Kitabı oxu: «Instalación y puesta en marcha de sistemas domóticos e inmóticos. ELEM0111»

Capítulo 1

Técnicas de puesta en marcha de los sistemas domóticos e inmóticos

1. Introducción

En la actualidad a la hora de construir nuevos edificios así como de la reforma de aquellos más antiguos, los requisitos que se deben cumplir se están ampliando considerablemente.

La alta conectividad tanto en el interior de los edificios como del edificio con el exterior, los requisitos de eficiencia energética con el fin de reducir el consumo energético colaborando con la mejora del medio ambiente, así como el aumento en el confort en los edificios y las nuevas opciones de ocio que dan lugar a una mayor calidad de vida a sus habitantes y usuarios, están implicando la introducción en estos de los sistemas domóticos e inmóticos.

La importancia de la automatización de los edificios por medio de la instalación de sistemas domóticos e inmóticos queda también reflejada en la normativa y reglamentación que la administración pública aprueba para la construcción de edificios como se ve claramente en la última reglamentación de Instalaciones Comunes de Telecomunicaciones, Real Decreto 346/2011, de 11 de marzo, por el que se aprueba el Reglamento regulador de las infraestructuras comunes de telecomunicaciones para el acceso a los servicios de telecomunicación en el interior de las edificaciones, donde se dedica un apartado concretamente al “Hogar Digital” integrando el concepto de domótica dentro de las infraestructura de la vivienda.

Otro punto donde se observa la importancia de la automatización de la vivienda radica en la posibilidad de la certificación de las características domótica del edificio. Así AENOR introduce un conjunto de especificaciones en su norma EA0026:2006, que proporcionan los requisitos para la certificación de viviendas domóticas, dando de esta forma un valor añadido al edificio.

Otros organismos también están trabajando en el sentido de proporcionar requisitos de calidad en lo relativo a la automatización de viviendas, como por ejemplo se observa en las especificaciones de la Comisión Multisectorial del Hogar Digital (CMHD) que tiene como objetivo establecer un “Sello de Calidad del Hogar Digital”.

Por otro lado observando los distintos edificios de nueva construcción se puede ver el auge de los sistemas domóticos e inmóticos.

Este crecimiento en la automatización de edificio conlleva la necesidad de un conocimiento más profundo para obtener una cualificación adecuada a la hora de la instalación y mantenimiento de estos edificios, siendo este el principal objetivo de este texto.

2. Domótica e inmótica

A la hora de emprender la instalación de un sistema de automatización de edificios será necesario comprender la diferencia existente entre los términos domótica e inmódica porque aunque ambos hacen referencia a la automatización de algún edificio, su diferencia radica en el tipo de edificio objeto de la automatización.

Se puede entender por sistema domótico aquel que permite el control automático de diversos elementos de la vivienda.

Mientras la inmótica da un paso más haciendo llegar esta automatización también a otros edificios, como locales comerciales, hoteles, hospitales y edificios de uso terciario en general.

Otro punto que se debe tener claro a la hora de la automatización de edificios ya se hable de domótica o inmótica radica en los objetivos de esta automatización, pudiendo resumirse en los siguientes:

1 Confort: el confort permite aumentar la comodidad del individuo a la hora de realizar actividades dentro del edificio, así como mantener un ambiente agradable.

2 Gestión energética: debido a los costes de la energía y a los requisitos de conservación del medio ambiente que hoy en día son de suma importancia, la automatización de edificios debe hacer frente a la problemática del consumo energético por medio de una eficiente gestión de la energía de forma automática.

3 Seguridad: otro punto importante es el de la seguridad tanto de las personas que están en el edificio como de los bienes que hay en este. Esta seguridad se debe entender desde sus diversas vertientes, ya sea seguridad antiintrusión o seguridad ante eventos como incendios o inundaciones. En el sentido de la seguridad también se ha incorporado últimamente el concepto de la teleasistencia introduciendo sistemas de ayuda y alarma a las personas con necesidades médicas.

4 Comunicaciones: las comunicaciones son otro objetivo de suma importancia y primordial, ya que básicamente es el apoyo a toda instalación de automatización. Los sistemas de comunicaciones permiten la interacción entre los diversos dispositivos de la instalación, pero además permiten la telegestión remota de esta, es decir, el acceso a la instalación de automatización desde el exterior.

5 Ocio: por último, no se debe quedar atrás la gran demanda de ocio que existe en la actualidad, demanda que se integra en la instalación domótica.

Ejemplo

Un ejemplo claro relacionado con el aumento del confort en la vivienda así como de la gestión de la energía es la regulación automática de las persianas en función de la cantidad de luz solar que entra en la vivienda.

Por un lado permite mejorar la iluminación interior, así como las necesidades de climatización con lo que se influye directamente sobre ambos factores.

3. Medida, ajuste y control en instalaciones domóticas e inmóticas

Para llevar a cabo la verificación de los distintos elementos que forman parte de un sistema domótico o inmótico es necesario comprender los procesos de medida y ajuste necesarios, así como entender y conocer los diversos instrumentos o aparatos que pueden ser necesario para la realización de la medida el ajuste y control de forma correcta.

En este sentido habrá que considerar tanto los instrumentos de medida de uso general que permitirán la comprobación de los parámetros eléctricos de la instalación completa, así como los instrumentos empleados para los distintos elementos concretos.

