto este desarrollo ha permitido el crecimiento
de los procesos de domotización.
21
Una
de
las
grandes
características
que
se
tiene
en
las
redes
de
telecomunicaciones es que desde cualquiera de ellas es posible comunicarse
con un host que posea el protocolo IP, que es el medio básico de conexión en el
mundo de las telecomunicaciones electrónicas.
Así, mediante protocolos tales como IP, es posible implementar sistemas de
comunicación para procesos domóticos, como por ejemplo los procesos tele
controlados.
La domótica se ha ido desarrollando en el mundo, existiendo países como Estados
Unidos, Japón y España, con mayores adelantos e implementaciones, tanto en el
mercado de consumo como industrial. La domótica no parece estar muy
desarrollada en Colombia y, sin embargo, el trabajo de campo realizado por el
grupo de investigación, desarrollo y aplicación en telecomunicaciones e
informática (GIDATI) de La UPB el cual pretende mostrar la realidad en tal sentido,
explorando el uso o tenencia de sistemas domóticos que permitan la
automatización de actividades, los gustos o preferencias por tenerlos, la capacidad
y disposición para la adquisición, y la priorización en la posible elección de usos o
actividades en domótica, a través de la inversión de dinero; concluyo que en las
ciudades de Bogotá, Medellín y Barranquilla en los estratos socioeconómicos 4,5
y 6 se obtuvo un índice promedio de tenencia de sistemas del 10.6%, y Entre
quienes no poseen aplicaciones domóticas, se observa una expectativa o interés
del 77%, lo que significa un potencial importante de demanda. (Correa & Uribe,
2007)
Otra conclusión importante fue que se confirma la hipótesis de que, a mayor
estrato, es mayor la posesión de sistemas domóticos, ya que éstos caen en la
categoría de artículos suntuosos o de lujo.
En el estrato 6, el promedio de
tenencia de éstos sistemas es de 20.7%, seguido del estrato 5, con 10% y, por
último, está el estrato 4, con 8.3%. Es de suponer que, en los estratos 3, 2 y 1, la
tenencia de estos sistemas sea aún menor.
22
Y para terminar en promedio, las personas estarían dispuestas a invertir en total
alrededor de $9,000,000 en domótica. (Correa & Uribe, 2007)
2.1 DIFERENCIAS ENTRE SISTEMAS DE DOMÓTICA.
En cuanto a los sistemas comerciales más utilizados en domótica encontramos:
KNX, x10, PLC, Microcontroladores y computarizado
2.1.1 KNX
Sistema estandarizado, con sede en Bruselas, cumple la normativa Europea (EN
50090 - EN 13321-1) y la Normativa Internacional (ISO/IEC 14543).
o Ventajas: Están adscritos a KNX los principales fabricantes europeos
de material eléctrico y electrodomésticos (ABB, Siemens, Schneider,
Bischoff, Miele, Bosh, Simón, etc.). Es el más fiable que existe y el
más veloz en la transmisión de datos (9600 bits por segundo).
o Desventajas: Es de alto costo, y de difícil, adquisición en
Latinoamérica.
2.1.2 X10
Fue el primer sistema domótico, desarrollado en 1975 y el que a fecha de hoy
tiene mayor número de componentes y hogares domotizados. Muy extendido en
EEUU.
o Ventajas: Los componentes son los más baratos y puede usar la
línea eléctrica existente sin necesidad de añadir cableado.
23
o Desventajas: La señal es poco fiable, ya que los datos viajan sobre
la línea eléctrica a 50 Hz. Incumple normativa de seguridad de datos.
Trabaja a poca velocidad (1200 bits por segundo. El sistema es
antiguo y muy limitado. No puede comunicarse con aparatos
complejos.
2.1.3 PLC
Técnica usada en la automatización de hogares para el control remoto de
iluminación y de equipos sin necesidad de instalar cableado adicional. Sistema
muy parecido a X10.
Un inconveniente de los PLC’s es que son sistemas muy cerrados, y es donde el
programador de PLC’s prefiere montar algo que siga exactamente lo que él tiene
en la cabeza y no lo que diseñara en su día el I+D del controlador domótico. Pero
esta desventaja se convierte en ventaja al entrar en este proceso el diseñador
industrial el cual analiza los requerimientos del usuario y se los especifica al
programador.
Otro inconveniente es el precio, el material industrial siempre es más caro que el
doméstico aunque en el mundo de la domótica en Colombia es bastante parejo ya
que las tecnologías X10 y KNX apenas son conocidas y por lo tanto es de difícil
acceso.
o Ventajas: Fácil instalación y adaptación al entorno. Los datos viajan
algo más rápido (a 2400 bits por segundo). Utiliza infraestructura ya
desplegada (los cables eléctricos). Coste competitivo en relación con
tecnologías alternativas. Alta velocidad (banda ancha)
Suministra
múltiples servicios con la misma plataforma tecnológica IP, así un
sólo módem permite acceso a Internet, telefonía, domótica, televisión
interactiva. Seguridad, etc...). Instalación rápida. Vale para redes
24
domóticas caseras en las que no se requiera cumplimiento de
normativa Domótica.
o Desventajas: Es una tecnología orientada a ambientes industriales.
2.1.4 MICROCONTROLADORES
Es un método usado mayormente para sistemas artesanales o de bajo costo.
o Ventajas: Buena información, fácil de conseguir y económica,
Poseen una elevada velocidad de funcionamiento gracias a su
operatividad a alta frecuencia, Herramientas de desarrollo fáciles y
baratas.
Muchas
herramientas
software
se
pueden
recoger
libremente a través de internet desde microchip, Atmel, Motorola,
Intel, etc. Existe una gran variedad de herramientas hardware que
permiten grabar, depurar, borrar y comprobar el comportamiento de
los microcontroladores.
o Desventajas: direccionan poca memoria, son demasiado sensibles a
la electrostática, aun con una memoria externa limitan su actividad a
algo básico así como su set de instrucciones
2.1.5 COMPUTARIZADO
Para controlar luces desde el ordenador básicamente se puede hacer de varias
maneras. DMX512 es un estándar bien conocido, pero es muy costoso.
DMX512, a menudo abreviado como DMX (Digital MultipleX), es un protocolo
electrónico utilizado en luminotecnia para gestión y control de iluminación
espectacular permitiendo la comunicación entre los equipos de control de luces y
las propias fuentes de luz.
25
Otra opción es usar un puerto (serie o paralelo) del PC para controlar relés o cual
puede ser más barato y sencillo al momento de instalar.
o Ventajas: Las funcionalidades de una PLC hoy día se pueden
realizar a un coste razonable con un PC, sin más que conectar unas
simples tarjetas de adquisición de datos y otros elementos. Desde la
popularización de los ordenadores personales (PC) de sobremesa y
portátiles, las opciones para dotar al sistema domótico e inteligencia
y control desde un PC abren un mundo de posibilidades.
o Desventajas: El elevado coste que puede implicar no solo el
hardware si no que también el software y el consumo eléctrico de
tener un PC encendida y operando hace que sea poco viable para
una vivienda unifamiliar lo que si seria más conveniente para un
edificio o conjunto residencial
2.2 ESTADO DEL ARTE EN COLOMBIA
La situación de Colombia deja bastante que desear, siendo la labor más
importante la que están realizando las empresas eléctricas y las universidades en
sus grupos de investigación, como es el caso de la Pontificia Universidad
Bolivariana, UNAB y la Universidad Industrial de Santander cabe destacar también
que algunas grandes constructoras ya están ofreciendo en el mercado
construcciones con cierto grado de automatización.
Y aunque la industria domótica en Colombia no data más allá de 20 años, en estos
momentos, es uno de los campos de la electrónica con una buena proyección en
el país. La mayoría de empresas en este campo no son muy conocidas, es por
esta razón que la información a cerca de ellas es muy limitada y algo incompleta
sin embargo aquí está algunas de las más renombradas.
26
INTEGRAL DOMUS INTERNATIONAL LTDA. Empresa antioqueña con 5 años
de experiencia en grandes proyecciones para la automatización de inmuebles,
dedicada al diseño de proyectos domóticos, (seguridad, gestión eficiente de la
energía, confort, comunicación, ocio y multimedia).
El servicio que ofrece Integral Domus International es asesorar la digitalización de
inmuebles e implementar en las viviendas, oficinas e industrias proyectos
domóticos ó Inmóticos.
ROBOTRÓNICA LTDA. Es una empresa privada colombiana, fundada en
Noviembre de 1998. Formada en tecnologías de reconocimiento facial para
identificación biométrica, controles de acceso y vigilancia vía WEB.
Robotrónica Ltda. Diseña y desarrolla soluciones de identificación biométrica,
como también hardware electrónico y productos de vigilancia tales como: cámaras
de vigilancia, sistemas DVR, alarmas inalámbricas, entre otros, para las
necesidades del mercado colombiano e internacional.
DOMSECOL Empresa caucana que aparece en el mercado a partir del año 1999,
como producto de una labor social desarrollada por uno de los socios en la
Penitenciaría Nacional de varones San Isidro de Popayán; experiencia que
permitió a través de la interrelación con algunos internos conocer las debilidades y
falencias en la configuración, diseño y estructuración de algunos sistemas
electrónicos de seguridad residencial y comercial. (CASADOMO SOLUCIONES,
1999)
Domsecol pone a disposición los más modernos equipos existentes en el área de
la construcción de edificios y casa inteligentes desde un eficaz sistema contra
robos, hasta el más sofisticado sistema de vigilancia, video por intranet o Internet
pasando por sistemas de control de accesos con huella digital.
27
IMPORCOM LTDA. Es una empresa bogotana que distribuye y desarrolla
proyectos de automatización, seguridad electrónica, entretenimiento, en los
diferentes sectores: Residencial, comercial, gubernamental, militar.
TOOLS & SOLUTIONS. Empresa dedicada al desarrollo y venta de soluciones en
automatización de hogares y negocios, principalmente basada en tecnología de
automatización inalámbrica Z-WAVE. Somos integradores y distribuidores de
diferentes proveedores de EEUU, ofreciendo así alta competitividad en precio y
variedad de productos. Nuestras soluciones están enfocadas en atender
necesidades en: Seguridad, Confort, Ahorro y Multimedia.
Con 2 años de experiencia en el mercado, Tools & Solutions incorpora en
Latinoamérica el estándar Z-WAVE para automatización inalámbrica de bajo
costo. Somos la única empresa latinoamericana en calidad de miembro afiliado al
Z-WAVE ALLIANCE, organización que agrupa a los principales representantes de
este estándar a nivel mundial. El estándar Z-WAVE es utilizado por importantes
empresas del sector, tales como GE, Leviton, Schlage, Intermatic, entre otras.
SMART BUSINESS S.A. Empresa que ofrece soluciones de automatización en
combinación entre la tecnología y el diseño que permiten integrar los diferentes
sistemas existentes en un proyecto: viviendas, salas de reuniones, hoteles y
edificios; brindando al propietario o usuario la máxima utilidad de sus
infraestructuras. (CASADOMO SOLUCIONES, 1999)
DOMOTIK. Es una empresa consolidada como integradora de sistemas
domóticos, la cual cuenta con personal altamente capacitado para responder ante
sus necesidades durante todas las etapas del proceso de automatización de su
espacio,
incluyendo
asesoría,
trabajo
interdisciplinar
con
diseñadores
y
arquitectos, dirección de obra y soporte técnico.
Ofrece servicios de: gestión energética y confort, integración y gestión de equipos
para entretenimiento, soluciones electrónicas, instalación de equipos de seguridad
y soluciones corporativas.
28
DOMOTIC. Es una empresa consolidada; especializada en integrar sistemas
domóticos al recinto que se desee (casa, apartamento, finca, lugar de trabajo, etc.;
permitiendo hacer de un espacio un ambiente cómodo, seguro, entretenido y
ajustable a las necesidades.
Cuenta con personal altamente calificado para responder a las necesidades antes,
durante y después del proceso de automatización de su espacio.
Lleva en el mercado cuatro años, su principal objetivo es el de poder llegar a cada
hogar o espacio elegido, contribuyendo de esta manera a hacer realidad lo que
muchas personas han soñado para su lugar de residencia, descanso o trabajo.
Propone servicios en: robótica sanitaria, iluminación, sonido, cocinas, temperatura,
seguridad y gestión remota.
HOMEWIRLESS.
especialmente
(Bucaramanga)
formados
en
las
empresa
áreas
integrada
de
la
por
informática
profesionales
electrónica
telecomunicaciones y telemática lo cual les permite ofrecer desde la concepción
del proyecto y instalación hasta su mantenimiento. Ofreces servicios de
iluminación, alarmas de incendios, seguridad, persianas y televisión satelital.
BEST LIFE TECHNOLOGY LTDA. (Bucaramanga) Es una empresa joven,
dedicada a la solución de servicios integrales de telecomunicaciones y
tecnológicos, dispuesta a comprender y resolver eficazmente las necesidades del
cliente.
Nuestra principal fortaleza es la responsabilidad con la que tomamos cada
proyecto, contamos con experiencia, disponibilidad, calidad y compromiso de
servicio.
Desarrollamos ideas innovadoras en nuestros proyectos, de tal forma que
nuestros clientes obtengan los mejores beneficios en la implementación de
nuestros productos y servicios.
Presta servicios en domótica y telecomunicaciones.
29
VESTA INGENIERÍA S.A.S. es una empresa Colombiana, comprometida con el
avance tecnológico, con los procesos industriales, con la aplicación de
herramientas que provean controles al personal,
a los inventarios,
a las
edificaciones, los comercios y los hogares.
Contamos con ingenieros altamente capacitados y comprometidos con las
necesidades actuales.
Es una empresa de Ingeniería dedicada a solucionar sus necesidades en
Seguridad Electrónica, Domótica e Ingeniería.
Ofrece soluciones integrales de última tecnología con los mayores estándares de
calidad y respaldados por las mejores y más reconocidas marcas del mundo.
Realiza el desarrollo de proyectos específicos para dar soluciones a necesidades
especiales.
30
3 MARCO TEÓRICO (DOMÓTICA, DISEÑO INTERFAZ D.C.U.)
3.1 HISTORIA DE LA DOMÓTICA
En la idealización del concepto de automatizar procesos se han requerido labores
muy profundas de investigación, por eso este paradigma tiene muchos años de
existencia como tal, desde que un interesado en el área conectó dos cables
eléctricos a las manecillas de un reloj despertador, para que movidos por dichas
manecillas, los cables cerraran un circuito formado por una pila y una lámpara. En
ese momento surge la idea de temporizar una función eléctrica en un ambiente
doméstico (Carrasquilla Gomez & Moreno Betancour, 1999, pág. 144).
El automatismo se inició durante el siglo XIX con el desarrollo industrial, el cual
permitía controlar y establecer secuencialmente los procesos productivos. Con el
paso del tiempo y hasta la actualidad, los sistemas han sido perfeccionados hasta
llegar al punto en donde las industrias basan gran parte de sus fases de
producción en tareas automatizadas o temporizadas.
Estados Unidos y Japón fueron los países pioneros en dar una noción de un
edificio o inmueble inteligente, en el año 1977, bajo la influencia de factores
tecnológicos y económicos. Desde este año se realizan estudios y análisis sobre
el impacto que tiene la automatización en la sociedad y la rentabilidad que podían
generar sus ideas en un período de baja productividad en el sector industrial
(Carrasquilla Gomez & Moreno Betancour, 1999, pág. 140).
Con la llegada de las tecnologías en comunicaciones y la aparición de la nueva
generación de los conmutadores telefónicos llamados de multiservicio o PABX, se
vieron los primeros avances en el área de los edificios inteligentes. Estos
novedosos sistemas de comunicación permitían la transmisión de datos numéricos
31
y la conversación telefónica simultáneamente, ya que este último servicio era
monopolizado hasta 1984 por la compañía de comunicaciones AT&T. En este
mismo año se originó en los Estados Unidos la primera aproximación de lo que se
denomina hoy en día Domótica. El proyecto llamado “Smart House” fue dirigido
por la NAHB (“National Association of Home Builders”), la cual estaba integrada
por constructores de casas unifamiliares que crearon una fundación para impulsar
el desarrollo de la casa inteligente (Alzate Builes, 2003).
El concepto de edificios automatizados en Asia, particularmente en Japón, se
desarrolló hacia el año 1987, empleando las tecnologías de información con el
objetivo de lograr espacios que proporcionaran un ambiente confortable y
estimulante, haciéndolos más competitivos dentro del mercado.
La automatización de las tareas del hogar es un tema muy reciente. Actualmente
se permite a los usuarios una mayor comodidad, ahorro de energía y de dinero al
momento de desarrollar, implementar y utilizar las tecnologías residenciales.
Inicialmente, el control de los aparatos se hacía enviando señales a través de la
red eléctrica; luego evolucionó la forma de comunicación y control de los procesos
domésticos hasta utilizar emisores y receptores más avanzados, que reciben la
señal y la transforman en la acción determinada.
3.2 DOMÓTICA
El término Domótica viene del latín “domus” que significa casa y de la palabra
“automática”, por lo tanto la Domótica se refiere a una casa automática o como se
le ha llamado más comúnmente una casa inteligente. En inglés a la Domótica se le
conoce más como “home networking” o “smart home”. Una casa inteligente es
aquélla cuyos elementos o dispositivos están integrados y automatizados a través
de una red (principalmente Internet) y que a través de otro dispositivo remoto o
inclusive interno se pueden modificar sus estados o los mismos dispositivos están
diseñados para realizar ciertas acciones cuando han detectado cambios en su
propio ambiente (CASADOMO SOLUCIONES, 1999).
32
La enciclopedia Larousse definía en 1988 el término Domótica como: "el concepto
de vivienda que integra todos los automatismos en materia de seguridad, gestión
de la energía, comunicaciones, etc.”. Una definición más técnica del concepto
sería: "conjunto de servicios de la vivienda garantizado por sistemas que realizan
varias funciones, los cuales pueden estar conectados entre sí y a redes interiores
y exteriores de comunicación. Gracias a ello se obtiene un notable ahorro de
energía, una eficaz gestión técnica de la vivienda, una buena comunicación con el
exterior y un alto nivel de seguridad" (Junestrand, Passaret, & Vazquez, 2004).
Para que un sistema pueda ser considerado "inteligente" ha de incorporar
elementos o sistemas basados en las Nuevas Tecnologías de la Información (NTI)
que van surgiendo día a día. El uso de las NTI en una casa genera nuevas
aplicaciones y tendencias basadas en la capacidad de proceso de información y
en la integración y comunicación entre los equipos e instalaciones (Kirschning,
1992).
La definición de casa domótica o inteligente presenta múltiples versiones en
diferentes países e idiomas, pero los términos más utilizados son: "casa
inteligente" (smart house), automatización de viviendas (home automation),
domótica (domotique), sistemas domésticos (home systems), entre otros.
De manera general, un sistema domótico dispondrá de una red de comunicación y
diálogo que permite la interconexión de una serie de equipos a fin de obtener
información sobre el entorno doméstico y, basándose en ésta, realizar unas
determinadas acciones sobre dicho entorno. El funcionamiento de una casa
inteligente consistiría a grandes rasgos de lo siguiente: los elementos de campo
(detectores, sensores, captadores, etc.), transmitirán las señales a una unidad
central inteligente que tratará y elaborará la información recibida. En función de
dicha información y de una determinada programación, la unidad central actuará
sobre determinados circuitos de potencia relacionados con las señales recogidas
por los elementos de campo correspondientes (O'DRISCOLL, 2000).
