Borrador de Tesis Llutari

7/21/2019 Borrador de Tesis Llutari

http://slidepdf.com/reader/full/borrador-de-tesis-llutari 1/96

[1]

“UNIVERSIDAD ANDINA NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ”

FACULTAD DE INGENIERÍAS Y CIENCIAS PURAS

CARRERA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA

ELÉCTRICA

DISEÑO DEL SISTEMA DOMOTICO CON TECNOLOGIA ARDUINO PARA

UNA VIVIENDA UNIFAMILIAR RESIDENCIAL PROYECTADA EN LA

CIUDAD DE JULIACA

BORRADOR DE TESIS PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE:

INGENIERO MECÁNICO ELECTRICISTA

PRESENTADO POR:

LLUTARI PARILLO, VALERIO

Julio del 2015

Juliaca – Puno – Perú



[2]

DEDICATORIA.

El presente borrador de tesis está dedicado a

mis padres y familiares como también a nuestros

docentes, pero en especial al Ing. Mario Alejandro,

RAMOS HERRERA, quien fue el que me impulso a

estudiar esta carrera a la que quedo agradecido y a

todas las personas que contribuyeron de una u otra

manera en la conclusión del presente borrador de

tesis.



[3]

AGRADECIMIENTO.

Queremos agradecer especialmente a la “Universidad Andina Néstor

Cáceres Velásquez” CAP. INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA por darnos la

oportunidad de formarnos en sus aulas, a los ingenieros docentes por transmitir

sus conocimientos a favor de cada uno de nosotros como estudiantes, logrando

en nuestra persona un desarrollo integral en el aspecto social, ético y moral;

permitiéndonos un aprendizaje óptimo durante nuestra formación profesional.



[4]

PRESENTACIÓN.

De conformidad con lo establecido por el reglamento de investigación y

requisito para optar el grado de ingeniero mecánico electricista

Yo. Valerio LLUTARI PARILLO, de la carrera de “Ingeniería Mecánica

Eléctrica” egresado de la PROMOCIÓN 2015-I de esta prestigiosa Universidad,

pongo en consideración el presente borrador de tesis.

Me es muy grato compartir este “PROYECTO DE BORRADOR DE TESIS”

titulado “DISEÑO DEL SISTEMA DOMOTICO CON TECNOLOGIA ARDUINO

PARA UNA VIVIENDA UNIFAMILIAR RESIDENCIAL PROYECTADA EN LA

CIUDAD DE JULIACA”, que es un tema de mucha importancia para la innovación

tecnológica requerida para los habitantes de la ciudad de Juliaca, además en ella

se plasman todos los conocimientos adquiridos en la C.A.P. de Ingeniería

Mecánica Eléctrica.



[5]

INDICE DE CONTENIDO.

DED ICATORIA . ___________________________________________________ 2

AGRADECIM IENTO. _______________________________________________ 3

PRESENTACIÓN. _________________________________________________ 4

CAPITULO 1: PROBLEMA DE LA INVESTIGACIÓN. ____________________ 10

1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA: ____________________________ 10

1.2. FORMULACION DEL PROBLEMA. _____________________________ 11

1.2.1. PROBLEMA GENERAL. ______________________________________ 111.2.2. PROBLEMAS ESPECIFICOS. __________________________________ 11

1.3. OBJETIVOS. ________________________________________________ 11

1.3.1. OBJETIVO GENERAL. _______________________________________ 11

1.3.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS. ___________________________________ 12

1.4. JUSTIFICACIÓN DEL ESTUDIO. _______________________________ 12

CAPITULO II: MARCO TEÓRICO. ___________________________________ 15 2.1. ANTECEDENTES. ___________________________________________ 15

2.2. MARCO TEÓRICO INICIAL. ___________________________________ 17

2.2.1. DEFINICIÓN DE DOMÓTICA. _______________________________ 172.2.2. EVOLUCIÓN HISTÓRICA DE LA DOMÓTICA. ____________________ 182.2.3. BENEFICIOS DE LA DOMOTICA. _______________________________ 202.2.4. ARQUITECTURAS DE CONTROL DOMOTICO. ___________________ 242.2.5. TOPOLOGIA DE REDES DOMESTICAS. _________________________ 272.2.6. SISTEMAS DOMOTICOS. _____________________________________ 29