3.1. Aparatos de medida, ajuste y control

Como en cualquier tipo de instalación será necesario disponer de un conjunto de equipos de medida, ajuste y control, que permitan conocer el estado de la instalación y comprobar la inexistencia de problemas o errores antes de que esta sea apta para su utilización.

El instrumental básico vendrá determinado por la reglamentación, aunque, debido a la multitud de dispositivos y formas de instalación la empresa instaladora podrá disponer de equipamiento adicional.

En este sentido la Orden ITC/1142/2010, de 29 de abril, por la que se desarrolla el Reglamento regulador de la actividad de instalación y mantenimiento de equipos y sistemas de telecomunicación, aprobado por el Real Decreto 244/2010, de 5 de marzo, establece que:

Las empresas instaladoras que trabajen este tipo de instalaciones deberán disponer, como mínimo, de los equipos de rango de medida y precisión adecuados que incorporen las funcionalidades de medida incluidas en los siguientes aparatos: multímetro, medidor de tierra, medidor de aislamiento, medidor de intensidad de campo con pantalla y posibilidad de realizar análisis espectral y medidas de tasa de error sobre señales digitales QPSK y COFDM, simulador de frecuencia intermedia (5-2150 MHz), medidor selectivo de potencia óptica y testeador de fibra óptica monomodo para FTTH, equipo para empalme o conectorización en campo para fibra óptica monomodo y analizador/certificador para redes de telecomunicación de categoría 6 o superior.

En este punto se van discutir los aparatos que se consideran básicos para la medida, ajuste y control de las instalaciones de automatización de edificios, clasificándolos según el objetivo de la medición dentro de la instalación domótica o inmótica.

Verificación de los valores de alimentación de los distintos elementos de la instalación

Para el correcto y óptimo funcionamiento de la instalación todos sus elementos deben estar alimentados a las tensiones adecuadas.

Dependiendo del tipo de instalación los dispositivos podrán estar alimentados directamente desde la tensión de la red o podrán alimentarse a partir de fuentes independientes, pudiendo estar estas localizadas en los cuadros generales de protección y alimentación de la vivienda o localmente en las cercanías del dispositivo, pero por lo general existirá un vínculo entre la instalación de baja tensión de la vivienda y la alimentación de los dispositivos.

La instalación domótica se deberá entender, desde este punto de vista, dividida en dos partes, la correspondiente a la alimentación de los dispositivos y la correspondiente al control de los dispositivos.

La instalación eléctrica de baja tensión, que proporcionará la alimentación a muchos de los dispositivos, deberá estar conforme al Reglamento Técnico de Baja Tensión (RBT).

Actividades

1. Realice un resumen de las recomendaciones más importantes que encuentres en el RBT.

El instalador domótico deberá tener los medios adecuados para verificar que se cumple con los requisitos, y por lo tanto deberá tener el instrumental adecuado para ello. De hecho la legislación establece en la guía de baja tensión GUÍA-BT-51:

La realización, mantenimiento o reparación de las instalaciones domóticas se deberán llevar a cabo por un instalador autorizado en baja tensión de la categoría especial en la modalidad de sistemas de automatización, gestión técnica de la energía y seguridad para viviendas y edificios.

Entre los instrumentos básicos para la medida de la red eléctrica de baja tensión de la vivienda se encuentran:

1 El multímetro

2 El medidor de aislamiento

3 El medidor de tierra

A continuación, se describirán brevemente estos dispositivos.

El multímetro

Se deberá verificar que las fuentes de alimentación proporcionan las tensiones y son capaces de dar las intensidades adecuadas para el funcionamiento de cada dispositivo y que a cada dispositivo le llega dicha tensión.

El instrumento de medida fundamental que permite llevar a cabo esta verificación es el multímetro.

El multímetro es el instrumento elemental para la medida de variables eléctricas. Actualmente los multímetros utilizados por los técnicos de instalación son digitales debido a las numerosas ventajas de su uso.

La mayoría de los multímetros digitales permiten medir tensión continua, tensión alterna, intensidad de corriente continua, intensidad de corriente alterna, resistencia y continuidad. Aunque existen en el mercado multímetros más potentes que son capaces de realizar otras medidas adicionales.

Multímetro digital

A la hora de usar el multímetro es importante conocer cómo se deben realizar las medidas.

Los multímetros vienen equipados con una ruleta o elemento selector para seleccionar el tipo de medida que se quiere realizar, así como la escala en la que se encuadra la medida.

La medida de tensión en los distintos puntos de la instalación se deberá realizar en paralelo con la alimentación del dispositivo.

Dependiendo de que la tensión a medir sea de corriente continua o de corriente alterna se debería seleccionar en el dispositivo dicho tipo de medida.

Actividades

2. ¿Cuáles son las unidades de medida de la tensión, la intensidad y la resistencia? ¿Qué ley fundamental de la electricidad relaciona dichas medidas?

Otro punto importante a la hora de realizar una medida de forma correcta es la elección de la escala y que en función de esta se conseguirá una mayor precisión.