33
Figura 1 Esquema de una casa conectada en red.
Fuente: (O'DRISCOLL, 2000)
A continuación se detallan las diferentes definiciones que han ido tomando el
término Domótica en los últimos años:
•
La nueva tecnología de los automatismos de maniobra, gestión y control de
los diversos aparatos de una vivienda, que permiten aumentar el confort del
usuario, su seguridad y el ahorro en el consumo energético.
•
Un conjunto de servicios en las viviendas, asegurados por sistemas que
realizan varias funciones, pudiendo estar conectados, entre ellos, y a redes
internas y externas de comunicación.
-
La informática aplicada a la vivienda. Agrupa el conjunto de sistemas de
seguridad y de la regulación de las tareas domésticas destinadas a facilitar
la vida cotidiana automatizando sus operaciones y funciones (CASADOMO
SOLUCIONES, 1999).
Una característica de las casas inteligentes es que deben tener la flexibilidad para
asumir modificaciones de manera conveniente y económica.
34
Desde el punto de vista computacional, una Casa Inteligente sugiere la presencia
de sistemas basados en técnicas de inteligencia artificial, programados, sistemas
distribuidos, capaces de:
•
Tomar las decisiones necesarias en un caso de emergencia.
•
Predecir y auto diagnosticar las fallas que ocurran dentro de la casa.
•
Tomar las acciones adecuadas para resolver dichas fallas en el momento
adecuado.
•
Monitorear y controlar las actividades y el funcionamiento de las
instalaciones de la casa. Para que esto sea entendible, la siguiente figura
muestra las conexiones
3.2.1 CARACTERÍSTICAS DE UNA CASA INTELIGENTE
Las principales características generales de una casa inteligente son las
siguientes:
•
Integración.
Todo el sistema funciona bajo el control de una computadora. De esta manera, los
usuarios no tienen que estar pendientes de los diversos equipos autónomos, con
su propia programación, indicadores situados en diferentes lugares, dificultades de
interconexión entre equipos de distintos fabricantes, etc.
•
Interrelación.
Una de las principales características que debe ofrecer un sistema domótico es la
capacidad para relacionar diferentes elementos y obtener una gran versatilidad y
variedad en la toma de decisiones. Así, por ejemplo, es sencillo relacionar el
funcionamiento del aire acondicionado con el de otros electrodomésticos, con la
apertura de ventanas, o con que la vivienda esté ocupada o vacía, etc.
35
•
Facilidad de uso.
Con una sola mirada a la pantalla de la computadora, el usuario está
completamente informado del estado de su casa. Y si desea modificar algo, solo
necesitará pulsar un reducido número de teclas. Así , por ejemplo, la simple
observación de la pantalla nos dirá si tenemos correo pendiente de recoger en el
buzón, las temperaturas dentro y fuera de la vivienda, si está conectado el aire
acondicionado, cuando se ha regado el jardín por última vez, si la tierra está
húmeda, si hay alguien en las proximidades de la vivienda , etc.
•
Control remoto.
Las mismas posibilidades de supervisión y control disponibles localmente,
(excepto sonido y música ambiental) pueden obtenerse mediante conexión
telefónica desde otra computadora en cualquier lugar del mundo. De gran utilidad
será en el caso de personas que viajan frecuentemente, o cuando se trate de
residencias de fin de semana, etc.
•
Fiabilidad.
Las computadoras actuales son máquinas muy potentes, rápidas y fiables. Si
añadimos la utilización de un Sistema de Alimentación Ininterrumpida, ventilación
forzada de CPU, batería de gran capacidad que alimente periféricos, apagado
automático de pantalla, etc. Se debe disponer de una plataforma ideal para
aplicaciones domóticas capaces de funcionar muchos años sin problemas.
•
Actualización.
La puesta al día del sistema es muy sencilla. Al aparecer nuevas versiones y
mejoras sólo es preciso cargar el nuevo programa en su equipo. Toda la lógica de
36
funcionamiento se encuentra en el software y no en los equipos instalados. De
este modo, cualquier instalación existente puede beneficiarse de las nuevas
versiones, sin ningún tipo de modificación (Domótica Soluciones Integrales S.L.,
1999)
Figura 2 Infraestructura hogar domótico.
Fuente: (Domótica Soluciones Integrales S.L., 1999)
3.2.2 OBJETIVOS DE LA DOMÓTICA
Usuario:
•
Posibilidad de realizar preinstalación del sistema en la fase de construcción.
•
Facilidad de ampliación e incorporación de nuevas funciones.
•
Sencillo de usar.
•
Variedad de elementos de control y funcionalidades disponibles.
Técnicos:
37
•
Tipo de arquitectura (centralizado o distribuido).
•
Velocidad de transmisión.
•
Medios de transmisión.
•
Tipo de protocolo.
3.2.3 GESTIÓN DE LA DOMÓTICA
La Domótica se encarga de gestionar principalmente los siguientes cuatro
aspectos del hogar:
Energía eléctrica.
Un sistema domótico se encarga de gestionar el consumo de energía, mediante
temporizadores, relojes programadores, termostatos, etc. También se aprovecha
de la tarifa nocturna mediante acumuladores de carga.
La iluminación es la segunda fuente de consumo de energía eléctrica en la
mayoría de los edificios. Con la Automatización y Control de la iluminación se trata
de conseguir el máximo confort, con el mínimo consumo de energía posible.
El control de la iluminación en un edificio se hace no solo por zonas, sino también
por puntos de luz individual. Otra gran diferencia entre la iluminación y la
calefacción es que el cambio de la iluminación es instantáneo, mientras el cambio
de la climatización normalmente es más lento.
La forma de encender y apagar la iluminación puede automatizarse, bajo distintas
posibilidades de control, en función de las necesidades de los usuarios.
38
La necesidad de luz en un recinto se decide a base de:
- La Actividad que se está realizando, por ejemplo en el salón puede ser deseable
aprovechar toda la potencia de la iluminación al estar charlando entre amigos,
mientras en la misma estancia solo se desea 25% de la capacidad de la misma
iluminación al ver una película en la televisión. Y cuando no está nadie la
necesidad de luz es cero.
- El individuo que realiza la actividad, distintas personas pueden necesitar distintas
cantidades de luz, dependiendo de por ejemplo la edad.
- La hora, ya que un pasillo en una casa a lo mejor solo se desea 30% de la
capacidad de la luz durante las horas nocturnas, en comparación de lo que se
necesitas durante el día.
Además para muchas tareas hace falta tanto luz general como luz puntual. Por
ejemplo en un espacio de oficina la luz general es suficiente para zonas de paso,
mientras en la mesa es necesario luz puntual para leer documentos, etc.
La iluminación puede ser regulada de forma automática, dependiendo de uno, o
combinaciones de varios de los siguientes parámetros:
- Programación horaria
- Detección de presencia
- Nivel de luminosidad del ambiente, por ejemplo luz del exterior que llega a través
de las ventanas. Evitando su encendido innecesario si entra luz suficiente desde el
exterior.
39
- Escenarios, activados por el usuario o activado automáticamente por otros
parámetros distintos, que tienen predefinidos distintos parámetros iluminarías, por
ejemplo. Modo Televisión, Modo Cena, Modo Noche, Modo Salir de Casa, etc.
- Regulación manual con interfaces como interruptores, mandos a distancia o
interfaces web, sms, etc.
La racionalización de cargas eléctricas se utiliza cuando la demanda de energía
eléctrica es, en un momento determinado, superior a la potencia contratada. El
sistema de Automatización y el Control controla en todo momento el consumo
individual de cada aparato, línea y circuito eléctrico y puede regular y desconectar
equipos de uso no prioritario y de significativo consumo eléctrico, según las
prioridades dadas al programar el sistema La finalidad es evitar que se interrumpa
el suministro energético por actuación de las protecciones, en concreto, por
actuación del interruptor de control de potencia y magnetotérmico (ICPM).
Esta aplicación es especialmente interesante cuando existe una electrificación
importante, por ejemplo, cuando se dispone de calefacción por suelo radiante y
techo de apoyo, termo eléctrico para agua caliente sanitaria, aire acondicionado,
etc. Aparte del beneficio descrito con anterioridad, esta aplicación permite también
reducir la potencia contratada por el usuario, reduciendo, a su vez, el término fijo
de potencia y el coste mensual de la factura eléctrica. La empresa eléctrica
también se beneficio evitando grandes piques en momentos críticos de mucho frío
o mucho calor.
La gestión de tarifas es otro tema que permite derivar el funcionamiento de
equipos de climatización, cuyo uso puede derivarse a horas distintas a las
habituales, sin afectar al ritmo de vida de los usuarios a zonas horarias con
ventajas económicas en tarifas. Por ejemplo los acumuladores eléctricos para
40
generación de agua caliente sanitaria, lavadoras o lavavajillas, sistemas de
calefacción eléctrica por acumulación (acumuladores dinámicos o estáticos, suelo
radiante, etc.), son algunos ejemplos de equipos cuyo funcionamiento puede
derivarse a horas nocturnas, aprovechando las condiciones económicas de esta
tarifa eléctrica.
Confort
La Domótica nos proporciona una serie de comodidades, como pueden ser el
control automático de los servicios de:
- Calefacción
- Agua caliente
- Refrigeración
- Iluminación, entre otros.
Además de la gestión de elementos como accesos, persianas, ventanas, sistemas
de riego automático con sensores de humedad, etc.
Seguridad
La seguridad que nos proporciona un sistema domótico es más amplia que la que
nos puede proporcionar cualquier otro sistema, pues integra tres campos de la
seguridad que normalmente están controlados por sistemas distintos:
- Seguridad de los bienes: gestión del control de acceso y control de presencia, así
como la simulación de presencia.
- Seguridad de las personas: especialmente para las personas mayores, personas
minusválidas y enfermas. Se puede tener acceso mediante un nodo telefónico por
ejemplo hacia la policía.
41
- Incidentes y averías: mediante sensores, se pueden detectar los incendios y las
fugas de gas y agua, y por ejemplo, por medio del nodo telefónico desviar la
alarma hacia los bomberos. También se pueden detectar averías en los accesos,
en los ascensores, etc. (Romero, 1998)
Comunicaciones
La Domótica tiene una característica fundamental, que es la integración de
sistemas, por eso hay nodos que interconectan la red domótica con diferentes
dispositivos, como la red telefónica, el videoteléfono, etc. Como nueva tecnología,
las redes domóticas están preparadas para la conexión a servicios como por
ejemplo la TV por satélite, servicios avanzados de telefonía, compra vía Internet,
etc. (Domótica Soluciones Integrales S.L., 1999)
3.2.4 SISTEMA DE CONTROL
Es el elemento encargado de recoger toda la información proporcionada por los
sensores distribuidos en los distintos puntos de control de la vivienda procesarla y
generar ordenes que ejecutaran los actuadores e interruptores.
El sistema de control centralizado deberá ubicarse cerca de un enchufe, pues
requiere, por lo general, alimentación de la red eléctrica. Para evitar la caída de la
centralita ante un fallo de potencia, esta suele incluir también pilas de litio de larga
duración.
La información recibida de los sensores en la unidad de control centralizada se
trata según un algoritmo introducido en la memoria del sistema; además, la unidad
de control es capaz de proporcionar información del estado del sistema al
operador. Por tanto, el operador tiene la posibilidad de intervenir en el proceso, o
42
bien tomar el mando completo del mismo. Las acciones a tomar serán enviadas a
los distintos actuadores, con el fin de se produzca la respuesta deseada.
3.2.5 TIPOS DE ARQUITECTURA DE CONTROL
La arquitectura de un sistema domótico, como la de cualquier sistema de control,
especifica el modo en que los diferentes elementos de control del sistema se van a
ubicar. Existen dos arquitecturas básicas: la arquitectura centralizada y la
distribuida.
Arquitectura centralizada
En este tipo de arquitectura tiene una topología de interconexión tipo estrella. Así,
el sistema domótico posee un elemento de control central que es el encargado de
manejar todas las señales de control de los diversos dispositivos y a su vez todos
los dispositivos están conectados hacia él, por tanto si este elemento central falla
o simplemente deja de funcionar, todo el sistema de control colapsa en su
totalidad. Generalmente en este tipo de arquitectura el elemento central no tiene
un elemento central redundante. (Herrera Quintero, 2003)
Arquitectura distribuida
Para esta arquitectura, el sistema de control se sitúa próximo al elemento a
controlar dando al sistema domótico gran flexibilidad porque si uno de los
dispositivos no puede ser controlado no significa que otros no. Los factores más
influyentes para la utilización de este tipo de arquitectura son los medios de
transmisión, la velocidad en las comunicaciones, el tipo de protocolo por lo tanto
estas son algunas características a tener en cuenta si se quiere implementar una
arquitectura de esta índole. (Herrera Quintero, 2003)
43
3.2.6 INTERFAZ DE USUARIO
La interfaz gráfica de usuario, conocida también como GUI (del inglés graphical
user interface) es un programa informático que actúa de interfaz de usuario,
utilizando un conjunto de imágenes y objetos gráficos para representar la
información y acciones disponibles en la interfaz. Su principal uso, consiste en
proporcionar un entorno visual sencillo para permitir la comunicación con el
sistema operativo de una máquina o computador.
3.2.7 PROTOCOLOS DE CONTROL
Los protocolos de comunicaciones, no es otra cosa que el ‘idioma’ o formato de
los mensajes que los diferentes elementos de control del sistema deben utilizar
para entenderse unos con otros y que puedan intercambiar su información de una
manera coherente. Algunos de los protocolos más importantes orientados hacia
viviendas inteligentes son: X-10, EIB, HOMEAPI, LONWORKS, JINI, UNPN,
TCP/IP
A continuación se dará una descripción sobre cada uno de los protocolos que son
usados en la implementación de los sistemas domóticos y con ello se observa
cómo es la interacción de los diversos dispositivos en el interior de la vivienda
inteligente.
X-10
El protocolo X-10 es un protocolo orientado hacia la utilización de la red eléctrica
de las viviendas. Allí se utilizan corrientes portadoras para controlar cualquier
dispositivo a través de la línea de corriente doméstica (120 ó 220 v. y 50 ó 60 Hz),
y se hace modulando impulsos de 120 KHz como se ve en la Figura 1 (ausencia
de este impulso=0, presencia de este impulso=1).
44
Figura 3 Sistema X-10.
Fuente (Gil Moreno, 2001)
Con este protocolo se maneja un direccionamiento sencillo que se puede utilizar
en la red para identificar cualquier elemento. El protocolo tiene un margen de
acción que contempla 16 grupos de direcciones llamados housecodes y 16
direcciones individuales llamadas unit codes.
Este protocolo posee tramas de datos que son ceros y unos agrupados formando
comandos; con esta agrupación se pueden formar hasta 6 acciones para el
dispositivo que son: encendido, apagado, reducir, aumentar, todo encendido, todo
apagado.
Las señales que se envían al interior del hogar son recibidas por todos los
módulos, pero de acuerdo a la dirección sólo actúan sobre el dispositivo al que va
dirigida la acción (los primeros bits de la señal son el identificador del módulo de
este modo se sabe dónde está el dispositivo a controlar).
Características principales de X10
•
Es un estándar debido a las características de la corriente doméstica (120 ó
220 v. y 50 ó 60 Hz).
45
•
Es Flexible y fácil de usar gracias a como está constituida la red en el
hogar.
•
No hay que configurar nada para que entre en funcionamiento (Plug and
Play).
•
Da como resultado Confort y diversión.
•
Es una tecnología que aprovecha la red eléctrica que ya está instalada al
interior de la vivienda.
•
Modularidad y capacidad de crecimiento, con componentes fáciles de
instalar y que no requieren cableados especiales.
•
Capacidad de inter-funcionamiento entre productos.
El protocolo X-10, no es propietario, es decir, cualquier fabricante puede producir
dispositivos X-10 y venderlos, pero está obligado a usar los circuitos de control
que han sido diseñados por el fabricante de esta tecnología.
EIB (European Installation Bus)
European Installation Bus o EIB es un sistema domótico desarrollado bajo el aval y
supervisión de Unión Europea con el objetivo de evitar las importaciones de
productos similares que se estaban produciendo en el mercado japonés y el
norteamericano donde esta clase de tecnología se ha desarrollado antes que en
Europa.2
Es un estándar europeo que define una relación extremo a extremo entre los
dispositivos permitiendo distribuir la inteligencia entre los sensores y los
actuadores instalados en la vivienda.
Una arquitectura EIB puede llegar a tener 11520 componentes conectados al
mismo Bus, para que funcione correctamente se divide en áreas o zonas, y dentro
de estas zonas se subdivide en líneas. En un modelo EIB pueden llegar a existir
46
15 áreas o Zonas. En cada una de ellas pueden albergarse como máximo 12
líneas. Y cada línea puede contener hasta 64 componentes por lo tanto:
El sistema EIB permite mediante la instalación de algunos amplificadores o
repetidores optimizar su sistema hasta 256 dispositivos por línea, pero para evitar
las colisiones entre telegramas enviados se utiliza la técnica CSMA/CA (Carrier
Sense Multiple Access) garantizando el acceso libre de colisiones fortuitas en la
línea bus y sin ninguna pérdida de datos.
Es de agregar que el sistema utiliza una fuente de alimentación de 640mA por
línea, y se estima un consumo medio de 10 mA por componente (para el sistema
sin amplificadores), pero si el sistema es de 255 componentes la corriente utilizada
aumenta considerablemente en la Figura 2 se ejemplariza el modelo EIB.
47
Figura 4 Arquitectura del sistema EIB.
Fuente (Gil Moreno, 2001)
La situación de los componentes dentro de la vivienda determina lo que se
denomina la Dirección física. La dirección física consta de tres números o en su
defecto 16 Bits y son respectivamente, el número de área o zona (4 Bits), número
línea (4 Bits) y número de componentes (8 Bits).
Konnex
Esta es la iniciativa de tres asociaciones Europeas (EIBA, EHSA y BCI) con el
objetivo de aunar los esfuerzos de muchos fabricantes de sistemas domóticos del
mercado Europeo. El modelo Konnex es el paso evolutivo lógico que trata de
concentrar toda la experiencia y conocimientos de los principales estándares
europeos EIB, EHS, BatiBus (modelo que de acuerdo a la convergencia esta ya
dentro de Konnex).
Este sistema es impulsado altamente para competir contra el mercado
norteamericano que se encuentra en dominios de Lonworks. El CENELEC
48
(European Comité for Electrotechnical Standarization) lo ha aprobado con la
norma EN-50090. En si el modelo Konnex se basa en el modelo EIB y expande su
funcionalidad añadiendo nuevos medios físicos y modos de configuración BatiBus
y EHS.
Contempla tres modos de trabajo que pueden seleccionarse dependiendo del nivel
de competencia de cada instalador:
•
Modo S. (Modo sistema): Este modelos sigue la misma configuración que el
EIB actual, esto es, los diversos dispositivos o nidos de la nueva instalación
son instalados por profesionales con ayuda de software.