2.3. MARCO CONCEPTUAL. ______________________________________ 332.3.1. ELEMENTOS DE UNA INSTALACIÓN DOMÓTICA. ________________ 332.3.2. RED DOMÓTICA. ___________________________________________ 352.3.3. DISPOSITIVOS. _____________________________________________ 352.3.4. CARACTERISTICAS. _________________________________________ 382.3.5. MEDIOS DE TRANSMISIÓN. __________________________________ 412.3.6. ARDUINO. _________________________________________________ 42

2.4. HIPÓTESIS. ________________________________________________ 43

2.4.1. HIPÓTESIS GENERAL. _______________________________________ 43

2.4.2. HIPÓTESIS ESPECÍFICOS. ___________________________________ 44

2.5. VARIABLES. ________________________________________________ 45

2.5.1. VARIABLES INDEPENDIENTES. _______________________________ 45

2.5.2. VARIABLES DEPENDIENTES. ________________________________ 45

2.5.3. VARIABLES INTERVINIENTES. ________________________________ 45



[6]

CAPITULO III: METODOLOGIA. _____________________________________ 47

3.2. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE LA INVESTIGACIÓN. ___________ 473.2.1. TÉCNICAS. ________________________________________________ 473.2.2. INSTRUMENTOS. ___________________________________________ 47

CAPITULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA DOMOTICO. ____________________ 49

4.1. MEMORIA DESCRIPTIVA. ____________________________________ 49

4.2. BASES LEGALES. ___________________________________________ 51

4.3. PREVISION DE POTENCIA. ___________________________________ 52

4.4. CALCULO DE LAS INTENSIDADES DE CORTOCIRCUITO. _________ 574.4.1. CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO EN EL CUADRO GENERAL. _____ 574.4.2. PROTECCIÓN CONTRA SOBRECARGAS Y CORTOCIRCUITOS. ____ 594.4.3. PROTECCIÓN CONTRA CONTACTOS INDIRECTOS. ______________ 664.4.4. PROTECCIÓN CONTRA LOS CONTACTOS DIRECTOS. ___________ 664.4.5. PROTECCIÓN CONTRA SOBRETENSIONES. ____________________ 67

4.5. TABLERO GENERAL. ________________________________________ 68

4.6. CALCULO DE LOS MÓDULOS ARDUINO. _______________________ 684.6.1. NÚMERO DE MÓDULOS DE ENTRADAS. _______________________ 684.6.2. NÚMERO DE MÓDULOS DE SALIDA. ___________________________ 694.6.3. DIMENSIÓN DEL MÓDULO DE CONTROL. ______________________ 704.6.4. DIMENSIÓN DEL MÓDULO DE ALIMENTACIÓN. __________________ 704.6.5. PUESTA A TIERRA. _________________________________________ 70

CAPITULO V: SELECCIÓN DE COMPONENTES PARA L A

AUTOMATIZACIÓN. ______________________________________________ 74

5.1. CARACTERISTICAS DE ARDUINO. _____________________________ 745.1.1. HARDWARE. _______________________________________________ 745.1.2. SOFTWARE. _______________________________________________ 755.1.3. DISPOSITIVOS ACOPABLES A ARDUINO. _______________________ 76

CAPITULO VI: ANALISIS DE LOS RESULTADOS. ______________________ 86

6.1. MONTAJE. _________________________________________________ 86

6.2. EVALUACION DEL DISEÑO DEL SISTEMA DOMOTICO. ___________ 87

CAPITULO VII: ANÁL ISIS ECONÓMICO. _____________________________ 92

7.1. PRESUPUESTO TENTATIVO DEL DISEÑO SEL SISTEMA DOMOTICOCON TECNOLOGIA ARDUINO. ______________________________________ 92

CONCLUSIONES. ________________________________________________ 94

RECOMENDACIONES. ____________________________________________ 94

BIBL IOGRAFIA. __________________________________________________ 94

ANEXOS. _______________________________________________________ 95



[7]

INDICE DE ILUSTRACIONES.