Ejemplo

En este ejemplo se va a llevar a cabo el proceso de verificación de la tensión de alimentación de un dispositivo de automatización de una vivienda. Para ello, se supone que el dispositivo está conectado a la red de alimentación de baja tensión (230 V de corriente alterna). El proceso de verificación sería el siguiente:

1 Se selecciona en el multímetro la medida en tensión en corriente alterna y de las posibles escalas que proporcione el voltímetro se escoge la más próxima, siempre mayor, de la tensión que se quiere medir.

2 Se colocará el voltímetro en paralelo a la alimentación, es decir, el terminal conectado al (+) del instrumento a la tensión de línea del dispositivo sobre el que se quiere medir la alimentación y el terminal conectado al (−) del instrumento sobre la línea de neutro de alimentación según se puede observar en el esquema siguiente:

Una vez seleccionado se visualiza la medida en el display del instrumento.

En cuanto a la medida de la intensidad esta se debe realizar en serie, introduciéndose el aparato de medida en la línea de alimentación, de forma que la corriente circule por el dispositivo de medida.

El multímetro también permite la medida de la continuidad de los conductores, posibilitando de esta manera verificar que no hay cortes en estos, así como verificando que no hay cortocircuito entre los diversos conductores de la instalación.

Este instrumento suele incorporar un sistema de medida directa de continuidad, de forma que cuando se mide la continuidad entre dos puntos del circuito de forma directa el multímetro proporciona una señal luminosa o sonora.

En muchas ocasiones la medida directa no se puede llevar a cabo debido a que la distancia entre los puntos de medida suele ser grande.

La continuidad también puede ser medida de forma indirecta, verificando la tensión en los diversos puntos accesibles del circuito con respecto al neutro. Para realizarlo se deberá tener en cuenta que se están midiendo tensiones y por lo tanto se conectará el voltímetro en paralelo al elemento sobre el que se quiere realizar la medida, como se vio en el ejemplo sobre la medida de tensión.

Una vez se da alimentación, si entre los conductores de fase y neutro existe la tensión adecuada, se confirma la continuidad hasta ese punto.

A la hora de medir la continuidad por este método será importante considerar la existencia de circuitos abiertos intencionados, producidos por ejemplo por interruptores. En estos casos los interruptores deberán cerrarse para poder medir la tensión en el siguiente dispositivo.

Aplicación práctica

En una instalación domótica de una vivienda existe un circuito donde se desea comprobar la continuidad a lo largo de este, verificándose que no queda abierto en ningún punto y por lo tanto llegará tensión a todos los dispositivos.

El circuito a examinar consta de un interruptor que al ser pulsado activará un relé que permite la subida o bajada de una persiana. Este circuito estará conectado al cuadro de mando y protección de la vivienda.

Para llevarlo a cabo se usará la característica del multímetro de medida de tensión.

Usando este método para la conocer la continuidad de la instalación se permite además verificar los valores de alimentación indicados en los dispositivos.

Explique los pasos realizados para la medida de la continuidad del circuito completo y presente un esquema donde se pueda observar la posición del dispositivo de medida en cada punto del circuito.

SOLUCIÓN

La comprobación de continuidad se realizará midiendo la tensión en cada uno de los puntos de la red con respecto al cable neutro de la instalación de forma que siempre quede en paralelo con respecto a la red de alimentación de baja tensión.

En primer lugar se situará el voltímetro en la posición V1 y se medirá la tensión en los terminales del interruptor. Si la tensión es la de la red de baja tensión (230 V) entonces se confirma que hay continuidad en este tramo.

En segundo lugar se posicionará el voltímetro en V2 y se volverá a medir la tensión. Se tiene que tener en cuenta en este punto que el interruptor S2 puede estar abierto, por lo que antes de confirmar que no hay tensión en ese punto se deberá pulsar. Si en una de las dos posiciones del interruptor hay tensión de 230 V entonces hay continuidad en este tramo. Si se diera el caso de que hay tensión en las dos posiciones, se estaría poniendo de manifiesto una mala operación del interruptor, ya sea porque está averiado o porque está mal conectado.

El tercer paso es verificar la tensión en los bornes del motor. La verificación en este punto permitirá averiguar si el relé está funcionando o no de forma adecuada.

Si con el interruptor S2 cerrado no hay tensión de 220 V en los bornes del motor, quiere decir que el relé no está funcionando de forma correcta o está mal conectado.

Medidor de aislamiento

Otro punto a tener en cuenta en la instalación es la medida del aislamiento que proporcionan los distintos elementos de esta con respecto a la alimentación. Se debe tener en cuenta que en una instalación domótica coexisten diversos subsistemas, la alimentación, la transmisión de datos, los sensores, los actuadores, etc. Cada sistema dentro de la red puede funcionar a distintas tensión y es importante que estas permanezcan adecuadamente aisladas.

El instrumento básico que permite comprobar los niveles de aislamiento es el medidor de aislamiento.

Este dispositivo funciona básicamente como un ohmímetro, pero siendo capaz de generar altas tensiones de forma que puede llegar a medir megohmios de resistencia, valor típico del aislamiento.

Medidor de tierra

La instalación eléctrica de baja tensión de la vivienda deberá tener un sistema de puesta a tierra adecuado. Este sistema permite mediante uno o varios electrodos mantener una referencia de tensión única entre los distintos elementos metálicos de la instalación que no forman parte de la distribución de la energía eléctrica de forma directa.