•
Modo E. (Modo fácil Easy): Aquí los dispositivos son programados en
fábrica para realizar una función concreta. También requieren alguna
configuración por parte de un controlador central.
•
Modo A (Modo Automático): Se sigue una filosofía plug and play, es decir
que no se tiene que configurar el dispositivo.
Por otro lado Konnex puede funcionar por cuatro medios físicos distintos:
•
Par trenzado (TP1 y TP0)
•
Corrientes Portadoras (PL100 y PL132)
•
Ethernet (IP)
•
Radiofrecuencia (RF)
La posibilidad de utilizar medios físicos distintos permite a los instaladores adaptar
la red a condiciones más favorables para el usuario final. Konnex está basado en
el modelo de EIB, siendo compatible con los distintos productos elaborados por
varias de las firmas productoras de componentes EIB. (Konexx, 2000)
Lonworks
Es un sistema de control domótico propietario presentada por la firma Echelon en
1992. Debido a su costo los dispositivos Lonworks no han tenido una implantación
49
masiva en los hogares. Lonworks es un sistema americano que esta mas
implantado en Estados Unidos que en Europa.
Los fabricantes de dispositivos Lonworks deben emplear en cada uno de sus
dispositivos un microcontrolador especial que le denominan Neuron Chip. Este
circuito integrado al igual que el firmware que implementa el protocolo Lontalk
utilizado en los nodos Lonworks para comunicarse, fueron desarrollados por
ECHELON en 1990. Una ventaja importante de Lonworks respecto a otras
tecnologías es que implementa el modelo de referencia OSI. De este modo
servicios tales como el reenvío automático tras una pérdida de trama o la
autenticación del emisor de la trama, están completamente implementadas en la
solución Lonworks. (Huidobro & Millán Tejedor, 2004)
JINI
Esta tecnología de Sun Microsystems permite descubrir nuevos dispositivos que
se van incorporando a la red del hogar mediante cualquier medio.
JINI permite utilizar servicios y dispositivos de red de manera tan fácil como utilizar
una conexión telefónica, es decir, permite conectarse y participar por medio de un
tono de marcado en red. La meta de JINI es simplificar interacción en la red.
JINI aprovecha la tecnología JAVA y consiste en una pequeña cantidad de este
código en forma de librerías de clases y algunas convenciones para crear una
"federación" de maquinas JAVA virtuales en la red, similar a la creación de una
comunidad.
Los usuarios navegantes de la red, tales como usuarios, dispositivos, datos, y
aplicaciones, se conectan dinámicamente para compartir información y realizar
tareas, convirtiéndose en una unidad lógica de información de red.
Cada aparato de esta red tiene en principio dos conexiones: el enchufe a la red
eléctrica y una ficha de conexión del tipo RJ-45. Está pensado para ejecutarse en
50
periféricos pero puede hacerlo en potentes ordenadores, cámaras, teléfonos o
cualquier dispositivo electrónico que se nos ocurra.
TCP/IP
La mayoría de los protocolos domóticos han sido especialmente creados para
implementar redes de control distribuidas (Lonworks, EIB, X-10), las tramas fueron
diseñadas de forma que el espacio útil para datos de las aplicaciones fuera el
máximo. Por ejemplo para encender y apagar una luz basta con una orden
codificada en un par de octetos. Por lo tanto, se trata de minimizar los campos de
control que el protocolo necesita para transferir estos dos octetos al dispositivo
destino.
TCP/IP está siendo usado en infinidad de computadoras y aplicaciones, de forma
que ha conseguido un volumen de negocio tal que ha hecho de este protocolo la
herramienta ideal para asegurar la interconectividad total entre máquinas en
cualquier parte del mundo y con esto se puede hablar cada vez mas de viviendas
inteligentes.
Luego de haber visto algunos de los protocolos que forman parte de la domótica
se entrará en los sistemas microprocesados de control que son usados para todos
los dispositivos que están en el interior de la vivienda inteligente. (Herrera
Quintero, 2003)
3.2.8 MEDIOS DE TRANSMISIÓN
En todo sistema domótico con arquitectura distribuida, los diferentes elementos de
control deben intercambiar información unos con otros a través de un soporte
físico (cableado) o utilizando el espectro electromagnético. Algunos tipos de
medios de transmisión son:
51
Líneas de distribución de energía eléctrica
Es una alternativa a tener en cuenta para las comunicaciones domésticas dado el
bajo coste que implica su uso, ya que se trata de una instalación existente. Para
aquellos casos en los que las necesidades del sistema no impongan
requerimientos muy exigentes en cuanto a la velocidad de transmisión, la línea de
distribución de energía eléctrica puede ser suficiente como soporte de dicha
transmisión. Algunas características de este medio son:
•
Nulo coste de la instalación.
•
Facilidad de conexión.
•
Poca fiabilidad en la transmisión de los datos.
•
Baja velocidad de transmisión.
Este tipo de sistema de medios de transmisión consta de:
•
Unidad de control: encargada de gestionar el protocolo, almacenar las
órdenes y transmitirlas a la red.
•
Interface: conexión de los equipos, es el elemento que recibe las órdenes
de la unidad de control y las ejecuta.
•
Filtro: para evitar que las señales puedan dañar la red eléctrica exterior a la
casa. (CASADOMO SOLUCIONES, 1999)
Fibra óptica
La fibra óptica es el resultado de combinar dos disciplinas no relacionadas, como
son la tecnología de semiconductores (que proporciona los materiales necesarios
para las fuentes y los detectores de luz), y la tecnología de guiado de ondas
ópticas (que proporciona el medio de transmisión, el cable de fibra óptica).
La fibra óptica está constituida por un material dieléctrico transparente, conductor
de luz, compuesto por un núcleo con un índice de refracción menor que el del
52
revestimiento, que envuelve a dicho núcleo. Estos dos elementos forman una guía
para que la luz se desplace por la fibra. La luz transportada es generalmente
infrarroja, y por lo tanto no es visible por el ojo humano. Algunas de sus
características son:
•
Fiabilidad en la transferencia de datos.
•
Inmunidad frente a interferencias electromagnéticas y de radiofrecuencias
•
Alta seguridad en la transmisión de datos.
•
Distancia entre los puntos de la instalación limitada, en el entorno
doméstico estos problemas no existen.
•
Elevado coste de los cables y las conexiones.
•
Transferencia de gran cantidad de datos.
Conexión sin hilos
Infrarrojos.
El uso de comandos a distancia basados en transmisión por infrarrojos está
ampliamente extendido en el mercado residencial para controlar equipos de Audio
y Vídeo. La comunicación se realiza entre un diodo emisor que emite una luz en la
banda de IR, sobre la que se superpone una señal, convenientemente modulada
con la información de control, y un fotodiodo receptor cuya misión consiste en
extraer de la señal recibida la información de control. Los controladores de
equipos domésticos basados en la transmisión de ondas en la banda de los
infrarrojos tienen las siguientes ventajas:
•
Comodidad y flexibilidad.
•
Admiten gran número de aplicaciones.
53
Al tratarse de un medio de transmisión óptico es inmune a las radiaciones
electromagnéticas producidas por los equipos domésticos o por los demás medios
de transmisión.
Radiofrecuencias.
La introducción de las radiofrecuencias como soporte de transmisión en la
vivienda, ha venido precedida por la proliferación de los teléfonos inalámbricos.
Este medio de transmisión puede parecer, en principio, idóneo para el control a
distancia de los sistemas domóticos, dada la gran flexibilidad que supone su uso.
Sin
embargo
resulta
particularmente
sensible
a
las
perturbaciones
electromagnéticas producidas, tanto por los medios de transmisión, como por los
equipos domésticos. Algunas características son:
•
Alta sensibilidad a las interferencias.
•
Fácil intervención de las comunicaciones.
•
Dificultad para la integración de las funciones de control y comunicación, en
su modalidad de transmisión analógica (CASADOMO SOLUCIONES,
1999).
3.3 VIVIENDAS INTELIGENTES
En la domótica, las aplicaciones son muy variadas basadas en el concepto de
vivienda inteligente, en ellas se puede hallar dispositivos de autonomía general
que realizan sus procedimientos sin la necesidad de la intervención humana, como
por ejemplo refrigeradores inteligentes que avisan al usuario la ausencia de
alimentos y/o toman la decisión de solicitar a domicilio los alimentos necesarios
vía Internet por un requerimiento del elaborado por el horno microondas que eligió
preparar una receta especial para el almuerzo.
54
Así mismo sucede con los sistemas de control de acceso para la casa digital,
donde gracias a procesos como digitalización de señales y dispositivos de análisis
biométricos(identificación de huellas, retina) es posible administrar y gestionar
procesos de vigilancia en cuanto a la seguridad del hogar, como por ejemplo
realizar tareas de comparación y/o generación de bases de datos de las
características fisiológicos fundamentales de las personas autorizadas para
ingresar a áreas comunes restringidas o de la vivienda en general, logrando con
ello un sistema inteligente de vigilancia. En la Figura 3 se muestra un sistema
domótico centralizado para una vivienda inteligente en el cual se interconectan las
distintas redes que hacen parte de los sistemas de telecomunicaciones.
Figura 5 Sistema domótico centralizado para vivienda inteligente.
Fuente: (Herrera Quintero, 2003)
Las principales aplicaciones de la domótica son las siguientes dentro del interior
del hogar.
•
Control local y remoto de la iluminación en la vivienda
•
Iluminación por detección de presencia
55
•
Automatización de persianas y toldos
•
Control y gestión de la energía
•
Acceso electrónico al hogar porteros digitales (Televigilancia) en seguridad
se pueden utilizar sistemas biométricos.
•
Control y monitoreo de alarmas técnicas como detección de fugas de agua,
gas, humo.
•
Sistemas de mensajería si algo sucede en el hogar
•
Realización de acciones preventivas automáticas cierre de persianas corte
de la energía entre otros
•
Climatización
•
Control del aire acondicionado para regular la temperatura dentro de la
vivienda
•
Control de riego
•
Control y diagnóstico de electrodomésticos y ahorro de energía
•
Encendido y apagado remoto de electrodomésticos
3.4 ILUMINACIÓN
3.4.1 NATURALEZA FÍSICA DE LA LUZ
La luz es una forma de radiación electromagnética, llamada energía radiante,
capaz de excitar la retina del ojo humano y producir, en consecuencia, una
sensación visual.
El concepto de luz como lo conocemos tiene absoluta relación antropológica y es
a través de ella que el hombre se conecta visualmente con el mundo que lo rodea.
La luz que se percibe tiene dos Orígenes: los cuerpos incandescentes (cuerpos
calientes como el sol, los astros o una llama) y los cuerpos iluminantes (cuerpos
fríos como los objetos en nuestro medio y que reflejan luz).
56
El espectro visible es la porción del espectro electromagnético percibida por el ojo
humano, y comprende las emisiones radiantes de longitud de onda desde los 380
nm hasta los 780 nm. La luz blanca percibida es una suma de todas las longitudes
de onda visibles. El espectro visible se puede descomponer en sus diferentes
longitudes de onda mediante un prisma de cuarzo, que refracta las distintas
longitudes de onda selectivamente.
Figura 6 Naturaleza de la luz.
Fuente: http://www.fisicanet.com.ar
Imagen espectro
Pueden diferenciarse distintos modelos de espectros:
57
•
Espectros continuos, como el que se obtiene al descomponer la luz solar y
el
de
las
emisiones
lumínicas
producidas
por
cuerpos
sólidos
(incandescencia).
•
Espectros de lineales, como el que se obtiene de lámparas con emisiones
lumínicas producidas a través de descarga de gases o cuerpos gaseosos
en general.
3.4.2 ILUMINACIÓN
La iluminación es la acción o efecto de iluminar. En la técnica se refiere al conjunto
de dispositivos que se instalan para producir ciertos efectos luminosos, tanto
prácticos como decorativos. Con la iluminación se pretende, en primer lugar
conseguir un nivel de iluminación, o iluminancia, adecuado al uso que se quiere
dar al espacio iluminado, nivel que dependerá de la tarea que los usuarios hayan
de realizar (Guash Farrás, 2008)
Figura 7 Clasificación por flujo luminoso
Fuente: LUSART - http://iluminaciondeinteriores.blogspot.com
3.4.2.1
EFICIENCIA ENERGÉTICA EN ILUMINACIÓN
El rendimiento lumínico de las lámparas incandescentes es de 10 lumen / vatio.
Las halógenas 20 lumen / vatio. Su vida útil de 1000 a 2000 horas.
58
Las lámparas de mercurio de alta presión alcanzan un rendimiento de 40 a 55
lumen / vatio y su duración de vida es de 15000 horas. Se utilizan en la
iluminación pública o de grandes espacios.
Las lámparas de mercurio halogenadas incluyen un aditivo de halogenuro metálico
que agrega más bandas de emisión, con lo cual su rendimiento lumínico alcanza
los 80 lumen / vatio. Se usan para alumbrado interior o exterior de fachadas,
monumentos.
Las lámparas de sodio de alta presión alcanzan un rendimiento de 100 a 120
lumen / vatio, con una duración de vida de hasta 16000 horas. Se usan en
alumbrado público.
Los tubos fluorescentes tienen un rendimiento de 60-80 lumen / vatio, con una
duración de vida de 10000 horas. Utilizados en iluminación interior.
Las bombillas de bajo consumo, propiamente denominadas "compact fluorescent
lamp" - CFL tienen un rendimiento algo menor que el de un fluorescente clásico,
55 lumen / vatio.
Los diodos emisores de luz (LED) alcanzan un rendimiento de 50 lumen / vatio y
se usan en iluminación de interiores, lámparas de estudio, vitrinas y en usos
arquitecturales.
Existen diversas tecnologías de control de la iluminación: regulación de potencia,
sensores de proximidad, combinación luz natural - luz artificial, doble iluminación e
iluminación selectiva. (Leonardo ENERGY en ESPAÑOL, 2010)
59
Figura 8 tipos de iluminación artificial.
Fuente: Quisco Mena - http://quiscomena.blogspot.com
3.4.2.2
AMBIENTACIÓN LUMÍNICA
La luz es un componente esencial en cualquier medio ambiente ya que hace
posible la visión del entorno, pero además, al interactuar con los objetos y el
sistema visual de los usuarios, puede modificar la apariencia del espacio, influir
sobre su estética y ambientación y afectar el rendimiento visual, estado de ánimo y
motivación de las personas. El diseño de iluminación requiere comprender la
naturaleza (física, fisiológica y psicológica) de esas interacciones y además,
conocer y manejar los métodos y la tecnología para producirlas, pero
fundamentalmente demanda una fuerte dosis de intuición y creatividad para
utilizarlas.
60
Figura 9 Distribución espacial del flujo luminoso.
Fuente: http://portaldisseny.ibv.org/factoreshumanos/verficha.asp?ficha=216
Visto desde una perspectiva globalizadora, el diseño de iluminación puede
definirse como la búsqueda de soluciones que permitan optimizar la relación entre
el usuario y su medio ambiente. Esto implica tener en cuenta diversos aspectos
interrelacionados y la integración de técnicas, resultados, metodologías y
enfoques de diversas disciplinas y áreas del conocimiento, como la física, la
ingeniería de edificios, la arquitectura, el gerenciamiento energético y ambiental, la
psicología, la medicina, el arte, etc. Por ello, la solución a una demanda específica
de iluminación debe ser resuelta en un marco interdisciplinario.
Hasta no hace mucho el diseño de iluminación implicaba suministrar luz en
cantidades apropiadas a fin de posibilitar la realización de las tareas con alto
rendimiento visual. El aspecto cualitativo se limitaba, eventualmente, a eliminar o
reducir posibles efectos de deslumbramiento. Sin embargo, el descubrimiento de
que la luz no sólo afecta las capacidades visuales de las personas sino también su
salud y bienestar, por un lado, el vertiginoso desarrollo tecnológico de fuentes
luminosas, dispositivos ópticos y sistemas de control y la necesidad de utilizar los
recursos energéticos de manera más eficiente, por otro, le dieron al concepto de
diseño un perfil notablemente más cualitativo.
61
Teniendo en cuenta ese nuevo enfoque, se puede decir que un sistema de
iluminación eficiente es aquel que, además de satisfacer necesidades visuales,
crea también ambientes saludables, seguros y confortables, posibilita a los
usuarios disfrutar de atmósferas agradables, emplea apropiadamente los recursos
tecnológicos (fuentes luminosas, luminarias, sistemas ópticos, equipos de control,
etc.), hace un uso racional de la energía para contribuir a minimizar el impacto
ecológico y ambiental; todo esto por supuesto, dentro de un marco de costos
razonable, que no solamente debe incluir las inversiones iníciales sino también los
gastos de explotación y mantenimiento. (ELI Argentina, 2002)
3.5 DISEÑO DE INTERFACES
El diseño de interfaces de usuario es una tarea que ha adquirido relevancia en el
desarrollo de un sistema ya que La calidad de la interfaz de usuario puede ser uno
de los motivos que conduzca a un sistema al éxito o al fracaso.
La Interfaz de Usuario (IU) es un conjunto de elementos que presentan
información y permiten al usuario interactuar con la misma y con la computadora.
En una IU bien diseñada el usuario encontrará la respuesta que espera a su
acción; si no es así puede ser frustrante su operación, pues el usuario tiende a
culparse por no saber usar el objeto.
62
Figura 10 Representación del modelo del diseñador.
Fuente: Ux Iceberg – o Trevor Corp, 2007 - http://www.tucamon.es/contenido/diseno-de-interfaces-interactivas
Por eso el diseño de Interfaces debe implementarse como un proceso que busca
proporcionar un marco para visualizar cómo todas las ideas, imágenes y las otras
materias primas con las que comienza se pueden fusionar en una interface
utilizable; así como Dividir los complejos proyectos interactivos en un conjunto de
tareas y cuestiones tangibles. Esto posibilita que se puedan planificar, diseñar y
manejar todas las piezas del rompecabezas.
3.5.1 ETAPAS DEL DISEÑO DE INTERFACES.
DISEÑO DE LA INFORMACIÓN
Aquí es donde comienza cualquier proyecto interactivo. Es el proceso de clarificar
sus objetivos comunicativos y organizar su contenido en un diseño que sirva a
esos propósitos. Es vender, enseñar, contar una historia o, sencillamente, informar
de la manera más eficaz posible. No existe una fórmula para diseñar productos
interactivos. Pero no hay ningún producto interactivo que no se beneficie de unos
objetivos claramente expresados, un público bien definido y un plan de diseño
centrado.
63
Estos son los aspectos básicos del diseño de la información:
Definición del Producto
Público y entorno
Investigación de Mercados
Opciones de desarrollo
Materias primas
Planificación
Organización
El diagrama de flujo
DISEÑO DE LA INTERACCIÓN
La interacción de un producto informático significa que el usuario, no el diseñador,
controla la secuencia, velocidad y, lo más importante lo que mirar y lo que ignorar.
Este es el punto de partida del diseño de la interacción: decidir exactamente
dónde y cuándo darle control al usuario. La base de todo diseño de la interacción
es comprender lo que el usuario quiere hacer en un momento dado.
En el proceso del diseño de la interacción tiene que convertir el diagrama de flujo
(que sólo muestra el contenido y la estructura) en un guión (que muestre las rutas
y controles también), es decir transformar la información en una experiencia.