Ilustración 1: Esquema de un hogar inteligente.................................................... 18

Ilustración 2: Evolución tecnológica ..................................................................... 19

Ilustración 3: Arquitectura domótica centralizada ................................................. 24

Ilustración 4: Arquitectura domótica descentralizada ........................................... 25

Ilustración 5: Arquitectura domótica distribuida .................................................... 26

Ilustración 6: Arquitectura domótica hibrida ......................................................... 26

Ilustración 7: Topología en malla completa .......................................................... 27

Ilustración 8: Topología de árbol. ......................................................................... 28

Ilustración 9: Topología lineal o de bus ................................................................ 28

Ilustración 10: Topología estrella ......................................................................... 29

Ilustración 11: Logo Basic y su ampliación ........................................................... 30

Ilustración 12: Estructura del Sistema X10 con un sistema de corriente portadora

............................................................................................................................ 31

Ilustración 13: Sistema Domotico con Bus de Campo .......................................... 32

Ilustración 14: Sistema Domotico Inalámbrico. ..................................................... 33

Ilustración 15: Automatización y Control del Hogar Digital ................................... 34

Ilustración 16: Redes de una Instalación.............................................................. 34

Ilustración 17: La pasarela residencial une las redes internas con las externas. .. 35

Ilustración 18: Ubicación del terreno de la vivienda proyectada ........................... 49

Ilustración 19: Primera planta de la casa proyectada ........................................... 50

Ilustración 20: Segundo piso de la vivienda proyectada. ...................................... 51

Ilustración 21: Diagrama unifilar del Tablero General........................................... 68

Ilustración 22: Elementos de la placa Arduino Uno. ............................................. 75

Ilustración 23: Interfaz del software Arduino......................................................... 76

Ilustración 24: Sensor de Gas. ............................................................................. 77



[8]

Ilustración 25: Sensor de movimiento. ................................................................. 77

Ilustración 26: Sensor de Luz. .............................................................................. 78

Ilustración 27: Sensor de Humedad y Temperatura DHT11 ................................. 78

Ilustración 28: Sensor de temperatura ................................................................. 79

Ilustración 29: Relé. ............................................................................................. 79

Ilustración 30: Led................................................................................................ 80

Ilustración 31: Timbre. ......................................................................................... 80

Ilustración 32: Teclado y botón. ........................................................................... 81

Ilustración 33: Pantalla LCD ................................................................................. 81

Ilustración 34: Emisor y receptor de infrarrojos. ................................................... 82

Ilustración 35: Placa Arduino ............................................................................... 83

Ilustración 36: Esquema de la arquitectura centralizada. ..................................... 83

Ilustración 37: Función del servidor en la arquitectura centralizada. .................... 84

INDICE DE TABLAS.

Tabla 1: Tipos de sensores, sistemas de control y actuadores domóticos. .......... 37

Tabla 2: Cuadro de cargas por circuito ................................................................ 53

Tabla 3: Numero de módulos de entrada. ............................................................ 68

Tabla 4: Numero de módulos de salida ................................................................ 69

Tabla 5: Dimensión del módulo de alimentación .................................................. 70

Tabla 6: Características del Arduino Uno. ............................................................ 74

Tabla 7: Evaluación del nivel de Domotización. ................................................... 90



[9]

CAPÍTULO I.

PROBLEMA DE LA INVESTIGACIÓN.



[10]

CAPITULO 1: PROBLEMA DE LA INVESTIGACIÓN.

1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.

En los últimos años se han producido grandes cambios en las

infraestructuras de los domicilios que están en la ciudad de Juliaca. Las

posibilidades de comunicarse, seguridad, eficiencia energética, realizar las

tareas cotidianas o simplemente, divertirse en casa se han multiplicado,

haciendo del hogar un lugar con más bienestar. Todos estos beneficios se

pueden conseguir gracias a la domótica.

Como se viene investigando existen algunas empresas en ciudad de Lima

que vienen generando la implementación de la domótica en domicilios con

un nivel económico medio – alto. Pero en Juliaca esta tecnología se

encuentra sin mucho desarrollo; una de los principales motivos es que la

gran mayoría de los profesionales de las carreras afines no se encuentran

investigando ni desarrollando temas relacionados a este tipo de tecnología.

Debido a la falta de información de esta tecnología, concluimos que no

existe una suficiente cultura domótica en Juliaca. El habitante juliaqueño,

frente a la domótica, muchas veces no sabe que solicitar o que criterios

elegir a la hora de la compra o instalación de un sistema domotico. Además,

de percibirlo como algo muy costoso. Por lo cual, el desarrollo de la

domótica tiene que ir de la mano con la correcta manera de difusión de esta

tecnología.