Las tomas de tierra son además un elemento importante de seguridad, ya que en caso de que se produzca la derivación de un dispositivo en la instalación, poniendo en contacto su carcasa con un elemento en corriente, esta corriente será desviada a tierra.

Es importante comprobar que el sistema de tierra es adecuado y funciona correctamente, ya que si no se podrían producir fallos en el sistema domótico o problemas de seguridad.

El medidor de tierra permite medir la corriente de descarga de diversos elementos de la instalación a la tierra, verificándose el correcto funcionamiento de este subsistema de la red alimentación.

Existen diversos tipos de instrumentos, con picas y sin picas, dependiendo de la precisión con la que se quieran realizar las medidas.

Verificación de los sistemas de comunicación

Uno los puntos fundamentales en los sistemas domóticos e inmóticos son los sistemas de comunicaciones.

Los sistemas de comunicación permiten la transmisión de datos de entre los dispositivos de la instalación. Su verificación es importante para confirmar la recepción/transmisión de señales de entrada/salida en sensores y actuadores.

En la actualidad existen multitud de posibilidades en la automatización de un edificio en cuanto a las comunicaciones se refiere. Los tipos de conexión, los protocolos, etc., determinan los instrumentos de verificación y control necesarios.

Además como existe una relación íntima entre la automatización de edificios y la ICT, por lo menos se deberán conocer aquellos instrumentos de medida y ajuste que dictamina esta legislación.

Instrumentos para comprobación de redes de cableado estructurado

Cuando un edificio tiene una instalación de cableado estructurado esta puede usarse para la implementación de toda o parte de la red domótica.

En este caso será conveniente poder comprobar el correcto funcionamiento de los distintos elementos que componentes la red, entre los que forman parte, los puertos RJ45, el cable usado para la interconexión de los distintos puertos con los switches, etc.

Testeador de puertos RJ45

Uno de los elementos fundamentales en una red domótica realizada en base a una red de cableado estructurado son sin duda los puertos de conexión RJ45, donde se conectan los elementos de la red domótica como son los sensores, actuadores, sistemas de control, etc.

Por ello, es importante poder verificar los distintos puertos RJ45 que la componen dicha red de forma que se verifique que las señales de comunicación que intercambian los dispositivos se mueven en la red de forma correcta, sin errores y a las velocidades concretas de la red.

Testeador RJ45 (© Fotografía: Unknownacct01, vía web-CC BY-SA 3.0)

Un testeador de puertos RJ45 consta de dos unidades, una unidad maestra y una unidad remota de forma que se pueda realizar la comprobación a las distancias de separación entre las dos tomas.

Para llevar a cabo la medición con este dispositivo se conecta a una de las tomas la unidad maestra, conectando la otra unidad a una segunda toma, que debe tener conexión con la primera. La unidad maestra genera una serie de señales de forma que permite conocer la conectividad entre ambas toma.

En el mercado existen multitud de modelos desde los más simples que únicamente permiten conocer que la conexión de los distintos pares que conforman un cable RJ45 están realizados de forma correcta hasta los que permiten conocer datos como velocidad, categoría de cable, etc.

Aplicación práctica

Imagine que está implementando un sistema inmótico en un edificio que dispone de una red de cableado estructurado y se requiere la comprobación de la conexión entre dos tomas RJ45, una toma a la que se conectará el sistema a automatizar y la otra a la que se conectará el PC que se utilizará para controlar el sistema.

Describa cómo se realizaría la operación y represente un esquema básico de esta.

SOLUCIÓN

Para la comprobación de la comunicación entre ambas toma se usará un dispositivo testeador de puertos RJ45.

Este dispositivo consta de dos partes una parte maestra que es la que permite mandar la información y un elemento remoto que conectado a la toma que se quiere verificar permite realizar su comprobación.

El proceso de verificación es simple, se deberá conectar cada una de las estaciones del testeador a una toma; una vez se realiza la conexión se activa el proceso de verificación y en la pantalla de la unidad maestro se obtendrán los datos de la conexión, como la velocidad de la red, topología de la conexión de los pares, etc.

El esquema simplificado sería el siguiente.

Certificador de redes de cable

El elemento clave a la hora de componer una red de cableado estructurado es el cable.

Existen diversas categorías de cable para su uso en redes de cableado estructurado, dependiendo de las cuales las prestaciones de la red serán mejores o peores.

Sabía que...

Actualmente la legislación establece como cable para la realización de dichas instalaciones el uso de cable de categoría 6. Este tipo de cable permite transferencia de datos en una red LAN Gigabit Ethernet, hasta distancias de 100 m.

La certificación del cableado de la red puede ser un elemento importante para el cumplimento de las prestaciones de la red de automatización de la vivienda cuando esta o parte de esta se realiza a partir de la red de cableado estructurado.

Los dispositivos certificadores de cable tienen como principal objetivo certificar que la calidad del cable corresponde con la categoría en la que se etiqueta. También permiten comprobar el cableado para solucionar diversos problemas que puedan surgir en la red, así como ayudar a la generación de la documentación de la misma.

Actividades

3. Busque en la página de un fabricante el manual de instrucciones de un certificador de cable y comente de forma resumida sus características más relevantes.

Analizador de protocolos

Para la comunicación en una red los diversos dispositivos que se conectan a ella utilizan determinados protocolos de comunicaciones para poder entenderse entre sí.