Cuanto más control interactivo le proporcione a sus usuarios, más complejo será
desarrollar el producto.
Orientación
Mapas de imágenes y metáforas
Navegación
64
Niveles de acceso
Tipos de accesos
Utilización
Funcionalidad
StoryBoard (Guión)
DISEÑO DE LA PRESENTACIÓN
La presentación es el estilo y el diseño de los elementos en pantalla, el objetivo es
identificar las cuestiones de diseño con medios digitales, examinar cada pieza de
la interfaz individualmente y preparar una estrategia general para juntar todas las
piezas.
El guión es el punto de partida para el diseño de la presentación: representa tanto
el contenido del proyecto como sus controles. Ya todos los elementos existen de
manera conceptual en el guión, el siguiente paso es desarrollar un lenguaje visual
que les dará vida estos elementos, los hará funcionar juntos y soportar las
funciones de cada pantalla.
Necesita considerar estos aspectos básicos cuando diseñe la pantalla:
La resolución de la pantalla.
El color y las paletas de color.
La compresión de imágenes y videos.
La conversión de imágenes, textos, sonidos y vídeo a formatos digitales.
Estos aspectos no solo influyen en la calidad del producto sino en su
comportamiento en el ordenador del usuario: velocidad de reproducción en
pantalla, cantidad de memoria que se necesita, cantidad de espacio en disco, etc.
65
-
Definir el estilo
-
Elementos de la interface
o El fondo
o Ventanas y paneles
o Botones y Controles
o Iconos
o Imágenes
o Texto
o Vídeo
o Sonido
o Animación
IMPLEMENTACIÓN
No importa cuando se empiezan a integrar las piezas de la interfaz en un
prototipo.
El prototipo es posterior del diseño de la presentación, pero la
integración puede comenzar en cualquier momento.
La integración quiere decir agrupar todos los elementos de la interfaz, mediante
las herramientas de desarrollo, para crear un marco o armazón estructural para el
producto. A medida que desarrolla el contenido y se integran los elementos de
diseño, el armazón va reemplazando progresivamente el marco conceptual
representado por el diagrama de flujo y el guión.
Construir el armazón significa utilizar la herramienta de desarrollo para producir
cada encuadre del guión:
-
Creando un lugar en el armazón para representar cada pantalla.
-
Importando el contenido, los gráficos y los medios.
-
Añadiendo los vínculos de navegación entre las pantallas.
-
Creando por lo menos algunos controles de interacción, si lo permiten los
recursos.
66
Se corrigen las fallas y se prueba el funcionamiento de los controles, aquí juega un
papel importante los conocimientos del diseñador en medios digitales para
corregir, evitar y resolver problemas.
-
El Prototipo
-
Packaging
EVALUACIÓN
Existen varios métodos para conocer la usabilidad de una herramienta o sistema y
todos ellos no son contrapuestos sino complementarios.
-
Evaluación heurística
-
Test de usabilidad
-
Comparaciones
-
Conclusiones
(Martínez Gómez, 2007)
3.6 DISEÑO CENTRADO EN EL USUARIO
Es la práctica de diseñar productos de forma que sus usuarios puedan servirse de
ellos con un mínimo de estrés y un máximo de eficiencia. En el fondo es el nombre
que se le viene dando en los últimos años a lo que en EEUU se conoce desde
hace mucho tiempo como Human Factors Engineering o en Europa como
Ergonomía.
Sin embargo el cambio de nombre proviene de algo más que una unificación de
criterios. En los últimos años el cliente se ha convertido en el centro de atención
de todas las operaciones de una compañía. Así pues la definición antes
mencionada involucra a todos los departamentos que participan de una forma u
67
otra en el lanzamiento de un producto. No sólo es un conjunto de técnicas, sino
una filosofía de trabajo.
3.6.1 PRINCIPIOS DEL DISEÑO CENTRADO EN EL USUARIO
El diseño, sea cual sea el objeto del mismo, tiene que basarse en el usuario, y el
usuario puede ser cualquier individuo (Diseño para Todos). Vamos a ver que los
principios del Diseño Centrado en el Usuario no son más que una reformulación
de los principios más elementales de la Ergonomía Clásica y de aquellos se
derivan, en general, las guías de accesibilidad.
Figura 11 Metodología Diseño Centrado en el Usuario.
ESTUDIO
ESTRATEGIA
INFORMACIÓN
DISEÑO
CENTRADO EN EL USUARIO
ACOMPAÑAMIENTO
DISEÑO
Lamentablemente, no son pocos los diseñadores que no advierten tal
circunstancia,
resultando
conveniente
explicitar
ciertos
aspectos
que
proporcionarán una perspectiva más amplia, sin duda, a estos principios.
Otros, simplemente, considerarán inviable el planteamiento. No hay que
confundirse: nadie puede hacer un producto absolutamente accesible. Podrá
hacerse, en todo caso, más accesible, pero siempre habrá personas que no
puedan hacer uso del mismo. Estos principios, pues, deberían servir para
incrementar el cuidado y la comprensión de los diseñadores a la hora de
68
plantearse determinadas preguntas. Los diseñadores deben llevar en mente estos
principios de forma continua.
•
El control de la situación debe estar en manos del usuario:
o Ha a ser el usuario quien inicie las acciones y controle las tareas.
o El usuario ha de tener la oportunidad de personalizar la interfaz.
o El sistema debe ser lo más interactivo posible, facilitando el cambio y
gestión de sus modos.
•
Es preciso un planteamiento directo:
o El usuario ha de comprobar cómo sus acciones afectan a la salida
del sistema.
o La accesibilidad de la información y de las opciones van a reducir la
carga mental de trabajo del usuario.
o Las metáforas familiares proporcionan una interfaz intuitiva.
o Se asocia un significado con un objeto mejor que con un comando,
siempre y cuando la asociación resulte apropiada.
•
La consistencia es parte indispensable en el diseño:
o Se ha de facilitar la aplicación de los conocimientos adquiridos de
forma previa al desarrollo de nuevas tareas, lo que a su vez se va a
traducir en un aprendizaje rápido.
o Consistencia y estabilidad se van a traducir en facilidad de uso.
o Ha de darse la consistencia dentro de un producto (el mismo
comando desarrollaría funciones que el usuario interpreta como
similares), en un entorno (se efectúa una adopción de convenciones
para todo el conjunto), con las metáforas (si un comportamiento
particular es más característico de un objeto diferente que el que su
69
metáfora implica, el usuario puede tener dificultad en asociar
comportamiento y objeto).
•
Hay que posibilitar la recuperación de los errores:
o El diseño minimiza los riesgos y las consecuencias adversas de las
acciones accidentales o involuntarias.
o Hay que posibilitar el descubrimiento interactivo y el aprendizaje
ensayo-error.
o Hay que posibilitar la reversibilidad y la recuperabilidad de las
acciones.
o Hay que contemplar los potenciales errores de los usuarios.
•
Retroalimentación apropiada por el sistema:
o Es precisa una respuesta apropiada a las acciones del usuario por
parte del sistema.
o Tal respuesta ha de ser inevitablemente de complejidad variable y ha
de darse en un tiempo apropiado.
o El estado de un sistema (esperando entrada, comprobando,
transfiriendo datos,...) debería estar siempre disponible para el
usuario
•
No se puede descuidar la estética:
o Determinados atributos visuales o auditivos concentran la atención
del usuario en la tarea que está desarrollando.
o Es preciso proporcionar un entorno agradable que contribuya al
entendimiento por parte del usuario de la información presentada.
70
•
El diseño debe caracterizarse por su simplicidad:
o La interfaz ha de ser simple (que no simplista), fácil de aprender y
usar, con funcionalidades accesibles y bien definidas.
o El uso del diseño ha de ser fácil de entender, independientemente de
la experiencia, conocimiento, capacidades lingüísticas o nivel de
concentración del usuario.
o Hay que controlar la información explicitada, que se ha de reducir al
mínimo necesario.
o El diseño ha de comunicar la información necesaria al usuario de
forma efectiva, independientemente de las condiciones ambientales
o de las capacidades sensoriales del mismo.
•
Es fundamental seguir una rigurosa metodología de diseño:
o Una actitud centrada en el usuario, en etapas iniciales y durante el
diseño, así como una rigurosa metodología que contemple los
principios que se tratan.
•
El equipo de diseño debe ser equilibrado:
o Se han de cubrir todos los aspectos: desarrollo, expresión,
representación, factores humanos, usabilidad...
o El trabajo en equipo ha de caracterizarse por la posibilidad de una
comunicación e interacción rápida y efectiva.
•
Se distinguen cuatro partes en el proceso de diseño:
o Definición clara de los objetivos, entendiendo a los usuarios y
contemplando factores como la edad, la experiencia, las limitaciones
físicas, las necesidades más especiales, el entorno de trabajo, las
influencias sociales y culturales... Hay que definir el marco de trabajo
71
conceptual para presentar el producto en cuestión con el
conocimiento y la experiencia de la audiencia objetivo; a partir de
ahí, procede una documentación apropiada a este estado.
o Comunicación del diseño mediante el prototipado y establecimiento
de un flujo de tareas. Se puede tratar de incluir más aspectos y
comprobar la reacción a los mismos de los usuarios objetivo o tratar
de centrarse en los detalles de dichos aspectos, en su funcionalidad.
o Mediante el test, en el proceso de diseño, la participación del usuario
proporciona la inestimable ayuda de determinar en qué medida el
producto se está ajustando a las necesidades y a las expectativas
creadas. No se trata tanto de evaluar la eficiencia de las tareas y los
posibles errores en el diseño, sino de conocer las percepciones del
usuario, su satisfacción, sus preguntas, sus problemas,...
o Después del test va a ser preciso el rediseño en mayor o menor
medida, tras el cual inevitablemente, es preciso de nuevo el test,
volviendo así a iniciar el ciclo.
•
Son indispensables las consideraciones de usabilidad en el proceso de
diseño:
o En todas las etapas del proceso de diseño, se aplicarán las técnicas
de evaluación de la usabilidad que se estimen más apropiadas.
•
Hay que entender al usuario:
o Las diferencias en los modos de aprendizaje reflejan múltiples
variantes que se manifiestan en un continuo desde ligeras
preferencias hasta profundas necesidades. Así, es preciso acomodar
esta diversidad mediante representaciones alternativas de la
información clave. A partir de diferentes preferencias y necesidades
(originadas por el propósito de la actividad de trabajo o aprendizaje
72
y, por supuesto, de la naturaleza de los propios usuarios) se puede
seleccionar el medio de representación más apropiado o conseguir la
información a través de una amplia gama de medios de
representación.
o De la misma forma que ningún modo de representación se puede
ajustar a todos los usuarios, ningún modo de expresión lo hará
tampoco. La forma habitual de expresión ha sido texto impreso, pero
otras opciones artísticas, fotográficas, musicales, el vídeo, la
animación, etc. resultan una exitosa forma de comunicar ideas para
ciertos individuos. Es preciso asumir esta diversidad ofreciendo
múltiples opciones para la expresión y el control. Las preferencias y
necesidades particulares siempre encontrarán, así, medios, apoyos y
opciones que permitan al usuario mostrar su conocimiento de la
forma que les resulte más efectiva.
o No cabe la menor duda de que para abordar una tarea, sea el
conocimiento y uso de un determinado producto en el contexto que
ocupa, son precisas unas dosis adecuadas de confianza, entusiasmo
e intencionalidad. La misma tarea que influye en el carácter
competitivo y en la confianza de un usuario de forma positiva, puede
llevar al aburrimiento y a la frustración en otros. La motivación puede
venir porque la materia en cuestión resulta fascinante, constituye un
reto, el proceso de aprendizaje resulta satisfactorio, la circunstancia
de la novedad resulta muy atractiva, las posibilidades de mejorar en
el desarrollo de la tarea son enormes por las características de los
elementos involucrados, se puede establecer un paralelismo con la
vida real. Así, las estrategias de aprendizaje deben soportar
diferentes
niveles
de
capacidad,
proporcionando opciones flexibles.
•
Hay que realizar renuncias en el diseño
73
preferencias
e
intereses,
o Cada aspecto adicional que se incluye en el sistema está afectando
potencialmente
a
la
complejidad,
estabilidad,
mantenimiento,
capacidad de acción, costes de apoyo,...
o Siempre habrá consideraciones de marketing que afectan a la forma
del producto y que pueden condicionar, en un determinado
momento, un rediseño a mayor o menor escala.
74
4 DISEÑO CONCEPTUAL
4.1 REQUERIMIENTOS
Se determinaron los requerimientos con el fin de cumplir los objetivos del proyecto
de una manera enfocada y eficiente, teniendo en cuenta sobre todo los principios
de usabilidad, y también basados en una serie de encuestas realizadas en la
ciudad de Bucaramanga teniendo en cuenta el mercado especifico del proyecto.
La encuesta se realizo entre los estratos socioeconómicos 4, 5, 6 y 7 ubicados en
la cabecera municipal del área metropolitana de Bucaramanga (ver anexo A).
Gracias a los resultados obtenidos se concluyeron diferentes aspectos del público
objetivo como:
•
El espacio arquitectónico que más influye en el consumo de energía
eléctrica son los dormitorios.
•
La apreciación de la gran parte del consumo eléctrico de las viviendas
proviene de la iluminación.
•
El televisor y la computadora son los electrodomésticos de mayor presencia
en la vivienda.
•
La mayor parte de la iluminación residencial interior proviene de las
bombillas ahorradoras
•
Al momento de adquirir un sistema domótico aunque el precio no es muy
importante para los encuestados si estarían dispuestos a pagar alrededor
de 2.6 millones de pesos por un sistema que les ayude a activar y
desactivar las luminarias cuando sea necesario.
Dichos requerimientos se dividieron en dos aspectos importantes para la
usabilidad del proyecto: el sistema y la interfaz grafica.
75
4.1.1 REQUERIMIENTOS SISTEMA.
4.1.1.1
REQUERIMIENTOS DE USO
(Practicidad, Mantenimiento y reparación, Antropometría, Ergonomía, Transporte,
Limpieza, Peso, Componentes, Materiales)
-
El sistema deberá ser sencillo pero eficiente para el control y monitoreo de
la iluminación artificial de la vivienda.
-
Fomentar la accesibilidad facilitando el manejo de los elementos del hogar
a las personas con discapacidades de la forma que más se ajuste a sus
necesidades.
-
Convertir la vivienda en un hogar más confortable mediante la
automatización de la iluminación y preestableciendo los tipos de iluminación
necesarios en cada espacio de la vivienda.
-
Los componentes electrónicos no deben estar al alcance de personal no
calificado.
4.1.1.2
(Resistencia,
REQUERIMIENTOS DE FUNCIÓN
Componentes
internos,
Interpretación,
Potencia,
Seguridad,
Aislamiento Procedimiento, Temperatura)
-
Brindar beneficios globales del ahorro energético aprovechando al máximo
los recursos energéticos y reduciendo de este modo la factura de energía.
-
Se debe contemplar el encendido automático en los baños y las
habitaciones además de y creación de escenas en salón y zonas de estar.
76
-
El sistema debería controlar encendido y apagado según el nivel de luz y
por programación horaria.
-
Aportar seguridad con simulación de presencia, monitoreo del estado de las
luminarias, proporcionando alarmas técnicas con respecto tiempo de vida.
-
Permitir una comunicación de manera remota con el sistema.
-
El sistema se debe adaptar a los diferentes espacios, actividades y tipos de
vivienda del los diferentes usuarios
-
El sistema debe alimentarse de la energía eléctrica domiciliaria estándar de
la región, con la posibilidad de tener algún tipo de batería o fuente auxiliar
en caso de cortes momentáneos de corriente.
-
Se debe establecer un procedimiento para el correcto encendido y apagado
del sistema.
-
El componente electrónico del sistema se debe ubicar en un lugar fresco y
con un mínimo grado de humedad.
4.1.1.3
REQUERIMIENTOS ESTRUCTURALES
(Estructura, Unión, Ubicación)
-
Un requerimiento fundamental es que el sistema pueda ser ampliable o modificable en
un futuro.
-
Cada habitación debe tener un teclado multifuncional desde el que se
controla la iluminación, además de un panes o estación central que además
de controlar monitoree el estado de las luminarias.
77
-
La red del sistema se debe ubicar de una manera discreta dentro de la red
eléctrica.
4.1.1.4
REQUERIMIENTOS TÉCNICO – PRODUCTIVOS
(Bienes de capital, Estándar, Mano de obra, Modo de producción, Materias primas,
Proceso productivo, Tecnología, Patrones, Personal, Recursos)
-
Prestar especial atención a los servicios de posventa que le puede ofrecer
el proveedor, estos comprenden desde la entrega de las viviendas a los
usuarios,
un
teléfono
de
atención
a
los
clientes,
garantías
de
instalación/ejecución de obra, hasta la contratación de un servicio de
mantenimiento una vez finalizada la garantía inicial.
-
El sistema debe contar con un manual técnico para su instalación.
-
El sistema requiere de tecnología avanzada en electrónica.
-
Se tendrá en cuenta las dimensiones comerciales de los materiales para
evitar desperdicios y tener un máximo aprovechamiento
-
Para el desarrollo del sistema se requiere personal capacitado en el área de
electrónica, automatización y diseño industrial.
-
Para la elaboración del sistema se utilizaran como materias primas y
tecnologías aquellas de posible consecución en el mercado nacional y que
brinden calidad y confiabilidad.
4.1.1.5
REQUERIMIENTOS FORMAL – ESTÉTICOS
78
(Unidad, Estilo, Seguridad, Fondo y figura)
-
El sistema deberá tener un estilo formal coherente con el entorno
-
El aspecto formal del sistema facilitara la percepción de la función de cada
uno de los componentes.
4.1.1.6
-
REQUERIMIENTOS LEGALES
RESOLUCIÓN No. 180195 DE FEBRERO 12 DE 2009: Por la cual se
establecen mecanismos transitorios para demostrar la conformidad con el
Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas RETIE y se dictan otras
disposiciones.
-
4.1.2 REQUERIMIENTOS DE INTERFAZ
4.1.2.1
USO
-
La interfaz debe ser intuitiva para disminuir los errores por parte del usuario.
-
El usuario podrá visualizar en todo momento las principales funciones del
sistema para acceder fácilmente a ellas.
-
Para facilitar la lectura del usuario se debe contar con un buen contraste
entre el texto y el fondo.
4.1.2.2
-
FUNCIÓN
Los elementos de la interfaz deben aportar información clara y precisa
acerca de su función.
79
-
La estructura de navegación debe ser constante en todas secciones de la
interfaz para mejorar el acceso a la información.
4.1.2.3
FORMAL
-
La interfaz debe mantener un estilo uniforme
-
Las diferentes secciones de la interfaz deben tener una ubicación
específica
-
La ubicación de los diferentes menús debe estar definida por las zonas de
mayor jerarquización del el medio a usar como interfaz.
4.1.2.4
-
TÉCNICO
El desarrollo de la interfaz se realizara mediante Simatic wincc flexible de
siemens debido a si familiaridad con los equipos de automatización.
-
La interfaz estará diseñada en su mayoría para funcionar en la pantalla
táctil de siemens TP177B.
-
Para la perfecta visualización del la interfaz el dispositivo de visualización
debe contar con Windows xp si hablamos de un computador personal.