Juliaca tiene la posibilidad de adquirir y desarrollar esta tecnología, si bien se

sabe esto significaría una inversión inicial, la calidad de vida del usuario se

vería mejorada, incrementando la seguridad, el confort y generando un

considerable ahorro.



[11]

1.2. FORMULACION DEL PROBLEMA.

1.2.1. PROBLEMA GENERAL.

¿De qué manera se puede diseñar el sistema domotico con tecnología

arduino para una vivienda unifamiliar residencial proyectada en la ciudad

de Juliaca?

1.2.2. PROBLEMAS ESPECIFICOS.

1.2.2.1. P.E.1.

¿De qué forma se puede optimizar el rendimiento de la energía eléctrica

usando un sistema domotico con tecnología arduino para una vivienda

unifamiliar residencial proyectada en la ciudad de Juliaca?

1.2.2.2. P.E.2.

¿Cuáles son los componentes de automatización a utilizar para un

sistema domotico con tecnología arduino para una vivienda unifamiliar

residencial proyectada en la ciudad de Juliaca?

1.2.2.3. P.E.4.

¿A cuánto asciende el costo de la implementación de un sistema

domotico con tecnología arduino para una vivienda unifamiliar

residencial proyectada en la ciudad de Juliaca?

1.3. OBJETIVOS.

1.3.1. OBJETIVO GENERAL.

Diseñar el sistema domotico con tecnología arduino para una vivienda

unifamiliar residencial proyectada en la ciudad de Juliaca



[12]

1.3.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS.

1.3.2.1. O.E.1.

Optimizar el rendimiento de la energía eléctrica usando un sistema


residencial proyectada en la ciudad de Juliaca.

1.3.2.2. O.E.2.

Seleccionar los componentes de automatización a utilizar para un


residencial proyectada en la ciudad de Juliaca

1.3.2.3. O.E.3.

Calcular el costo de la implementación de un sistema domotico con

tecnología arduino para una vivienda unifamiliar residencial proyectada

en la ciudad de Juliaca

1.4. JUSTIFICACIÓN DEL ESTUDIO.

Actualmente, la domótica no sólo se enfocada a una eficiente gestión de los

elementos del sistema, sino también de brindarle al usuario la capacidad y

facilidad de poder controlar y monitorear su vivienda, oficina, negocio, etc.

desde cualquier lugar, sin importar la ubicación donde esté, y sin tener

dificultades, de una manera eficaz y eficiente. Sin embargo, la gran variedad

de estándares usados en la comunicación y conexión de dispositivos

domóticas, ya sea por cable o inalámbrico, conlleva a una incompatibilidad

entre los diferentes dispositivos. Muchas de las alternativas en la actualidad

implican el uso de una arquitectura en la cual se utilizan controladores que



[13]

se comunican con los dispositivos, y gracias a esos es factible el acceso

remoto al sistema. Sin embargo, el protocolo utilizado para la comunicación

entre los dispositivos domóticos y el controlador son cerrados.

Además, gracias al desarrollo de la tecnología Arduino, que es de código

abierto, de software y hardware flexible, y fácil de usar. Podemos decir que

nos ofrece una serie de ventajas para el control de muchos componentes

electrónicos de automatización para viviendas con sistema domotico.

Mediante la presente propuesta de un sistema domotico con tecnología

arduino para una vivienda unifamiliar residencial proyectada en la ciudad de

Juliaca permitirá que los habitantes y constructores de viviendas tengan

mejor criterio con visión de futuro al momento de construir sus hogares.

1.5. LIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN.

La limitación existente actualmente para presente proyecto de tesis

“DISEÑO DEL SISTEMA DOMOTICO CON TECNOLOGIA ARDUINO PARA

UNA VIVIENDA UNIFAMILIAR RESIDENCIAL PROYECTADA EN LA

CIUDAD DE JULIACA” es el poco interés o conocimiento de la población de

Juliaca, que impide que se investigue y desarrolle viviendas con sistemas

domóticos. Otra limitación es que existen pocos especialistas en la materia

relacionada a la domótica, lo que hace que sea de difícil acceso para su

instalación y para el desarrollo del presente trabajo de investigación.