Un analizador de protocolos es un instrumento que permite observar los distintos protocolos que circulan por la red, de forma que analizando dichos protocolos se puede conocer si dos dispositivos intercambian información correcta o por el contrario no pueden comunicarse debido a la falla en el protocolo.

Se debe tener en cuenta que el analizador de protocolos puede ser una herramienta software implementada en un ordenador.

Actividades

4. Describa de forma resumida dos protocolos de comunicaciones que actualmente se utilizan en la comunicación de redes de datos.

Kit de medición de potencia óptica

En la actualidad multitud de instalaciones de redes se están realizando a partir de cableado de fibra óptica, por lo que es necesario dispositivos que permitan comprobar el correcto funcionamiento de estas.

Por lo general, un kit de medición de potencia óptica constará de una fuente emisora láser que permita la emisión de las longitudes de onda adecuadas a la instalación, así como un equipo receptor de la señal tras su paso por la fibra. Este segundo dispositivo es el que proporcionará la medida de la potencia óptica en el extremo de la fibra tras la atenuación que se produce en su tránsito.

Verificación de sistemas de video

Los sistemas de video en la actualidad son cada vez más importantes a la hora de realizar una instalación de automatización de un edificio. Estos sistemas pueden tener distintas vertientes, desde el ocio hasta la videovigilancia del edificio.

Para su correcta instalación y ajuste existen diversos dispositivos de apoyo que es necesario conocer y que serán comentados brevemente en este apartado.

Medidor de intensidad de campo

Un medidor de intensidad de campo es un instrumento usado para la verificación de las señales de video que se transmiten por los diversos medios existentes.

Estos dispositivos permiten comprobar la potencia de la señal a una frecuencia o canal determinado. También dan información sobre la modulación y codificación de la señal, así como permiten conocer si estos están de acuerdo a los estándares establecidos para la transmisión de video.

Medidor de campo

Estos dispositivos ampliamente utilizados por las empresas de instalación de ICT son también muy útiles a la hora de la instalación de automatización de un edificio, siendo necesarios para la verificación de sistemas de circuitos cerrados de televisión (CCTV), así como para la implementación de sistemas multimedia en el hogar.

Sabía que...

En la actualidad se está implementando ampliamente el estándar HD-SDI (High Definition Serial Digital Interface), en el cual el sistema de CCTV permite la visualización de las imágenes captadas por el sistema de video vigilancia en Full-HD permitiendo su conexión a un TV Full-HD por medio de conexión HDMI.

Tester para CCTV

El analizador de intensidad de campo es un instrumento muy versátil y con posibilidad de usar en multitud de aplicaciones, pero existen instrumentos más específicos a la hora de verificar instalaciones de CCTV.

El tester para CCTV es un dispositivo empleado específicamente para este fin. Estos dispositivos están dotados de un conjunto de entradas que permiten conectar las cámaras de video vigilancia para realizar una verificación directa de ellas. Los tester incluyen facilidades para verificar los protocolos y estándares más usados en CCTV.

Actividades

5. Busque información en catálogos de fabricante de diversos tester de CCTV y realice un esquema con las características y especificaciones que tienen.

Generador de cartas patrón

El generador de cartas patrón genera una señal de video con un patrón determinado de forma que permite el control y ajuste de un determinado canal de televisión o de un monitor. Este dispositivo se utiliza para ajustar los monitores de CCTV.

Sabía que...

Las cartas de ajuste que emiten ciertos canales de televisión son cartas patrón para el ajuste y configuración de dicho canal.

Por lo general, estos dispositivos permiten la comprobación de diversos tipos de estándares de pantallas, siendo los más habituales en la actualidad HDMI, RGB y VGA, aunque en sí el patrón o patrones que un dispositivo concreto genera no está estandarizado y por lo tanto se deberá consultar el manual de fabricante para conocer los parámetros concretos que definen el patrón.

Carta de ajuste para verificación y calibración de un sistema de visualización de vídeo (© Fotografía: Ebnz, vía web-CC BY-SA 3.0)

Un patrón determinado permite la comprobación y el ajuste de multitud de parámetros.

Actividades

6. Las señales de video se generan según dos estándares, PAL y NTSC. ¿Cuáles son las diferencias básicas existentes entre ellos?

Verificación de los sensores y actuadores de la instalación

Para que la red domótica e inmótica funcione de forma adecuada es necesario la verificación y en su caso calibración de los diversos sensores y actuadores que pueden encontrarse en las mismas.

En este punto es importante comentar que existe una gran cantidad de sensores en el mercado de la domótica con diversas formas de operar. Para su comprobación y calibración será necesario atender al manual del fabricante de forma que se cumplan los parámetros establecidos, parámetros que deberán ser comprobados.

Sensor de humedad y sensor de movimiento (© Fotografía: Guillaume Piolle y Oomlout, vía web-CC BY-SA 2.0)

Debido a esto disponer del equipo necesario para la prueba de estos dispositivos es complejo.

Algunos aspectos que se deben de comprobar son:

1 Comprobación del conexionado. Muchos sensores tendrán terminales para alimentación y terminales para datos o señal. Será conveniente verificar que estos terminales están conectados de forma correcta. Para ello, se realizará una inspección visual.