4.1.3 PUBLICO Y ENTORNO
Debido a que las condiciones en las cuales se usa el producto pueden influir en el
diseño tanto como en el contenido del el mismo; a continuación se describen las
características de los principales usuarios finales.
USUARIO 1 (habitante):
Habitante de la vivienda unifamiliar, el cual puede interactuar con el sistema y solo
podrá activar y desactivar las luminarias cuando sean necesarias.
80
Edad: 5-80 años
Educación: ninguna
Experiencia con computadores: ninguna
USUARIO 2 (administrador)
Habitante de la vivienda cabeza de familia y o encargado de la administración de
la vivienda, el cual estará habilitado para monitorear y administrar el uso de las
luminarias de la vivienda.
Edad: 18 – 80 años
Educación: básica
Experiencia con computadores: uso básico de computadores
USUARIO 3 (técnico experto)
Será el técnico encargado de realizar la instalación, mantenimiento, y revisiones
técnicas del sistema y será proporcionado por la compañía encargada de su
mercadeo y distribución.
Edad: 20 – 60 años
Educación: técnica y ser experto en automatización y en especial del el producto.
Experiencia con computadores: experto en computación e instalación de sistemas
de automatización.
Ahora después de tener especificado los diferentes usuario se describirá el
entorno
81
El sistema está desarrollado para satisfacer las necesidades los residentes de
estrato medio alto en la ciudad de Bucaramanga.
El sistema se encontrara dentro de la infraestructura de la vivienda y debido a que
el sistema interactúa con la energía eléctrica de la vivienda no se debe encontrar a
la intemperie; y dependiendo de qué espacios de la vivienda controle deberá
ubicarse de manera cercana los puntos de acceso.
Como ya se dijo el sistema se encuentra controlado por PLC y contara con una
interfaz grafica de usuario que puede ser dispuesta en una pantalla táctil o
también desde un PC mediante un sistema SCADA.
4.1.4 RECURSOS
El sistema de control se conforma de dos partes; el sistema electrónico y la
interfaz grafica de usuario.
El sistema electrónico se diseñó utilizando la tecnología de los PLC de siemens
s7-200. La cual cuenta con el software STEP 7 – Micro/WIN V 4.0.
La interfaz grafica se diseño con SIMATIC Wincc flexible 2008 un software
especializado para los paneles HMI de siemens; también se utilizo CorelDraw X5
para la elaboración de gráficas, íconos y botones en formato wmf (Windows
metafile); y Microsoft Office PowerPoint 2007 para la elaboración de interfaces de
baja fidelidad para algunas comprobaciones.
4.1.5 PLANIFICACIÓN
En la etapa de planificación se definieron las siguientes fases
Fases
Fase análisis
82
Fase diseño
Fase de implementación
Fase de desarrollo
4.2 PROPUESTAS
Para el planteamiento de alternativas se excluyeron las propuestas de sistemas
controlados por micro controladores y mediante el PC ya que el primero es poco
fiable, muy sensible a desperfectos y con una complejidad aun mayor al momento
de programar y reconfigurar; en cuanto al PC la mayor desventaja es que se tiene
que mantener encendido lo cual no colabora con los objetivos de reducción de
consumo eléctrico y además de eso los periféricos para el control de la luminarias
tienen un costo elevado y son de difícil adquisición en el país.
Debido al análisis del estado del arte se determino que el control se realice por
medio de un PLC.
También se tomaron como base tres sistemas modulares que permiten satisfacer
la necesidades del control y monitoreo del consumo eléctrico de la iluminación con
respecto al los diferentes espacios arquitectónicos que se observan actualmente
en la vivienda y basados en la información recolectada del análisis de mercado y
en los requerimientos establecidos.
-
Sistema 1
Sistema modular para Control de escenas de iluminación para espacios o zonas
sociales y de servicios (salas, recibidores, pasillos y escaleras) y monitoreo de
consumo en estas zonas de la vivienda:
83
Este sistema modular permitirá controlar la iluminación de alguna de las zonas
sociales y de servicios tales como salas, comedores, estudios, cocinas, escaleras,
recibidores, etc.
Con una programación y funcionalidad que se adapte a cada una de las tareas
realizadas en estos espacios y satisfaciendo las necesidades lumínicas;
permitiendo el encendido y apagado automático por detección de presencia,
regulación lumínica con control de escenas, temporizadores, y conexión y
desconexión general de la iluminación
Figura 12 Renderizado iluminación de Sala
-
Sistema 2:
Sistema modular para dormitorios controlando la iluminación mediante PLC;
permitiendo así activar las diferentes Luminarias o controlar motores de persianas:
Este sistema nos permitirá entre otras cosas la diferenciación de luminarias en
habitaciones compartidas y utilizando dos tipos de luz, la luz normal, blanca, y una
luz tipo ambiental, que nos permita encenderla sin molestar a la otra persona o
podamos poner con tranquilidad los momentos antes de ir a dormir.
Tener un punto de luz (interruptor) cerca de la cama es conveniente, al igual que
tener una lámpara de noche, de luz tenue que nos permita levantarnos con
tranquilidad en medio de la noche y volvernos a acostar sin deslumbrarnos.
84
Figura 13 Renderizado iluminación de dormitorio.
-
Sistema 3:
Sistema luminarias principales de vivienda controlado por PLC.
Este sistema se encargara de controlar la iluminación en la vivienda de acuerdo a
los grupos de luminarias ubicadas en diferentes espacios; también nos permitirá
activar un simulador de presencia como estrategia de seguridad al ausentarnos de
la vivienda.
Figura 14 Renderizado nocturno.
85
4.2.1 ALTERNATIVAS
Se realizaron diferentes propuestas con respecto la organización y jerarquización
de los contenidos; las alternativas se basan en los objetivos funcionales del
sistema.
4.2.1.1
ALTERNATIVA 1
Esta alternativa una plantea el control de las luminarias desde su ubicación
espacial en la vivienda teniendo como página principal el estado las luminarias,
que al momento de seleccionarla nos despliegue una ventana donde pueda
seleccionar el modo, cambiar su estado y ver el tiempo de que ha permanecido
encendido de cada luminaria; dentro de la barra de menú se podrá acceder a las
siguientes secciones:
•
Control: permite controlar las variables de las luminarias de manera
individual o general
•
Monitoreo: permite visualizar la lista de eventos que corresponde a el
encendido y apagado de las luminarias con su respectiva hora y fecha
•
Configuración: permite realizar ajustes físicos de la pantalla y parar el
runtime o programa de interfaz.
VENTAJAS:
•
Facilita la ubicación de las luminarias ya que la presenta un plano del la
vivienda o espacio.
•
La información de cada luminaria se aprecia en una sola pagina
DESVENTAJAS:
•
No permite un monitoreo de el consumo de las luminarias de manera
inmediata por lo que se aumenta el tiempo de uso al tener que acceder
a las respectivas secciones.
•
El control sobre las luminarias no se puede realizar en la página
principal.
86
4.2.1.2
ALTERNATIVA 2
La pantalla principal nos permite visualizar el estado y el contador de las
luminarias también podremos activarlas y desactivarlas, además dispondrá de un
botón que nos permita acceder a la página de menú.
En la página de menú dispondremos de una división total de pantalla con los
menús de cada luminaria y configuración de sistema.
Al seleccionar la luminaria ver su contador y modificar su estado y su modo de
activación entre manual y automático.
En la página de configuración nos permite reiniciar los contadores, ver la lista de
avisos y ajustar los aspectos físicos de la pantalla como el contraste, calibrar la
pantalla y parar el runtime.
VENTAJAS:
•
Hay menos pasos para acceder a las diferentes páginas.
•
Permite observar el contador de tiempo activo
DESVENTAJAS:
•
A veces se ve muy desordenada la información.
4.3 COMPROBACIÓN.
El objetivo principal de la primera comprobación es la de comparar el diseño de la
información de ambas propuestas y determinar cuál es la propuesta más
adecuada.
87
4.3.1 OBJETIVOS.
•
Determinar cuál es la propuesta más indicada para la interfaz del sistema.
•
Determinar cuál es la propuesta más fácil de entender a primera vista por el
usuario.
•
Determinar cuál de las propuestas es la más ordenada y muestra mayor
coherencia para el usuario.
•
Identificar los puntos positivos y negativos de cada propuesta.
4.3.2 PARTICIPANTES.
Los participantes fueron divididos en tres grupos de 3en los siguientes grupos:
personas con un mínimo de contacto con nuevas tecnologías, personas en
contacto con nuevas tecnologías y expertos en nuevas tecnologías. Todos dentro
del el grupo de usuarios objetivo.
4.3.3 PROCEDIMIENTO.
La comprobación se realizo en la oficina del grupo de investigación GIROD de la
escuela de diseño industrial en el campus universitario principal de la U.I.S. se les
puso a realizar unos procedimientos uno a uno sobre una maqueta de la interfaz y
se les pido que describieran su experiencia, posteriormente se les presento a los
participantes las propuestas y se les explico sus características y ventajas,
posteriormente los participantes expusieron sus opiniones y expectativas de cada
propuesta, para después escoger la propuesta más adecuada para el sistema.
88
Figura 15 Primera Interfaz
4.3.4 RESULTADOS
Figura 16 Resultado Primera Comprobación
Nivel de Aceptacion
Alternativa 2
30%
Alternativa 1
70%
4.3.5 CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES
•
La alternativa 1 presenta una facilidad de uso mayor y mejor aprendizaje.
•
La activación directa de las luminarias de la alternativa 2 presenta mejores
ventajas a los usuarios con poca experiencia en sistemas tecnológicos ya
que no quieren interactuar mucho con la interfaz.
•
Para muchos la información de los contadores de la página principal de la
alternativa 2 es irrelevante pues no es una prioridad a primera vista.
•
La alternativa 1 fue la de mayor aceptación gracias a su fácil identificación
de las luminarias gracias a la visualización de su ubicación dentro de la
vivienda
89
•
La alternativa 1 es la más indicada para la interfaz del sistema sin embargo
debe someterse a un mejoramiento para facilitar la navegación y
comprensión de la interfaz.
4.4 ORGANIZACIÓN DE LOS CONTENIDOS
-
CONTROL
o Encendido y apagado de luminarias (general y particular).
o Modo de activación manual o automático (general y particular).
o Activación de dispositivo auxiliar (persiana electro mecánica)
(particular 2 posiciones).
o Activación de escenas (encendido de grupos de luminarias)
(general).
-
MONITOREO
o Contador de tiempo de uso de luminarias (general y particular).
o Lista de eventos activación y desactivación de luminarias (general).
o Reinicio de contadores (general) (administrador).
-
AJUSTES
o ajuste de pantalla (administrador).
o detención de programa (técnico).
-
AUXILIARES
o Pantalla ayuda
o Tipo usuario
4.5 DIAGRAMA DE FLUJO INTERFAZ DEL SISTEMA
Para tener una idea más clara que nos ayude a un desarrollo más eficiente de
nuestra propuesta es necesario tener un mapa claro de los contenidos.
90
Figura 17 Diagrama General De Contenidos.
Conte
INTERFAZ DEL
SISTEMA
PANTALLA
PRINCIPAL
CONTROL
LUCES
MONITOREO
AUXILIAR
LUCES
EVENTOS
CONTADORES
AUXILIAR
AJUSTES
SALIR
PANEL DE
CONTROL
CONTADORES
LIMPIAR
PANTALLA
CALIBRAR
TACTO
EVENTOS
LUMINARIAS
• Encender
• Apagar
• Modo Automatico
Pulsador 1
Contadores
Luminarias
Imprimir
Pulsador 2
Reinicio contadores
Borrar
ESCENAS
• Selecion de
escenas
91
CONTRASTE
4.6 DISEÑO DEL SISTEMA ELÉCTRICO ELECTRÓNICO.
Para la elaboración del sistema eléctrico electrónico se realizo una capacitación
basada en lecturas y manuales para este tipo de sistemas así como visitas a
personas altamente capacitadas en el tema como el laboratorio de automatización
y control de la escuela de ingeniería mecánica U.I.S. y el laboratorio de
automatización de la U.N.A.B.
la capacitación se inicio con el conocimiento de la lógica digital y algebra
booleana, después se realizaron lecturas sobre los lenguajes de automatización
usados más frecuentemente en los PLC’s de siemens.
Figura 18 Lógicas de programación
Después de comprender los lenguajes se procedió a experimentar con el modulo
LOGO! De siemens donde se aprendió a cablear y realizar conexiones de las
entradas y las salidas (SIEMENS, 2009).
Figura 19 conexión de modulo LOGO!
Fuente: (SIEMENS, 2009)
92
Con el Modulo ya debidamente cableado se procedió al realizar una serie de
ejercicios de programación que se encuentran en el folleto Apuntes Logosoft!
(Vargas Vargas, 2008)
Después de este aprendizaje con el LOGO se continuo con el PLC S7-200
CPU222 y su comunicación con la Interfaz táctil TP177b realizándose ejercicios de
programación y control y monitoreo de las diferentes variables
Figura 20 Configuración de la pantalla TP177 Micro y del PLC S7-200
Fuente: InfoPLC.net (García, 2007)
En base a esos conocimientos adquiridos se diseñaron las diferentes estructuras
de control, circuitos y redes de alimentación para el sistema.
4.6.1 ELEMENTOS UTILIZADOS PARA LA INSTALACIÓN DOMÓTICA
4.6.1.1
PLC
El sistema se diseño utilizando la tecnología de los PLC de siemens s7-200. El
funcionamiento básico del S7-200 es muy sencillo: El S7-200 lee el estado de las
93
entradas. El programa almacenado en el S7-200 utiliza las entradas para evaluar
la lógica. Durante la ejecución del programa, el S7-200 actualiza los datos. El S7200 escribe los datos en las salidas, o las memoriza si el programa se lo indica.
Figura 21 PLC S7-200
Fuente: http://www.siemens.com
La gama S7-200 comprende diversos sistemas de automatización pequeños
(Micro-PLC) que se pueden utilizar para numerosas tareas.
Gracias a su diseño compacto, su capacidad de ampliación, su bajo costo y su
amplio juego de operaciones, los Micro-PLC S7-200 son especialmente
apropiados para solucionar tareas de automatización sencillas. Además, los
diversos tamaños y fuentes de alimentación de las CPUs ofrecen la flexibilidad
necesaria para solucionar las tareas de automatización.
94
Figura 22 Puertos PLC s7-200 CPU 222
Fuente: http://www.siemens.com
Un Micro-PLC S7-200 puede tener una CPU S7-200 sola o conectada a diversos
módulos de ampliación opcionales. La CPU S7-200 es un equipo autónomo
compacto que incorpora una unidad central de procesamiento (CPU), una fuente
de alimentación, así como entradas y salidas digitales.
El interfaz de comunicación permite conectar la CPU a una unidad de
programación o a otros dispositivos. Algunas CPUs S7-200 disponen de dos
interfaces de comunicación. Para la comunicación M2M o hombre-máquina y
viceversa, es posible equipar el PLC con procesadores de comunicación. A ellos
se les puede conectar diferentes periféricos como por ejemplo impresoras,
terminales monitores, así como otros autómatas y computadoras. A este tipo de
módulos, Siemens les da el nombre de CP y ejemplos de comunicaciones que se
pueden establecer son:
•
AS-interfaz
•
Industrial Ethernet
•
PROFIBUS
95
•
Point to Point
Figura 23 Periféricos para PLC S7-200
Fuente: InfoPLC.net (García, 2007)
Los principales componentes de un Micro PLC S7-200 y su utilidad son:
-
La CPU ejecuta el programa y almacena los datos para la tarea de
automatización o el proceso.
-
Utilizando módulos de ampliación se pueden agregar entradas y salidas
(E/S) adicionales a la CPU hasta el tamaño físico máximo.
-
La fuente de alimentación suministra corriente a la unidad central y a los
módulos de ampliación conectados.
-
El sistema se controla mediante entradas y salidas (E/S). Las entradas
vigilan las señales de los dispositivos de campo (p.ej. sensores e
96
interruptores), mientras que las salidas supervisan las bombas, motores u
otros aparatos del proceso.
-
El puerto de comunicación permite conectar la CPU a una unidad de
programación o a otros dispositivos que intervengan en el proceso.
-
Los diodos luminosos indican el modo de operación de la CPU (RUN o
STOP), el estado de las entradas y salidas integradas, así como los
posibles fallos del sistema que se hayan detectado.
-
Algunas CPU tienen un reloj de tiempo real incorporado, en tanto que otras
necesitan un cartucho de reloj de tiempo real.
-
Un cartucho ajustable EEPROM en serie permite almacenar programas de
la CPU y transferir programas de una CPU a otra.
-
Un cartucho ajustable de pila permite prolongar el respaldo de los datos en
la RAM.
Figura 24 PLC y modulo para señales analogicax
Fuente: http://www.kollewin.com/blog/simatic-s7-200-programmable/
Los PLC S7-200 cuentan con diferentes módulos de ampliación, comunicación y
visualizadores los cuales se pueden acoplar fácilmente y con sus respectivas
modificaciones en la programación y así realizar muchas más tareas útiles para el
usuario.
97
Y para entrar más en detalle la CPU usada es la 222 DC / DC / DC que fue la
suministrada por el grupo de investigación GIROD de la escuela de diseño
industrial. Esta CPU necesita una alimentación de 20.8 a 28.8 VDC; cuenta con 8
entrada digitales DC y 6 salidas digitales DC
Figura 25 Partes PLC S7-200
Fuente: (SIEMENS, 2008)
Las CPUs S7-200 (y STEP 7-Micro/WIN) ofrecen tres lenguajes de programación:
AWL, KOP y FUP. La lista de instrucciones (AWL) comprende un juego de
operaciones nemotécnicas que representan las funciones de la CPU. El esquema
de contactos (KOP) es un lenguaje de programación gráfico con componentes
similares a los elementos de un esquema de circuitos. El Esquema de Funciones
Lógicas (FUP) utiliza “cajas” para cada función. El símbolo que se encuentra
dentro de la caja indica su función.
STEP 7-Micro/WIN ofrece además dos representaciones nemotécnicas para
visualizar las direcciones y las operaciones del programa: internacional y
SIMATIC. Tanto la nemotécnica internacional como la de SIMATIC se refieren al
mismo juego de operaciones del S7-200. Hay una correspondencia directa entre
las dos representaciones, siendo idénticas las funciones de ambas.
98
Para la programación de nuestro sistema usamos el lenguaje KOP. Al programar
con este lenguaje, se crean y se disponen componentes gráficos que conforman
un segmento de operaciones lógicas. Como muestra la figura, se ofrecen los
siguientes elementos básicos para crear programas:
•
Contactos: un contacto representa un interruptor por el que circula la
corriente cuando está cerrado.
•
Bobinas: una bobina representa un relé que se excita cuando se le aplica
tensión.
•
Cuadros: un cuadro representa una función que se ejecuta cuando la
corriente circula por él.
•
Segmentos: cada uno de estos elementos constituye un circuito completo.
La corriente circula desde la barra de alimentación izquierda pasando por
los contactos cerrados para excitar las bobinas o cuadros.