2 Confirmación de la alimentación de los sensores y actuadores.

3 Confirmación de que la transmisión de señales de los sensores es correcta y se encuentra dentro del rango de medida. Para ello, se deberá escoger el instrumento adecuado en función de las señales que proporciona el sensor. En muchas ocasiones un multímetro permite conocer la tensión que proporciona el sensor según su estado; en otros casos se deberá recurrir a instrumentos más específicos como por ejemplo un analizador de protocolos.

4 Comprobación de que los sensores están correctamente calibrados y proporcionan una información real.

5 Confirmación de que los actuadores reciben de forma correcta las órdenes y operan de forma adecuada.

Aplicación práctica

Se requiere verificar un sensor de iluminación para el que el fabricante proporciona sus características técnicas en el manual del dispositivo, siendo las principales:

1 Tensión de alimentación: 230 V.

2 Tensión de señal de datos: 0 V / 5 V.

3 Tipo de comunicación: Digital (0 V-No hay luz/5 V-Hay luz).

Realice el proceso de verificación de este sensor indicando los instrumentos de medida que se usarían.

SOLUCIÓN

En primer lugar, se debería hacer una comprobación visual del dispositivo viendo que este esté conectado de forma adecuada en cuanto a los diversos terminales que presente, es decir, los terminales de alimentación estén conectados a los cables de alimentación y los terminales de datos a los cables de datos del sistema domótico.

Tras la verificación de que la conexión es correcta se procede a alimentar el dispositivo. En este caso se tiene un dispositivo que se puede alimentar directamente a la tensión de la red de alimentación de la vivienda.

La medida de la alimentación se realizará utilizando un voltímetro colocándolo en paralelo con los terminales de alimentación del sensor.

En cuanto a la señal de datos, la comprobación se realizará también por medio del voltímetro midiendo la tensión en los terminales de datos del sensor. Habrá que comprobar las tensiones tanto en estado de oscuridad, en cuyo caso se deberán obtener 0 V y en estado de iluminación 5 V.

4. Verificación de parámetros

A la hora de la comprobación de una instalación domótica o inmótica será necesaria la comprobación de diversos parámetros, tanto generales de la instalación como particulares de diversos dispositivos o subsistemas.

Recuerde

Las instalaciones domóticas son aquellas realizadas sobre edificios de viviendas, mientras que las instalaciones inmóticas son llevadas a cabo en edificios de uso terciario.

En este punto se estudiarán los parámetros básicos que es necesario verificar.

4.1. Parámetros de las instalaciones domóticas e inmóticas

Debido a la existencia de multitud de posibilidades a la hora de la automatización de un edificio determinado, será necesario comprender un conjunto de parámetros que definen el tipo de instalación y sus características.

Entre estos parámetros se deberán considerar y conocer aspectos como los requisitos de la instalación, teniéndose en cuenta tanto los requisitos generales a todas las instalaciones como los particulares de cada instalación concreta.

También se deberán conocer las tecnologías actuales con mayor aceptación a la hora de implementar la domotización de una vivienda o realizar un sistema inmótico en un edificio. Estas tecnologías definen cómo será la estructura y el funcionamiento de la instalación.

Por ello, en este punto se va a realizar una introducción a los requisitos de la instalación, así como a las tecnologías más habituales en la actualidad.

4.2. Requisitos de la instalación

Los requisitos de una instalación domótica o inmótica se pueden clasificar como requisitos generales de la instalación y requisitos particulares.

Los requisitos generales son comunes a todas las instalaciones y en estos se deben considerar la verificación de los sistemas de alimentación, y la seguridad funcional de las instalaciones.

En cuanto a los requisitos particulares para cada instalación, se deberán considerar su topología, forma de instalación, protocolos de comunicación entre dispositivos, tipos de cables utilizados, sistemas de comunicaciones inalámbricos, etc.

Dentro de los requisitos particulares a la hora de implementar una red de automatización de un edificio es importante considerar cómo serán controlados los distintos elementos que comportan la red y conocer las tecnologías existentes que permiten realizar el control domótico en las distintas formar.

En este punto cabe decir que en la actualidad existen un gran número de tecnologías tanto propietarias, como de carácter abierto a la hora de diseñar una red domótica, lo que conferiría a este estudio una gran extensión y complejidad por lo que se comentarán a continuación.

Tipos de control y arquitectura de la red

Se puede decir que el sistema de control de la red domótica e inmótica permite que la instalación funcione de forma correcta sincronizando actuadores y sensores de forma adecuada.

El tipo de control que se emplee en la instalación domótica va a determinar en gran medida los instrumentos de medida y procesos de ajuste que requiere la instalación.

Además, dependiendo del tipo de control a emplear en la instalación se determinará su topología, el tipo de cableado y de dispositivos a usar en ella.

A continuación, se van a examinar los principales tipos de control para tener una idea de las necesidades que cada uno de ellos introduce a la hora de su verificación y ajuste.

Sistema de control centralizado

En este todas las funciones de control se centran en un único dispositivo o centralita sobre la que se conectan todos los sensores actuadores e interfaces.

La información recibida por los sensores es procesada por la centralita domótica, que en respuesta al estímulo recibido enviará la correspondiente señal al actuador adecuado para que se realice la función requerida.

Como ventajas este sistema suele tener un menor coste y suele ser más fácil de implementar aunque requiere mucho cableado, ya que hay que conectar cada nodo de la red con la centralita.

Actividades

7. Vantage y Crestron son dos marcas comerciales para la automatización de edificios. Seleccione 2 productos para el control de la iluminación de cada uno de estos fabricantes y realice un resumen con sus características principales.

El inconveniente fundamental del sistema de gestión centralizado radica en que si falla la centralita el sistema completo quedaría en desuso. Además un sistema centralizado dificulta las posibilidades de ampliación de la instalación de automatización.

Sistema de control distribuido

En este caso no existe un elemento principal de control, todos los dispositivos de la instalación domótica se interconectan por medio de un bus de comunicación donde se difunden las señales procedentes de sensores, actuadores e interfaces. Cada componente de la red deberá tener la capacidad de procesamiento suficiente para poder interpretar las señales provenientes de los otros componentes y actuar en consecuencia. Se puede decir en este caso que cada elemento contiene su propio sistema de control domótico.

En este caso el protocolo de comunicaciones entre dispositivos es muy importante para evitar colisiones en la red.

En este tipo de sistemas si falla un dispositivo, el resto puede seguir funcionando gracias a la capacidad propia de procesamiento.

Por otro lado, los sistemas distribuidos son modulares y por lo tanto pueden ser fácilmente ampliados simplemente conectando nuevos dispositivos al bus.

Eso sí, su coste suele ser mayor que en el sistema centralizado principalmente debido al coste individual de cada dispositivo de la red.

Actividades

8. Actualmente el sistema distribuido con mayor difusión en Europa es KNX. Acceda a la página web de la organización KNX, en la zona de comunidad (http://www.knx.org/es/comunidad/index.php) y realice un listado con los 6 fabricantes de España que aparecen en él listado.

Sistema de control mixto

Este sistema de control es una combinación de los dos anteriores, en este coexisten centralitas de control domótico con dispositivos con cierto grado de procesamiento y por lo tanto de control. Las centralitas controlan ciertos elementos de la red comunicándose directamente con ellos.

Por otro lado, unas centralitas pueden estar conectadas con otras por medio de buses de comunicación para intercambiar información del estado de la instalación. Además, en este sistema se pueden encontrar dispositivos autónomos o interconectados entre si gracias a su propia capacidad de procesamiento.

Recuerde

Entre los sistemas domóticos e inmóticos se pueden encontrar tres arquitecturas básicas dependiendo de cómo se implemente el sistema de control de la instalación, pudiendo ser el tipo de control:

1 Control centralizado.

2 Control distribuido.

3 Control mixto.

Aplicación práctica

Se quiere realizar una red de automatización de un edificio en la que se pretende realizar una configuración mixta.

La configuración consta de 2 buses, un bus con un sensor y una interfaz de usuario y un segundo al que se conecta una centralita de control domótico que interconecta ambos buses, un sensor y dos actuadores.

Represente en un diagrama como sería la instalación.

SOLUCIÓN

Medios de transmisión

Además de la topología de la red el instalador debe conocer el tipo de medio o medios de transmisión que se pretende usar, ya que cada uno de ellos tiene sus características concretas a la hora de la instalación medida y ajuste.

A la hora de hablar de medios de transmisión se pueden hacer distintas clasificaciones. Se puede considerar como clasificación principal o básica aquella que diferencia el medio de transmisión entre medios de cableado para la transmisión de señales y medios de transmisión inalámbricos.

Cada uno de estos medios tendrá sus ventajas y desventajas, como se verán a continuación.

Medios de transmisión cableados

Los medios de transmisión cableados son aquellos en los que la comunicación entre los distintos dispositivos de la red se realizan por medio de un soporte físico, un cable, ya sea coaxial, cable de pares o fibra óptica.

Transmisión por medio de cable coaxial

Este medio de transmisión es poco utilizado en la actualidad debido a que presenta menos ventajas que otros. Pese a ello existen algunos estándares donde se ha usado este tipo de cableado para realizar instalaciones domóticas.

Cable coaxial (© Fotografía: FDominec, vía web-CC BY-SA 3.0)

Transmisión por medio de cable de par trenzado

En el mercado existen diversas alternativas de instalaciones de automatización que hacen uso de este tipo de medio de transmisión.

En edificios con una red de cableado estructurado, pueden ser utilizadas para implementar la red de automatización o parte de ella. Aunque también se pueden encontrar alternativas de bus realizado a partir de cable de par trenzado, pero independiente de la instalación de cableado estructurado.

Actividades

9. Entre sistemas de automatización de edificios por medio de cable de par trenzado se está extendiendo en gran medida el uso del sistema KNK. Busque información en internet sobre este sistema de automatización de vivienda e indica sus principales características.

En el mercado se pueden encontrar distintos tipos de cable de par trenzado con distintas características, entre los cuales son más habituales:

1 UTP (Unshielded Twisted Pair – par trenzado sin apantallamiento), cable par trenzado no apantallado. Estos cables se caracterizan porque su coste es bajo, en comparación con otros estándares aunque al no tener blindaje son más susceptibles a interferencias.Cable de red de pares UTP (© Fotografía: Agott, vía web-CC BY-SA 3.0)

2 STP (Shielded Twisted Pair – par trenzado con apantallamiento), cable par trenzado apantallado. Debido a la presencia de la pantalla la inmunidad al ruido es mejor, permitiendo velocidades de transmisión de datos más altas, aunque también aumenta su coste.Cable STP (© Fotografía: Hurzelchen, vía web-CC BY-SA 3.0)

3 FTP (Foil Twisted Pair) o ScTP (Screended Twisted Pair), cable de par trenzado con pantalla de papel de aluminio. Este es un caso particular de cable STP, pero debido a cómo se implementa el blindaje permite reducir los costes.