Figura 26 Entorno Step 7 - Micro/WIN
Fuente: (SIEMENS, 2008)
Para llevar a cabo la programación de los autómatas se tienen que utilizar el
software apropiado que hace de interfaz entre el usuario y el autómata, bien para
cargar, depurar u observar las variables. En el caso del Siemens y más
concretamente de los autómatas de la gama S7 200, se utiliza como programa
STEP 7-Micro/WIN. El software de programación STEP 7-Micro/WIN permite
99
estructurar el programa de usuario, es decir, subdividirlo en secciones
individuales. Esto aporta las siguientes ventajas propias de la programación
modular:
•
Los programas de gran tamaño se pueden “escribir” de forma clara.
•
Se pueden estandarizar secciones individuales del programa.
•
Se simplifica la organización del programa.
•
Las modificaciones del programa pueden ejecutarse más fácilmente.
•
Se simplifica el testeo del programa, ya que puede ejecutarse por partes.
•
Se simplifica la puesta en servicio.
De esta manera se estudiaron las diferentes alternativas y se determino unas
estructuras de programación modulares que realizaban una tarea específica la
cual podía reproducirse para la cantidad de veces necesaria.
4.6.2 PROGRAMACIÓN CONTROL DE LUMINARIAS
4.6.2.1
PLC
El control del sistema se divide en varias estructuras de programación
que
permiten acomodarse de acuerdo a las necesidades del usuario con respecto a
cada uno de los espacios de la vivienda, estas estructuras son: estructura de
control y estructura de monitoreo
Estructura de control: Esta estructura de control permite al usuario controlar un
grupo o circuito de luminarias de o seleccionar el modo automático el cual será
controlado por un sensor crepuscular y de presencia las cuales activaran el
circuito solo cuando haya presencia de usuarios y las condiciones de iluminación
sean deficientes; y se desactivara después de transcurrir un tiempo x al no
detectar presencia de el usuario; este tiempo x ha sido predispuesto por el
usuario.
100
Figura 27 Estructura de control - Árbol Interruptor
Figura 28 Estructura de control - Árbol sensor
En dado caso que varios circuitos de luminarias se encuentren en el mismo
espacio de la vivienda podrán ser activados por el mismo sensor.
101
Estructura de monitoreo: es la encargada de contabilizar el tiempo de activación
de las luminarias por el tiempo que sea necesario y posibilita su reinicio; esta
estructura se encuentra formada por tres arboles.
El árbol de llamada subrutinas es el que permite que al momento de activar una
salida se empiece el conteo.
El árbol subrutina de contadores es el proceso que lleva el conteo de segundos
minutos y horas de la respectiva salida que lo activo y permite suspender el conteo
y posteriormente reanudarlo sin perder la cuenta.
Y por último el árbol subrutina de reinicio de contadores permite llevar los
contadores de nuevo a cero para llevar la cuenta de un lapso de tiempo
determinado por el usuario.
Figura 29 Estructura de monitoreo - Árbol llamada subrutina
102
Figura 30 Estructura de monitoreo - Árbol subrutina contadores
Figura 31 Estructura de monitoreo - Árbol subrutina reinicio contadores
Gracias a esta programación podemos observar que para el control de un grupo
de luminarias se necesitan dos señales de entrada (interruptor y sensor) y una
señal de salida (luminaria).
103
4.6.2.2
LOGO!
Además del el PLC s7-200 el sistema se complementa con el modulo Micro PLC
de siemens LOGO! El cual es el módulo lógico universal de Siemens que
incorpora:
•
Controles
•
Panel de mando y display retroiluminado
•
Fuente de alimentación
•
Interfaz para módulos de ampliación
•
Interfaz para una tarjeta de memoria, tarjeta de batería, tarjeta de
memoria/batería combinada, cable PC LOGO! o cable PC USB
•
Interfaz para un visualizador de textos (TD) opcional
•
Funciones estándar pre configuradas, p. ej. retardo a la conexión, retardo a
la desconexión, relé de impulsos e interruptor software
•
Temporizadores
•
Reloj interno
•
Marcas digitales y analógicas
•
Entradas y salidas en función del tipo de dispositivo
Figura 32 LOGO! Siemens
LOGO! ofrece soluciones para aplicaciones domóticas y de técnica de instalación
(p. ej. alumbrado de escaleras, iluminación exterior, toldos, persianas, alumbrado
104
de escaparates, etc.), así como para ingeniería mecánica y construcción de
máquinas y aparatos (p. ej. sistemas de control de puertas, sistemas de
climatización, bombas para agua pluvial, etc.).
LOGO! también puede implementarse para sistemas de control especiales en
invernaderos o invernáculos, para el procesamiento de señales de control y,
mediante la conexión de un módulo de comunicación (p. ej. AS-i), para el control
distribuido local de máquinas y procesos.
Para aplicaciones de producción en serie de máquinas pequeñas, aparatos y
armarios eléctricos, así como en la técnica de instalación, existen versiones
especiales sin panel de mando ni display.
La mayor ventaja que ayuda a complementar el sistema es su reloj interno
mediante el cual podemos programarlo cual reloj despertador para configurar sus
tareas; también permite implementar procesos como simuladores de presencia los
cuales ofrecen una herramienta de seguridad contra intrusos en el ámbito de las
iluminación.
Para el presente proyecto se programara el logo! para que se encargue de la
gestión horaria o de alarmas tipo despertador en las luminarias y así el usuario
haciendo uso de el pequeño display de le logo! programe el intervalo de las horas
y días que deben estar encendidas las luminarias; también el logo! se encargara
del dispositivo simulador de presencia para mejorar la seguridad de la vivienda.
105
Figura 33 programación de gestión horaria y simulación de presencia LOGOSoft!
106
5 DISEÑO PRELIMINAR, DESARROLLO Y DISEÑO DETALLADO
5.1 DISEÑO DE INTERFAZ
El diseño de la interfaz es una parte importante para la correcta usabilidad del
sistema pues es la que nos va a permitir interactuar con el sistema y al mismo
tiempo es el valor donde se va a observar la mayor parte del valor agregado
proporcionado por el diseñador industrial, esta interfaz debe utilizar un conjunto
imágenes textos y objetos gráficos para representar la información y acciones
posibles dentro del sistema manteniendo un mismo estilo y una organización
armoniosa y equilibrada.
Para el diseño de la interfaz además de los requerimientos anteriormente
recolectados también se tomo en cuenta algunos parámetros descritos en los
documentos: Diseño de interfaces de usuario usables : una guía rápida para
desarrolladores de software libre y de código abierto (Roe, 2004), diseño de
interfaces de usuario, directrices de Microsoft para interfaces táctiles (Microsoft®
Windows®, 2011), Interaction Design Guide for Touchscreen Applications (Gerd
Waloszek, 2000).
5.1.1 INTERFAZ USABLE
Un punto importante al momento de diseñar la interfaz del sistema y del diseño en
general de interfaces de usuario es que el usuario no quiere utilizar la aplicación.
Quieren hacer su trabajo de la forma más sencilla y rápida posible, y la aplicación
no es más que otra herramienta para ayudarles a lograrlo. Por lo tanto no importa
que tan espectacular sea la interfaz.
107
Otro aspecto importante es facilitar la manera en que el usuario reconoce y utiliza
la información dentro de la interfaz para ello lo más aconsejable es usar la famosa
ley de fitt que expresa que el tiempo para llegar a un objetivo (visual) es una
función de la distancia a dicho objetivo y su tamaño. En otras palabras: El tiempo
que se requiere para alcanzar a pulsar un objetivo depende de una relación
logarítmica entre su superficie y la distancia a la que se encuentra.” Para lo que se
aplica que si los controles más utilizados deben ser más grandes para ser
distinguibles fácilmente Utilizar los bordes y esquinas de la pantalla para hacer
que los controles sean virtualmente infinitos y Nunca, nunca colocar los controles
a un pixel de distancia del borde de la pantalla o de una esquina.
Hay aspectos de la tecnología de pantalla táctil que hacen que su diseño sea
radicalmente diferente a la de las aplicaciones de escritorio. La mayoría de estas
diferencias giran en torno a la naturaleza de la entrada o dispositivo de control. La
pantalla táctil es controlada directamente por el dedo del usuario, mientras que las
aplicaciones de escritorio son controlados de forma remota por medio de
dispositivos como un ratón o teclado. Los dedos de los usuarios y las manos
varían en tamaño y forma a diferencia de un cursor que se mantiene más o menos
el mismo tamaño de máquina a máquina. Esta es la principal consideración para el
diseño.
Sencillez: ya que la mayoría de los usuarios pueden no estar familiarizados con
una interfaz de tipo de ordenador. La interfaz debe ser lo menos técnico posible. El
lenguaje utilizado debe ser sencillo, familiar y contextual. En resumen, la interfaz o
la tecnología no deben ponerse en el camino de la información.
Un sistema de retroalimentación es esencial. Los usuarios sin experiencia son
más propensos a pensar que hay algo mal con el sistema cuando se encuentran
con un retraso. Frases simples como "por favor espere un momento" o "estamos
en busca de su solicitud" dará a estos nuevos usuarios la confianza necesaria.
Todos los botones y enlaces deben ser considerablemente mayores de lo que
normalmente se usa en las aplicaciones de ratón. Del mismo modo la distancia
108
entre los botones debe ser mayor a fin de acomodar los dedos más grandes y
torpes de lo contrario es probable que active los botones equivocados.
Los Rollovers y otros elementos similares no son útiles como medio de denotar
elementos interactivos como son por lo general pues al pasar el dedo por encima
del botón solo se va a activar y va a ser oscurecido por el dedo o la mano. Para
denotar su interactividad lo mejor es hacer los botones claramente etiquetados y
visualmente coherentes en toda la aplicación.
La navegación, o más bien grupos de elementos de navegación principal, se
deben colocar en la parte inferior en lugar de la parte superior de la pantalla. Si la
navegación principal se encuentra en la parte superior, la mano del usuario y el
brazo va a tapar la información de y La solución alternativa que consiste en la
colocación de la navegación a lo largo de los lados de la pantalla, es probable que
cause problemas similares, dependiendo de si la persona es diestra o zurda
La mayoría de la gente sólo puede mantener sus brazos arriba por una cantidad
limitada de tiempo antes de que se cansen. Para evitar este problema (a veces
conocido como " brazo de gorila "), el tiempo que tarda en completar las tareas en
el software deben mantenerse al mínimo. Características como autocompletar y
texto predictivo puede ayudar a limitar la entrada de texto.
Para la accesibilidad es importante recordar que los usuarios con discapacidades
pueden usar la pantalla táctil en algún momento. Respecto a ella hay que tener
muchas consideraciones, como la sensibilidad de la pantalla sensible al tacto
(importante
para
las
personas
con
artritis
o
trastornos
motores),
la
retroalimentación auditiva y el tamaño de las fuentes o los colores utilizados (esto
es importante para las personas con discapacidad visual).
La información que el usuario desea obtener de la interfaz es totalmente
dependiente del asunto en cuestión. Invariablemente, este es un compromiso
entre lo que el usuario quiere y lo que el sistema puede dar. Mientras que como el
109
usuario accede y encuentra la información es la tarea del diseñador. Al igual que
con todas las aplicaciones interactivas, el sistema debe ser probado a fondo con
usuarios representativos tanto iterativa en todo el proceso de diseño y después de
su lanzamiento.
5.1.2 ASPECTOS TÉCNICOS DE LA INTERFAZ
En la elaboración del proyecto se utilizó el panel SIMATIC HMI de la serie 170 que
permiten un manejo y una supervisión intuitivos gracias a su pantalla táctil. La
pantalla táctil se puede manejar de diferentes maneras: con el lápiz, el dedo, con o
sin guantes.
Dotado de prácticas funciones y de una gran memoria de usuario, el Touch Panel
TP177B Siemens Color PN/DP puede utilizarse donde se necesite supervisar el
funcionamiento de máquinas y sistemas directamente en línea; sea en
automatización de producción, de procesos o de edificios.
Figura 34 Vista frontal y lateral TP177b PN/DP
Fuente: http://www.emayer.com/pdf/TP177B.pdf
110
Touch Panel Siemens TP177B Color PN/DP con 256 colores, interface ProfiNet,
Profibus y USB, buffer de mensajes no volátil que los almacena permanentemente
sin necesidad de batería de respaldo.
Figura 35 vista lateral inferior TP177b PN/DP
Fuente: http://www.emayer.com/pdf/TP177B.pdf
Puntos destacados
•
5.7” STN color display (256 colores) resolución 320x240 (pixeles)
•
Ethernet y Multi Media Card integrados
•
Frontal plano (IP 65, EX 2/22)
•
USB integrado que permite la conexión de periféricos de entrada o
de salida
•
Memoria de usuario de 2 MB
•
Cable S7 MPI, 5 m
•
Cable Ethernet, 2 m
•
Interfaces: ProfiNet y Profibus DP (PN/DP)
•
Dimensiones (An x Al x Fo): 212 x 156 x 46 mm
111
Figura 36 Vista trasera TP177b PN/DP
Fuente: http://www.emayer.com/pdf/TP177B.pdf
Para la programación la pantalla y diseño de la interfaz grafica del sistema se
utilizo el software SIMATIC WinCC flexible ejecutable en.
WinCC flexible ofrece la máxima eficiencia en configuración: librerías con objetos
preprogramados, bloques gráficos reutilizables, herramientas inteligentes, hasta
incluso la traducción de textos automatizada para proyectos multilingües.
112
Figura 37 Entorno Wincc Flexible
Los conceptos basados en los denominados Sm@rtClient/Server permiten un
acceso desde toda la instalación a variables e imágenes, estaciones de operador
distribuidas, así como el manejo remoto y el diagnóstico a través de la web,
también en conexión con paneles SIMATIC
WinCC flexible resulta idóneo como interfaz hombre-máquina (HMI) para la gran
mayoría de las aplicaciones; WinCC flexible está diseñado para cubrir todos los
sectores y ofrece software de ingeniería para todos los paneles de mando
SIMATIC HMI, desde el más pequeño Micro Panel hasta el Multi Panel, así como
software de visualización runtime para soluciones individuales basadas en PC bajo
Windows XP / Windows 7 Pro. Los proyectos pueden transferirse a diversas
plataformas HMI y ejecutarse en ellas sin necesidad de operaciones de
conversión.
Gracias al carácter multilingüe del software y los proyectos, WinCC flexible puede
usarse en todo el mundo.
113
5.2 PROPUESTAS DE LA INTERFAZ
La interfaz de usuario del sistema es una pieza fundamental para la usabilidad del
sistema ya que es la principal herramienta de iteración entre el usuario y el
sistema de control.
La interfaz usa un conjunto de imágenes textos y elementos gráficos para
presentar la información y las acciones posibles dentro del sistema.
La interfaz se vale de la coherencia formal para proporcionar una uniformidad
dentro de la estructura y utilizando colores para que el usuario pueda identificar en
que sección de la estructura se encuentra.
También se acentuaran los elementos más importantes de la interfaz para lograr
un diseño que por sí solo conduzca al usuario y proporcione la adecuada
información de manera lógica y organizada.
También se utilizo el contraste y el barrido visual con el que se lee la interfaz y
utilizarlos como herramienta para poder identificar las diferentes funciones e
información a primera vista suministrada al usuario.
Como ya se observo el hardware para la visualización de la interfaz tiene una
resolución de 230 x 240 pixeles la cual nos va a limitar el espacio de composición,
en esta área de trabajo debemos ubicar toda la información más importante para
cada una de la paginas. Otra limitación de la actual interface es que solo trabaja
con 256 colores lo cual dificulta la selección de colores por su deficiencia de
gamas y problemas de gradación de intensidad.
114
5.2.1 BOCETACIÓN
Figura 38 Ejemplo bocetos 1
Figura 39 Ejemplos bocetos 2
5.2.2 PROPUESTAS INTERFAZ
Las propuestas de la interfaz se pensaron en base una conciencia ecológica y
minimalista para facilitar el uso del usuario y no generar distracciones.
115
Tomando como base las alternativas más aceptadas, en los contenidos y su
estructura. Se procedió a su refinación y elaboración en un software grafico para
someterlas a evaluación. También se diseñaron todos los iconos y botones para la
aplicación.
Figura 40 Propuesta final 1
Figura 41 figuras Propuesta final 1
116
Figura 42 Propuesta final 2
Figura 43 figuras Propuesta final 2
5.2.3 PRIMER FOCUS GROUP
Con estas alternativas se dispuso un FOCUS GROUP para evaluar la aceptación
de las alternativas.
117
5.2.3.1
OBJETIVOS
Mostrar las propuestas desarrolladas para la interfaz grafica de sistema domótico,
conocer las opiniones de los usuarios y el grado de aceptación.
5.2.3.2
PARTICIPANTES
El grupo estuvo conformado por 15 usuarios que en pruebas anteriores se habían
mostrado interesados en el sistema.
5.2.3.3
PROCEDIMIENTO
El FOCUS GROUP se desarrolló en uno de los salones de la escuela de diseño
industrial de la UIS, donde se les presentó las propuestas desarrolladas del estilo
visual y sus características, después los participantes expresaron sus opiniones de
cada propuesta las cuales se analizaron para llegar a una propuesta final.
5.2.3.4
RESULTADOS
Nivel de aceptación de las propuestas.
Figura 44 Nivel de aceptacion focus Group
118
5.2.3.5
CONCLUSIONES
La propuesta más sencilla y con botones fácilmente diferenciables fue la más
aceptada.
La propuesta más aceptada fue la que menos se alejo de la común interfaz
utilizada en los interruptores.
5.3 DESARROLLO DEL SISTEMA ELECTO ELECTRÓNICO.
Debido a que el sistema domótico es un sistema automatizado de control, este se
divide en dos partes: la parte de control y la parte operativa. La parte de control se
constituye básicamente de elementos como la interfaz Hombre maquina, el
autómata programable, los sensores y los preactuadores. L a parte operativa está
compuesta por la maquina los actuadores y los sensores.
5.3.1 CONTROL
Para realizar una programación con un sistema HMI, sea pantalla táctil, sistema
SCADA, o similar, se deben tener en cuenta las funciones o prioridades a
gobernar por el sistema virtual, que estarán determinados principalmente a grupos
variables (todas luces, todas
persianas, etc.). La programación vendrá
determinada por el número de variables que el autómata programable será capaz
de gobernar o del tipo de programación. En cualquier caso, y por prioridades, en la
pantalla se deben controlar los sistemas y controles característicos.
Comunicaciones: dentro de un sistema domótico de hoy en día la comunicación
es un aspecto muy importante que gracias a las múltiples aplicaciones de los PLC
nos ofrece un sinfín de medios. El sistema de comunicación más sencillo entre
automatismos es el sistema SCADA el cual sire como sistema de supervisión,
control y adquisición de datos.
119
El sistema SCADA está relacionado con el sistema porque se puede controlar
cada una de las variables que serán manipuladas y vistas en tiempo real por el
usuario ya sea dentro de la vivienda o desde un sitio remoto.
Dialogo: para el desarrollo de la interfaz entre la vivienda con un sistema
domótico y el usuario el cual desea obtener información y dar órdenes o tareas al
sistema, surge el concepto de interfaz hombre maquina, el cual corresponde a la
interacción entre el sistema domótico y el usuario.