Transmisión por medio de corrientes portadoras

En este caso se utiliza la instalación eléctrica de baja tensión para llevar tanto la alimentación como para el intercambio de datos entre los elementos de la red. Es decir, el medio de transmisión por corrientes portadores utiliza la instalación de la red de alimentación eléctrica de la vivienda para la comunicación entre los dispositivos que se quieren automatizar.

La transmisión de datos se realiza a partir de la transmisión de señales a una frecuencia superior a la de la red eléctrica.

En esta señal de mayor frecuencia se envían tramas de bit con la dirección del dispositivo y la acción que se quiere tomar.

La ventaja principal que aporta este sistema es la facilidad de conectividad, ya que simplemente hay que conectar los dispositivos a la red de baja tensión del edifico. Esto permite la instalación en edificios más antiguos que carecen de preinstalación o que el uso de otras alternativas sería complejo.

Este tipo de instalaciones también suelen conllevar un coste menor que otras tecnologías.

Por contra la posibilidad de interferencias, así como de distorsión de las señales que transportan los datos es mayor que en otros casos y por lo tanto se puede dar una mayor tasa de error. Esto implica también una baja velocidad de transmisión de datos.

Otro aspecto importante y negativo de este tipo de instalaciones es el de la seguridad, ya que puede resultar fácil, la intersección o inyección de tramas en la red eléctrica del hogar.

Los elementos básicos de los que consta esta tecnología son:

1 Centralita de control: se encarga de gestionar la comunicación entre los distintos dispositivos de la red, arbitrando de esta forma entre los distintos elementos.

2 Sensores y actuadores: conectados a la red de baja tensión.

3 Interfaces: son dispositivos que permiten la interconexión de la instalación domótica con otro tipo de dispositivo o instalación, realizando la conversión del protocolo.

4 Filtros: debido a que las señales de datos conviven con señales de baja tensión para alimentación de dispositivos será necesario la separación de estas de forma adecuada para que no haya interferencias.

Transmisión por medio de fibra óptica

La transmisión de la información se lleva a cabo por medio de la transmisión guiada de luz. En domótica es poco utilizado, ya que la infraestructura es cara, aunque en edificios con instalaciones de telecomunicaciones realizadas en fibra óptica podría ser una alternativa.

Existen diversos ámbitos en los que el empleo de fibra óptica es una opción de gran valor añadido como por ejemplo ocurre cuando se quieren integrar en el edificio sistemas de ocio en el hogar como la transmisión de audio/vídeo, donde se requieren grandes anchos de banda para una transmisión adecuada.

En cuanto a otros aspectos de la automatización de un edificio las velocidades de transmisión de datos no son tan altas como para que la instalación de fibra óptica resulte adecuada desde el punto de vista coste-eficiencia.

Medios de transmisión inalámbricos

En la actualidad se están realizando grandes avances en lo que respecta a los sistemas de transmisión inalámbrica de datos. Las mejoras en los aspectos de velocidad, fiabilidad y seguridad están haciendo que estos sistemas sean candidatos ineludibles a la hora de realizar una instalación de automatización de un edificio.

A la hora de elegir el medio de transmisión se debe diferenciar entre dos grandes grupos que se comentan a continuación.

Transmisión por medio de radiofrecuencia

La comunicación entre los dispositivos se lleva a cabo por medio de la transmisión de ondas electromagnéticas. En el mercado existen multitud de dispositivos para implementar redes de área doméstica, siendo los protocolos más usados wifi, Bluetooth y Zigbee aunque existen otros.

Actividades

10. Realice una búsqueda de información en internet y realice un cuadro comparativo de estos tres protocolos de comunicaciones inalámbricas donde se incluyan los siguientes puntos:

1 Versiones.

2 Frecuencia de operación.

3 Velocidades de transmisión.

4 Distancia mínima entre dispositivos.

5 Norma o estándar que lo define.

La principal ventaja es su facilidad de instalación y de ampliación, ya que no necesita de la realización de obras para la infraestructura.

Transmisión por medio de radiación infrarroja

En este sistema de comunicaciones se lleva a cabo por medio de la emisión y recepción de luz infrarroja. Como principal ventaja para este sistema se encuentra que la comunicación es inmune a las interferencias electromagnéticas, sin embargo requiere de visión directa (ángulo de visión máximo de 17º a 30º) entre los dispositivos, lo que le confiere muy poca flexibilidad. Además la distancia de comunicación entre los dispositivos que se quieren comunicar es muy corta con un máximo de 10 m usando emisores específicos.

Las velocidades de transmisión de datos, aunque son suficientes para muchas aplicaciones domóticas son bajas.

Ejemplo

Como ejemplo de protocolo de comunicación inalámbrico se encuentra el estándar IrDA. Este permite la comunicación entre dispositivos a velocidades de 4 Mb/s. Una extensión de este protocolo denominada VFIR llega a velocidades de 16 Mb/s.