Controlador: el autómata programable ofrece una gran flexibilidad al momento de
programar y reprogramar lo que lo hace más apto para este tipo de sistema el cual
tiene muchas variaciones con respecto a su funcionalidad. Y el primer paso para
especificar su programación es la determinar con exactitud la cantidad de señales
a manejar, los eventos que va a registrar y la forma de comunicación con otros
equipos; es por esto que se determinaron con base a las necesidades del usuario
en cada espacio de la vivienda, las soluciones a cada una de ellas y los equipos
con los que se pueden solucionar
Durante el segundo semestre del 2010 se realizaron diferentes pruebas sobre las
diferentes estructuras de control y la comunicación entre variables.
Figura 45 Estructuras programación KOP
Gracias a esas pruebas se lograron identificar unas estructuras que pudieran
satisfacer las necesidades del los usuarios.
120
Figura 46 programación KOP en step7
5.3.2 OPERATIVA
La parte operativa del sistema está compuesta por la infraestructura de la
vivienda; los actuadores los cuales son controlados mediante las señales emitidas
por el autómata programable y realizaran los cambios físicos del sistema; los
sensores e interruptores que son los encargados de transmitir las señales físicas
del entorno y de los usuarios.
121
Figura 47 estructura operativa del sistema
5.3.3 NECESIDADES
Como ya se mencionó el sistema domótico tiene como base tres sistemas
alternativos que permiten el control y monitoreo del consumo eléctrico de la
iluminación con respecto al los diferentes espacios arquitectónicos que se
observan actualmente en la vivienda y basándonos en la información recolectada
del análisis de mercado y en los requerimientos establecidos.
Cada uno de estos sistemas podrá ser instalado en la vivienda dependiendo de las
necesidades específicas de cada usuario y está estrechamente relacionado a los
diferentes espacios arquitectónicos de la respetiva vivienda.
Los espacios arquitectónicos de la vivienda se pueden dividir básicamente en 3
zonas: social, privada y de servicios.
122
Zona social. Es el espacio dentro de la vivienda que se presta para convivir,
estar, leer, escuchar música y comer entre otras Estos espacios pueden llamarse
estancia, comedor, cuarto de estudio, cuarto de televisión, terraza, o sala.
Zona privada: los usuarios buscan en este espacio de la vivienda un lugar para
estar, descansar, dormir vestirse, estudiar y ver televisión. Y estos espacios
pueden ser las recamaras, sala familiar, cuarto de televisión o terraza familiar.
Zona de servicios: es la zona que sirva para comunicar todas las zonas de la
casa e inclusive la comunica con el exterior además de la comunicación también
proporciona aseo, almacenamiento y trabajo domestico.
Como muchas veces varias de estas actividades se realizan en un mismo espacio
y cada una de estas actividades tiene unos requerimientos en cuanto la
iluminación, por lo tanto el sistema permitirá al usuario además de la
automatización de las luminarias, seleccionar escenas Lumínicas para la actividad
a desarrollarse en el respectivo espacio.
5.3.4 DESCRIPCIÓN DE ELEMENTOS
El sistema domótico como ya se explicó necesita además de el PLC, el LOGO! y
el panel operador necesita de otros elementos los cuales serán descritos a
continuación.
Fusibles
Dispositivo, constituido por un soporte adecuado, un filamento o lámina de un
metal o aleación de bajo punto de fusión que se intercala en un punto determinado
de una instalación eléctrica para que se funda, por Efecto Joule, cuando la
intensidad de corriente supere, por un cortocircuito o un exceso de carga, un
determinado valor que pudiera hacer peligrar la integridad de los conductores de la
123
instalación con el consiguiente riesgo de incendio o destrucción de otros
elementos. Para nuestro sistema estamos hablando de un fusible de 4mA.
Figura 48 fusible 4mA
Relé de estado solido
Son los elementos que permiten aislar el circuito de control y el circuito de
potencia. Al momento de recibir la señal del circuito de control se activara
cerrando el circuito de potencia que activara las luminarias
Figura 49 relé estado sólido (rss)
Datos: para nuestro tablero se necesitaron relés de estado sólido de 24V a 5A uno
por cada salida de controlada.
Sensor de presencia
Son aparatos basados en tecnología infrarroja que responde a cambios en el
fondo infrarrojo activando una señal que será transmitida al dispositivo de control
124
las luces cuándo las personas entran a un espacio determinado, y se desactiva
cuando el espacio está desocupado.
Figura 50 sensor de presencia infrarrojo
Datos: sensor de presencia de 360° por infrarrojos además detecta la deficiencia
de luz en el espacio controlado
Interruptor automático
Es un elemento de seguridad eléctrica, con capacidad de interrumpir corrientes sin
ninguna actuación externa. El principal objetivo del interruptor es proteger líneas
eléctricas (típicamente de media/alta tensión) de sobre intensidades debidas a
cortocircuitos o sobrecargas de la red.
125
Figura 51 Interruptor automático
Fuente: ABB
A diferencia a los fusibles, que una vez han actuado tienen que ser sustituidos, el
interruptor automático puede ser reutilizado (automática o manualmente) para
volver a la operatividad.
Datos: interruptor automático de 1A y 0.5A
5.3.5 ARQUITECTURA DEL SISTEMA DOMÓTICO
De forma global la arquitectura del sistema domótico se puede apreciar en la
siguiente figura, donde están presentes todos los componentes físicos descritos
anterior mente: sensores, relés, Fusibles, unidad central y periféricos.
Figura 52 Arquitectura sistema domótico
SALIDAS
Relés de estado solido
PERIFÉRICOS
Panel operador,
Fuente de
alimentación y
otros
UNIDAD CENTRAL
S7-200 CPU222
ENTRADAS
Sensor de presencia, y
pulsadores
126
5.3.6 ESQUEMA DE CONEXIÓN DE LOS COMPONENTES
Figura 53 Conexión PLC
Figura 54 Conexión de relé a la red de potencia
127
5.3.7 TABLERO ELÉCTRICO
Para la instalación del sistema domótico en la vivienda fue necesario diseñar un
tablero de control y potencia para poder hacer las conexiones respectivas del
sistema de control con los circuitos de potencia de cada grupo de luminarias y así
poder mantener el estilo del entorno.
Dentro de este tablero estarán ubicados el contactar o automático que regulara la
corriente eléctrica que alimentara el PLC, el modulo de alimentación encargado de
transformar la corriente eléctrica AC a DC, el PLC, y los Relés de estado sólido.
Figura 55 Distribución tablero de control sencillo
5.3.8 INTERFACES SUPLEMENTARIAS.
Además de la interfaz desarrollada en el Panel operador táctil se dispuso el Micro
PLC logo! Con una serie de pulsadores para que funcionara de interfaz
suplementaria y de ahí controlar la gestión horaria programable y la simulación de
presencia programable, gracias a su reloj interno, Panel de mando y display retro
iluminado.
128
Figura 56 propuesta interfaz suplementaria LOGO!
Además el usuario podrá activar y desactivar las luminarias desde los interruptores
comunes de la vivienda la en cualquier momento de acuerdo a sus necesidades.
5.4 COMPROBACIÓN
Se llevo a cabo una comprobación técnica sobre una maqueta en 2D de uno de
los actuales proyectos de vivienda de la ciudad de Bucaramanga en la cual se
monto un circuito electrónico controlado por el PLC y una serie de interruptores
para comprobar el funcionamiento del sistema.
129
Figura 57 circuito controlado por PLC
5.4.1 OBJETIVOS
Encontrar deficiencias en la usabilidad, evaluando los componentes eléctricos y
electrónicos del sistema.
Figura 58 interconexión de elementos de control
5.4.2 PARTICIPANTES
El grupo que realizo la sesión estuvo integrado por 10 personas con
conocimientos en electricidad, electrónica y arquitectura.
130
5.4.3 PROCEDIMIENTO
Se les explico a los participantes el contenido del proyecto y los requerimientos
interpretados de los usuarios y se mostro la solución planteada para su
evaluación. Posteriormente se les pidió que interactuaran con el sistema, durante
la interacción se les pidió conceptos e ideas además de pedirles que contestaran
unas pequeñas preguntas.
Figura 59 Maqueta de sistema para comprobación
131
5.4.4 RESULTADOS
¿La estructura de los procesos es la más adecuada?
Figura 60 resultados comprobación técnica
5.4.5 CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES
La estructuración del sistema por procesos y después la selección del área de la
vivienda no fue las más adecuada para uno de los participantes ya que para él es
más importante separar el sistema primero por espacios y después si por
procesos.
El sistema puede ser controlable ya sea mediante la pantalla como también
mediante pulsadores.
132
Después de una larga discusión se logro demostrar que al escoger como
estructura principal las áreas de la vivienda volvía la estructura mucho más
extensa y compleja
5.5 DESARROLLO PROPUESTA FINAL
5.5.1 SISTEMA DE CONTROL
El sistema de control domótico está desarrollado para permitir al usuario activar y
desactivar cada las luminarias ya sea individualmente, por escenas lumínicas o
todas al mismo tiempo con respecto a sus necesidades lumínicas. también el
sistema permite al usuario activar un modo automático en las luminarias las cuales
gracia a los sensores activaran y desactivaran las luminarias solo cuando en el
espacio haya deficiencia de iluminación natural y cuando el usuario este en el
espacio.
La escenas lumínicas se programaran con respecto al espacio y las necesidades
lumínicas de las actividades que se desarrollaran en el.
Renderizado escenas lumínicas
Figura 61 Renderizado escenas lumínicas
133
El sistema también estará encargado de monitorear el tiempo que las luminarias
estén activadas para poder calcular el consumo eléctrico, además registra los
eventos de activación y desactivación de las luminarias con su respectiva hora y
fecha, y al culminar el periodo de facturación el usuario podrá reiniciar tanto el
registro como los contadores y así facilitar el nuevo cálculo de consumo.
Figura 62 consumo de bombillas por hora
Otros aspectos que se desarrollaron para la propuesta final es la opción de
programar una programación horaria de las luminarias ya sea como respaldo de el
momento en el cual deben estar encendidas las luminarias.
También se desarrollo otro aspecto de la iluminación pero que esta mas vinculado
como función de seguridad contra intrusos en la vivienda, que es la simulación de
presencia la cual se puede programar y activar a una hora y días de la semana
determinados.
Estos dos últimos ítems se desarrollaron gracias a la inclusión del LOGO! como
interfaz y elemento de control suplementario.
134
5.5.2 INTERFAZ
Figura 63 Sección inicio interfaz táctil
Sección de inicio
Permite ver y controlar el estado de la luces Proporcionando la ubicación espacial
de las luminarias en el espacio a controlar
Figura 64 Sección Control Interfaz Táctil
Sección control
Despliega un menú donde muestra que entidades vamos a controlar.
135
Figura 65 Sección Control - luces Interfaz Táctil
Sección control de luces
Permite controlar el estado de las luces individual o por grupos o escenas.
Además permite colocarlas en modo automático. La identificación se dará por el
nombre de la luminaria con respecto a su ubicación y las escaneas de pendiendo
del la actividad o función que se va a realizar.
Figura 66 Sección Control - Auxiliar Interfaz Táctil
Sección control auxiliar
136
Permite controlar cualquier elemento electrónico que se pueda conectar al sistema
ya sea una radio, ventilador, etc. en este caso se dispuso para el control, de una
persiana o cortina electro motorizada
Figura 67 Sección Monitoreo Interfaz Táctil
Sección monitoreo
Despliega un menú para escoger el medio de monitoreo ya sea por eventos o por
contadores
Figura 68 Sección Monitoreo - Eventos Interfaz Táctil
137
Sección monitoreo eventos
En esta sección se visualiza los eventos como encendido y apagado de las luces
con su respectiva fecha y hora.
También se permite mediante una autorización de usuario y su respectiva
contraseña, la impresión y borrado general del registro de eventos.
Figura 69 Sección Monitoreo - Contadores Interfaz Táctil
Sección monitoreo contadores
En esta sección se puede visualizar el tiempo el cual lleva de operación cada una
de las luces hasta que el usuario con su respectiva autorización y contraseña
borre el registro.
138
Figura 70 Sección Ajustes Interfaz Táctil
Sección de ajustes
En esta sección se puede realizar acciones como:
Salir de la interfaz del sistema en caso de necesitar un reprogramación
Ir al panel de control para ajustar la fecha y hora
Realizar una limpieza externa de la pantalla.
Calibrar el tacto en caso de que el usuario pueda ser un discapacitado el cual
interactuaría con la pantalla con un lápiz óptico
Ajustar el contraste de la pantalla
139
Figura 71 Sección ayuda Interfaz Táctil
Sección ayuda
Esta sección brinda una breve información sobre el sistema así como unas
recomendaciones.
5.6 CONCEPTOS DE DISEÑO
El diseño de la interfaz ´para el sistema domótico partió de su carácter ecológico el
cual busca controlar el desperdicio de energía eléctrica, y el de generar una
conciencia de ahorro de recursos, también se tuvo en cuenta que el tiempo de
contacto entre el usuario y la interfaz por lo general va a ser mínimo casi de
segundos,
entonces
cualquier
elemento
deberá facilitar
rápidamente
su
reconocimiento y no generar distracciones al usuario
COLORES
Los colores utilizados en la interfaz fueron seleccionados por su neutralidad ya
que el sistema tiene un universo de usuarios con gustos muy variado. El color gris
claro fue pensado para darle mayor distinción al los controles de la interfaz y le
aporta un poco de profundidad a la interfaz que por su limitación de colores y de
gradaciones.
140
Figura 72 Paleta de Colores TP177b
El fondo de la interfaz es negro pues por su carácter ecológico el negro disminuye
el consumo de energía en la pantalla y en dado caso de que el usuario quiera
pueda colocarle el color que quiera.
Para la diferenciación de las herramientas y secciones de la interfaz se escogieron
los colores primarios y segundarios disponibles dentro de la escala permitida por
la pantalla. Siempre buscando el mayor contraste que facilitara la lectura y
entendimiento de las diferentes informaciones.
Debido a que WINCC solo permite la implementación de botones rectangulares. El
redondeo de las esquinas se aplico adicionando un fondo rectangular a cada
botón
141
Figura 73 Botones de interfaz
TIPOGRAFÍA
Se tomo la fuente Calibri para uso general de todos los textos diseñados para la
interfaz pues es un fuente que por aun en pequeños formatos permite una buena
legibilidad y maneja una gran diferenciación entre sus caracteres para que
después de un corto tiempo de familiarización no sea necesario leer en detalle
Figura 74 Fuente Calibri
Fuente: (Microsoft® Windows®, 2011)
142
Es un tipo de letra sans serif de la familia Humanist, conocida por ser la nueva
tipografía predeterminada en la suite Microsoft Office 2007. Sustituye a Times New
Roman (en Microsoft Word) y a Arial (en PowerPoint, Outlook y Excel).
Calibri es uno de los seis nuevos tipos de letras occidentales (romano, griego y
cirílico) de la colección de ClearType que se incluyen con Microsoft Windows
Vista. Calibri es la primera tipografía sans serif utilizada por defecto en el
procesador de textos Microsoft Office Word. Las anteriores versiones de Microsoft
Word utilizaban Times New Roman por defecto.
Calibri fue diseñada para Microsoft por Lucas de Groot para aprovechar la
tecnología de renderizado ClearType propiedad de Microsoft. La tipografía ganó
un premio en la categoría de tipografías del sistema en la Type Design
Competition del 2005, del Type Directors Club.
Incluye caracteres del latín, de escrituras extendidas, griegas, y cirílicas latinas.
Según un estudio de Wichita State University, Calibri era la tipografía más popular
para el correo electrónico, la mensajería instantánea y las presentaciones.
También obtuvo buenos resultados para el uso en texto de páginas web. El
estudio consistía en solicitar a los participantes que puntuaran ejemplos de texto
con diferentes tipografías.
SIMBOLOGÍA
Para la diferenciación de los botones del menú principal de la interfaz se diseñaron
unos iconos representativos de cada sección del sistema.
Figura 75 Iconos
143
Se utilizaron vectorizaciones de las siluetas de los conceptos más utilizados para
cada tarea (control, monitoreo, ajustes e inicio).
CONFIGURACIÓN
La configuración usada en la elaboración de la interfaz fue pensada en su
disposición táctil en la cual hay que tener en cuenta muchos factores
antropométricos por eso se ubico el menú en la parte inferior de la pantalla para
evitar que el desplazamiento del brazo sea muy tedioso y que la mano no
obstruyera la lectura de la información.
También se dejo un espacio en la parte superior para la ubicación de un titulo o
nombre del sistema también puede ir el nombre de la entidad o un logo.
5.6.1 PROGRAMAS UTILIZADOS EN EL DESARROLLO DE LA INTERFAZ.
Microsoft PowerPoint
Las maquetación de las propuestas iníciales se desarrollo en este programa a ya
que permitía una aproximación muy general en cuanto a la distribución como a la
interacción que podía tener el usuario gracias a su función de botones con
hipervínculos
144
Figura 76 Microsoft Power Point
Corel Draw
Se utilizo este programa para el desarrollo de las propuestas implementando las
generalidades del diseño colores organización y proporciones de las páginas.
También se utilizo para el desarrollo de los botones y imágenes vectorizadas a
utilizar.
Figura 77 Corel Draw X5
145
6 VALIDACIÓN DE USABILIDAD
6.1 OBJETIVO GENERAL
Descubrir las fallas de uso del sistema y evaluar el grado de aceptación del
usuario con el sistema.
6.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Encontrar los posibles fallos de usabilidad en el sistema final.
6.3 SELECCIÓN DE PARTICIPANTES
El grupo que realizo la prueba estuvo conformado por 9 personas con las
características del mercado especifico del proyecto. El grupo estuvo con formado
por: una persona de la tercera edad sin experiencia en nuevas tecnologías, dos
adultos sin mayor experiencia en nuevas tecnologías, tres adultos con experiencia
en nuevas tecnologías un menor de edad y dos adultos con conocimiento técnico
elevado en nuevas tecnologías y desarrollo de interfaces.
6.4 PROCEDIMIENTO
La prueba de validación se realizó con usuarios potenciales a quienes se les dio
una introducción al sistema y al procedimiento que se iba a realizar y se procedió
a la ejecución de la prueba que consistió en:
146
•
Señalización de 5 procedimientos específicos.
•
Un cuestionario
•
Conclusiones, observaciones y recomendaciones tanto del sistema como
de los procedimientos realizados
Figura 78 Sistema para comprobación de usabilidad
6.4.1 RESULTADOS DE LAS TAREAS
Los 5 procedimientos específicos fueron:
•
Encender la Luz 3.
•
Ver cuánto tiempo llevaba encendida la luz 1.
•
Ajustar el contraste de la pantalla.
•
Poner la escena lumínica numero 2.
•
Borrar contador.
De los cuales se analizaron los problemas al realizar la tarea y hasta qué punto los
usuarios pudieron realizarlas si una guía.
147
Figura 79 Comprobacion de usabilidad
Figura 80 resultados tareas usabilidad
148
6.4.2 RESULTADOS CUESTIONARIO
Figura 81 Resultados Cuestionario Usabilidad
6.4.3 CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES
•
La ubicación espacial de las luminarias en la sección principal facilita el
control de las luminarias ya que permite al usuario identificar fácilmente la
luz que quiere prender o apagar.
•
El diseño de los diferentes elementos visuales no le resta importancia a la
tarea a realizar en el sistema.
•
El usuario realiza las tareas rápida y efectivamente pues no se demora más
de un minuto en interactuar con la interfaz.
•
Se identifican plenamente las funciones que se pueden realizar en el
sistema.
•
El aprendizaje de la interfaz es rápido e intuitivo pues se observo que
después de 2 a 5 minutos de interacción las tareas se agilizaban aun más.
149
7 CONCLUSIONES
•
Se logra demostrar la importancia del diseñador en el desarrollo de los
sistemas domótico pues facilita la interpretación de los deseos del usuario y
mejora aun más el confort y la eficiencia del sistema con respecto a un
grupo de usuarios definido.
•
Se identifico la necesidad de los habitantes de la ciudad de Bucaramanga
de controlar las luces de la vivienda pues para ellos es el factor
fundamental en el consumo de energía eléctrica.
•
Se reconoció que los habitantes de la ciudad de Bucaramanga de estrato
socio económico medio alto se encuentra interesados en una solución al
alto consumo de energía eléctrica en sus viviendas
•
Los habitantes de la ciudad de Bucaramanga se encuentra en un nivel de
tecnología lumínica intermedio pues ya no usan casi las bombillas
incandescentes pero la tecnología LED es todavía muy costosa para ellos y
por lo tanto se usa en su mayoría las bombillas ahorradoras.
•
Se propone a la domótica como una herramienta tecnológica para el diseño
ecológico y sustentable de gran valor para la comunidad pero que todavía
no se ha implementado por completo en nuestra sociedad
•
Se implementa la interfaz grafica como un medio de control más intuitivo y
fácil de reconocer por el usuario que además de facilitar el control del
sistema proporciona un valor agregado para el usuario.
•
Se logro la una apropiación de la tecnología de automatización aplicada a la
domótica como una nueva herramienta tecnológica de gran valor para el
diseño industrial.
150
8 RECOMENDACIONES
El sistema domótico se desarrollo hasta una fase que permite realizar las
diferentes comprobaciones con el fin de validar la propuesta. No obstante el
sistema se puede desarrollar en un futuro cercano como un producto que satisface
las necesidades del mercado local con una gran calidad y opciones de
mejoramiento. Ya que la domótica y en especial esta propuesta ha generado
muchas expectativas dentro de los posibles usuarios entrevistados y que han
colaborado durante la realización del proyecto.
Para lograr un mayor avance en la tecnología domótica se recomienda:
Mejorar las aplicaciones de la domótica realizando estudios futuros en cuanto al
control inalámbrico y otras opciones de comunicación remota.
Otro punto importante para estudiar es la del el control y desarrollo de
electrodomésticos inteligentes de uso común en la sociedad bumanguesa.
Realizar estudios para la posible implementación de interfaces vía web para
sistemas domóticos y así lograr una globalización del control de la vivienda.
Realizar proyectos de carácter interdisciplinario con otras carreras que puedan
aportar mayor conocimiento sobre las nuevas tecnologías.
151
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154
ANEXOS
155
ANEXO A. ENCUESTA ESTUDIO DE MERCADO DOMÓTICO EN
BUCARAMANGA SANTANDER
ASPECTOS METODOLÓGICOS
Se requiere investigar en que sectores de la vivienda es más importante gestionar
el consumo de energía
DISEÑO DE LA MUESTRA
Los principales aspectos del diseño muestral utilizado se detallan a continuación:
Población de interés:
Está conformada por las viviendas de estrato 4, 5, 6 y 7 ubicados en la cabecera
municipal del área metropolitana de Bucaramanga
De acuerdo Datos del censo realizado por el DANE en el 2005 La población del
Área Metropolitana es de 1.024.350 habitantes, y cuenta con una densidad
poblacional de 4.342 habitantes por kilómetro cuadrado. Con una proyección para
el periodo 2009-2010, el Área Metropolitana de Bucaramanga alberga a 1.075.148
de los 2.016.251 habitantes del Departamento de Santander, lo que equivale al
53% de los santandereanos.
POBLACIÓN ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
Población
Población
2005
2010
Bucaramanga
516.512
524.112
Floridablanca
254.683
261.142
Girón
135.791
156.995
Piedecuesta
117.364
132.899
Municipios
156
Total
1.024.350
1.075.148
También se observo que según el censo eran 150344 hogares de el cual un 42%
está en estrato 4,5 y 6.
ESTRATIFICACIÓN SOCIO ECONÓMICA ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA
Estrato
1
2
3
4
5
6
total
Predios
15550
25597
45214
46558
6402
11023
150344
%
10%
17%
30%
31%
4%
7%
100%
Lo cual nos da un total de 63983 hogares.
El marco muestral.
Se utilizaron los listados de los segmentos censales y los mapas del
Departamento Administrativo Nacional de Estadística.
Tamaño de la muestra.
El diseño considera la estimación de las variables principales en el ámbito de los
estratos de interés.
n= el número de encuetas que debemos realizar.
Z = nivel de confianza: mide la confiabilidad de los resultados (95%). que en la
curva de desviación normal equivale a 1.96
p = probabilidad de ocurrencia (50%)
q = probabilidad de no ocurrencia (50%)
N = Población (6398)
157
e: grado de error (5%)
n = 384
Para tener un error de un 5% el tamaño de nuestra muestra debe ser de 384
hogares.
TRABAJO DE CAMPO
Mediante medios electrónicos y encuestas físicas
PROCESAMIENTO DE LOS DATOS
Una vez recopilados los datos, se procedió a realizar una exhaustiva revisión de
los cuestionarios y se estructuró el manual de códigos para iniciar la etapa de
codificación.
Adicionalmente fue necesario fijar algunos criterios de codificación respecto a
determinados aspectos especiales del cuestionario.
El trabajo de codificación se realizó en aproximadamente cinco semanas, luego se
inició la etapa de digitación, la cual consumió alrededor de cuatro semanas.
La depuración del archivo de datos para determinar inconsistencias y realizar los
ajustes respectivos.
CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA POBLACIÓN.
Este numeral tiene como objetivo presentar las principales características de las
familias y viviendas. Se inicia con una descripción breve del sector residencial en
el país, fundamentada en fuentes primarias y secundarias, analizando su
evolución en los últimos años y su importancia en el consumo de energía.
Al final de este capítulo se presentan las poblaciones que servirán de referencia
para las estimaciones globales nacionales y por estratos.
158
Es importante indicar que a partir de este capítulo se inicia el análisis de los
resultados de la encuesta, presentando en el texto solo cuadros generales. Sin
embargo, en el los Anexos se adjuntan cuadros de las principales variables
estudiadas.
El sector residencial
Para efectos del planeamiento del consumo de energía en los hogares es
importante conocer los factores que influyen en el consumo eléctrico residencial.
De acuerdo al resultado de estudios anteriores, el consumo de energía en este
sector depende de una serie de factores, tales como: el total de viviendas, la
población, el nivel de ingreso familiar, el equipamiento, la cantidad de
electrodomésticos, los hábitos de cocción, la ubicación geográfica, la composición
del grupo familiar, el nivel educativo, entre otras.
Principales características de las viviendas
El Cuadro presenta las principales características de las viviendas encuestadas,
destacando que la gran mayoría son particulares tipo apartamento y casas de un
piso, con servicio eléctrico y cuyos residentes son los dueños de viviendas en
estratos 4,5 y 6. Tienen en su mayoría de 3 a 5 habitantes y entre 5 y 8 espacios
con una distribución típica de: cocina, sala o sala comedor, 2 o 3 baños y 3 o 4
dormitorios. La gran mayoría de las viviendas tienen ubicado el tablero de
automáticos o fusibles de corriente eléctrica en la cocina o cerca de la entrada de
la vivienda.
Estrato Socio-economico
Numero de Habitantes
3
4
5
6
7
43%
4
21%
21%
43%
5
36%
6
7%
7%
7
159
14%
7%
Casa propia o de alquiler
Tipo de Edificacion
15%
21%
29%
3%
Propia
61%
Casa dos piso o más
Casa conjunto residencial
Numero de baños
Numero de dormitorios
6
5
4
3
2
Alquiler
71%
Casa un piso
Apartamento
7%
7%
2
65%
3
29%
43%
4
14%
28%
7%
Ubicacion de tacos
Espacios de la vivienda
100%
29%
21%
29%
La Cocina
79%
43%
36%
36%
Cocina
Comedor
Hall de Televisión
Otros
La Entrada
71%
Sala
Sala-Comedor
Estudio
También se analizo la intensidad horaria de uso de cada una de estas estancias
mostrando que en general los habitantes mientras se encuentran en su vivienda la
mayoría de tiempo están en sus habitaciones o en la cocina.
160
Horas de Estadia
La Cocina
La sala
El comedor
La sala - comedor
El hall de televisión
El estudio
Dormitorios
Otros
3
1
1
2
2
1
8
1
Consumo de energía eléctrica
En este numeral se presentan todos los aspectos relacionados con el consumo de
energía eléctrica como estimaciones sobre el consumo, distribución del uso y la
ubicación de los contadores de consumo de eléctrico.
Estimación Consumo promedio mensual
En esta sección se presentan las principales estimaciones del consumo mensual
de energía eléctrica, las épocas en que se percibe un mayor consumo de energía
y cuál es la causa de este aumento.
Se observo que el consumo promedio de energía eléctrica es de $92.000.00; y no
se observa ninguna correlación entre el consumo y los diferentes características
de las viviendas.
Es interesante conocer la percepción acerca del consumo de energía eléctrica en
los hogares respecto a su estacionalidad, es decir, si perciben que en algunas
épocas del año consumen más electricidad.
El 95% respondió que en algunos meses del año se incrementa el consumo de
energía eléctrica en su hogar, mencionando, principalmente, los meses de
diciembre, enero y febrero. La principal razón que aducen los entrevistados, por la
cual se incrementa el consumo de energía eléctrica en esos meses, es por el
incremento de la estadía de los habitantes en el hogar así como la llegada de
otros inquilinos a la vivienda; Otro factor que se comenta es por la instalación de
las luces navideñas también por la preparación de comidas para los días festivos
de diciembre e inicios del nuevo año, y por vacaciones.
161
Distribución del uso de la energía eléctrica
En esta sección se realizan estimaciones acerca de la distribución porcentual del
uso de la energía eléctrica, en cinco categorías: cocción, iluminación, enfriamiento,
generación de fuerza y producción de calor.
La categoría cocción incluye el consumo de electricidad de la cocina eléctrica, el
sartén eléctrico y la plantilla eléctrica.
En iluminación se incorpora el consumo eléctrico de los bombillos, fluorescentes y
fluorescentes compactos.
La categoría enfriamiento contempla el consumo generado por la refrigeradora,
además de unos pocos casos de enfriadores y congeladores utilizados en los
hogares en actividades “no domésticas” cuyo consumo se registra en el mismo
medidor de la vivienda.
La categoría producción de calor considera el consumo de: los hornos eléctricos
(independientes o incorporados a la cocina), hornos de microondas, la plancha
eléctrica, la termo ducha, el tanque de agua caliente y el percolador, además de
algunos otros artefactos eléctricos como: tostadores, secadoras de pelo y pinzas
para el cabello utilizados en algunos hogares en actividades “no domésticas”, cuyo
consumo se registra en el mismo medidor de la vivienda.
La generación de fuerza incluye el consumo eléctrico de la lavadora, así como el
de algunos pocos equipos utilizados en talleres, actividades comerciales o
artesanales, cuyo consumo se registra en el mismo medidor de la vivienda, tales
como: compresores, taladros, motores eléctricos, tornos, sierras y cepillos
eléctricos.
Debe tenerse presente que dicha distribución no incluye el uso de otros aparatos
electrodomésticos y, además, la generación de fuerza está subestimada por
limitaciones propias del cuestionario y de la complejidad de la recolección de dicha
información.
Distribucion de consumo
79%
Iluminación
Producción de calor
Generación de fuerza
6%
1%
Enfriamiento
Cocción
12%
2%
162
EQUIPOS ELÉCTRICOS EN EL HOGAR
El Cuadro, muestra el tipo de artefactos que poseen en los hogares, en que
sobresalen los porcentajes de hogares que cuentan con: Nevera, Licuadora,
microondas, equipo de sonido. Destacándose también la tenencia de más de un
televisor y PC en los hogares.
Equipos electricos en el hogar
93%
86%
79%
14%
14%
14%
21%
7%
43%
29%
179%
93%
29%
57%
1
14%
114%
14%
64%
14%
36%
7%
7%
29%
21%
21%
14%
14%
29%
7%
163
nevera
licuadora
microondas
batidora
extractor
cafetera
horno
picadora
lavadora
radio
tv
equipo de sonido
teatro en casa
DVD
telefono
pc
videojuego
ventilador
impresora
lampara auxiliar
fax
radioreloj
computador portatil
cargador
plancha para ropa
calentador de agua
plancha para cabello
secador de cabello
motobomba
OTROS DETALLES SOBRE LOS USOS DE LA ENERGÍA
Esta sección resume otros aspectos incluidos en el cuestionario sobre los
diferentes usos de la energía, tales como la iluminación, y el uso de controles para
el ahorro de energía en el hogar.
Iluminación en el hogar
Esta sección resume otros aspectos incluidos en el cuestionario sobre los
diferentes usos de la energía, tales como la iluminación en el hogar.
Presenta los tipos de iluminación y la cantidad de luminarias o bombillas en los
diferente espacios del hogar
Cocina
Tipo de Iluminacion
Bombillas
ahorradoras
83%
Bombillas
convencionales
15%
Fluorescentes
15%
2%
Otros
Cantidad de luminarias: 3
Comedor
Tipo de Iluminacion
Bombillas
ahorradoras
91%
Bombillas
convencionales
7%
Fluorescentes
1%
Otros
1%
Cantidad de luminarias: 1
164
Sala
Tipo de Iluminacion
Bombillas
ahorradoras
83%
Bombillas
convencionales
Fluorescentes
Otros
17%
0%
0%
Cantidad de luminarias: 2
Dormitorios
Tipo de Iluminacion
Bombillas
ahorradoras
Bombillas
convencionales
Fluorescentes
91%
7%
1%
1%
Otros
Cantidad de luminarias: 2
Baños
Tipo de Iluminacion
Bombillas
ahorradoras
73%
Bombillas
convencionales
3%
Fluorescentes
2%
Otros
22%
Cantidad de luminarias: 2
165
Hall de Televisión
Tipo de Iluminacion
Bombillas
ahorradoras
67%
Bombillas
convencionales
8%
Fluorescentes
8%
25%
Otros
Cantidad de luminarias: 1
Estudio
Tipo de Iluminacion
Bombillas
ahorradoras
Bombillas
convencionales
Fluorescentes
53%
2%
12%
33%
Otros
Cantidad de luminarias: 1
Uso de controles para ahorro de energía
En el cuestionario se incluyó una pregunta para indagar sobre el uso de algún tipo
de control en los hogares para ahorrar energía, obteniéndose que en 63,4% sí
implantaron alguno, siendo los principales: utilizar solo la iluminación necesaria
(38,9%), usar racionalmente los artefactos eléctricos (15,9%), disminuir el uso de
la plancha (4,4%), cambio de bombillos por fluorescentes compactos (4,2%),
emplear poco la cocina eléctrica (4,5), utilizar menos la lavadora (4,5%), cocinar
con gas (3,0%), entre otros.
166
Uso de medidas para ahorrar energia
electrica
SI
63%
37%
NO
Tipo de medida
Iluminación necesaria
Usar racionalmente
Disminuir el uso de la plancha
Uso fluorescentes compactos
Emplear poco la cocina eléctrica
Utilizar menos la lavadora
Cocinar con gas
Otros
39%
16%
4%
4%
5%
5%
3%
25%
DOMÓTICA Y AUTOMATIZACIÓN
Aquí se evaluaron los conocimientos del usuario acerca de la domótica, que tan
interesado estaría en adquirir un sistema domótico para el control de la iluminación
y monitoreo del consumo, y las características que lo harían más atractivo.
Como se observo anteriormente le tenencia de un computador en un hogar no es
ninguna dificultad ya que el 100% de los hogares cuneta con al menos un equipo y
el 98% usa como sistema operativo Windows; ahora en cuanto a la comprensión y
el uso del sistema la mayoría de los miembros del hogar saben utilizar tanto la
internet (97%) como los software básicos del los computadores (95%).
En cuanto al termino DOMÓTICA el 47% de los hogares ya han oído hablar a
cerca de este término mas la mayoría no saben cómo funciona, pues no conocen
ningún ejemplo y más aun que no se conoce empresa concreta que distribuya
esta tecnología.
167
Luego de una breve descripción de la domótica, se le pregunto a los encuestados
acerca de su interés por este sistema al cual contestaron que si el 98%
mostrando su interés por adquirir este sistema, y estarían dispuestos a pagar en
promedio de hasta 2,6 millones de pesos.
En cuanto al atractivo que más tendrían en cuenta a la Hora de adquirir un sistema
domótico; el 26% se inclino por su sistema para el control y monitoreo, el 23% por
el confort, 23% por las funciones, un 19% por la sencillez de uso y el 9% restante
por el precio.
Atractivo
23%
El grado de confort
El precio
9%
Las funciones que puede realizar
23%
El sistema para su control y configuración
26%
La sencillez de uso
19%
Ya para culminar la encuesta se les pregunto sobre el atractivo de las 3 funciones
fundamentales que pueden ofrecer las aplicaciones domóticas para el control de
iluminación; mostrando un gran iteres sobre las tres funciones
Atractivo funciones fundamentales
98%
Regulación lumínica
Conexión/desconexión
99%
Monitoreo
97%
168
RESUMEN
La encuesta se realizo entre los estratos socioeconómicos 4,5,6 y 7 ubicados en la
cabecera municipal de el área metropolitana de Bucaramanga.
Gracias a ella se logro identificar las características generales de las viviendas, el
tiempo de estadía, las generalidades de consumo eléctrico y los medios
comúnmente usados para controlar y disminuir su consumo.
También se identifico las posibles preferencias al momento de adquirir un sistema
domótico.
CONSIDERACIONES FINALES
Gracias a los resultados obtenidos se concluyeron diferentes aspectos del publico
objetivo como:
El espacio arquitectónico que más influye en el consumo de energía eléctrica son
los dormitorios.
La apreciación de la gran parte del consumo eléctrico de las viviendas proviene de
la iluminación.
El televisor y la computadora son los electrodomésticos de mayor presencia en la
vivienda.
La mayor parte de la iluminación residencial interior proviene de las bombillas
ahorradoras
Al momento de adquirir un sistema domótico aunque el precio no es muy
importante para los encuestados si estarían dispuestos a pagar alrededor de 2.6
millones de pesos por un sistema que les ayude a activar y desactivar las
luminarias cuando sea necesario.
169
FORMATO DE ENCUESTA
170
171
172
173
174
175
ANEXO B. PROGRAMACIÓN PLC S7-200 REALIZADA EN EL SOFTWARE
STEP 7 MICRO WIN
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
ANEXO C. PROGRAMACIÓN VARIABLES DE COMUNICACIÓN DE PANTALLA
TÁCTIL DE SIEMENS TP177B EN EL SOFTWARE WINCC FELXIBLE
186