[14]

CAPÍTULO II.

MARCO TEÓRICO.



[15]

CAPITULO II: MARCO TEÓRICO.

2.1. ANTECEDENTES.

TEMA: ESTUDIO Y DISEÑO PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS Y

DOMÓTICAS PARA VILLAS RESIDENCIALES. Universidad Católica de

Santiago de Guayaquil:

En este tema se estudia y diseña instalaciones eléctricas y domóticas para

villas residenciales, esto para conseguir que las empresas ubicadas en el

país de Ecuador incorporen y empleen nuevas tecnologías. Además que se

hagan la cotización y normativa para la implementación de estas nuevas

tecnologías. Esta investigación es de carácter explicativo. Este trabajo fue

realizado en el año 2014.

TESIS: INSTALACIÓN DOMÓTICA DE UNA VIVIENDA UNIFAMILIAR

CON EL SISTEMA EIB. Universidad Carlos III de Madrid:

Esta tesis trata de forma literal de que sirva como referencia para aquellos

que desean comenzar con proyectos de domotización, permitiendo

adentrarse en el conocimiento de las empresas que dominan el sector y

viendo a través de un ejemplo: elementos, referencias, situación y precios de

lo que supondría un proyecto domótico de una vivienda unifamiliar. Se

presenta el sistema EIB-Konnex para entender mejor el funcionamiento y

conocer las ventajas y desventajas que ofrece el sistema domótico. Luego

se trata sobre los pasos a seguir para realizar el diseño de proyecto de una

vivienda unifamiliar. Y se calcula el presupuesto de la automatización

domótica de la vivienda para posteriormente obtener conclusiones acerca de

la viabilidad del proyecto. Este trabajo fue realizado el año 2009.



[16]

PROYECTO FIN DE CARRERA: DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN

SISTEMA DOMÓTICO PARA UNA VIVIENDA UNIFAMILIAR.

Universidad Politécnica de Cartagena. Este trabajo de Fin de Carrera trata

de la simulación funcional El objetivo principal del proyecto es la simulación

funcional de una vivienda domótica unifamiliar. La programación de la

aplicación y la simulación de la implantación de la tecnología, así como del

funcionamiento de los sensores que son llevados a cabo mediante el uso del

software LabView. Para el desarrollo del proyecto, se propuso una vivienda

de dos plantas con diversas estancias en las cuales se van a implantar las

medidas e instalaciones que conlleva un despliegue domótico. Es posible

definir las siguientes fases existentes en el desarrollo del proyecto:

Estudio teórico de las distintas tecnologías existentes implantadas,

Selección de las tecnologías a utilizar según las necesidades de la

vivienda.

Realización del Proyecto Domótico.

Diseño de un programa capaz de simular el funcionamiento del proyecto

anteriormente diseñado.

Este proyecto fue realizado en el año 2008.

PROYECTO FIN DE CARRERA: PROYECTO DE UN HOGAR DIGITAL EN

PRO DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA Y EL USO DE FUENTES

RENOVABLES. Universidad Politécnica de Valencia:

El presente trabajo manifiesta una serie de problemáticas (ambientales,

energéticas, regulatorias, educacionales), y ofrece una solución existente

pero no suficientemente extendida, motivando un cambio de mentalidadorientado a que las personas conozcan el valor de la energía y la obligación



[17]

de hacer un uso eficiente. Se plantea el cambio de mentalidad en el uso de

fuentes de energía renovables de un punto de vista. Se pretende poner de

manifiesto la posibilidad de tener una vivienda con una instalación

generadora de electricidad con fuente solar fotovoltaica, dotada de una

instalación eléctrica de distribución, a la cual se le incorpora un sistema

domótico, que otorga de inteligencia y automatización a la instalación, y

permita al usuario reducir el consumo, y adaptar sus hábitos de consumidor

a sus posibilidades generadoras. Este proyecto fue hecho en el año 2011.

2.2. MARCO TEÓRICO INICIAL.

2.2.1. DEFINICIÓN DE DOMÓTICA.

El termino Domótica viene del latín “Domus” que significa casa y de la

palabra “Automática”, por lo tanto la Domótica hace referencia a una casa

automática o comúnmente llamada casa inteligente. Una casa inteligente

es aquella cuyos dispositivos o elementos están integrados o

automatizados a través de una red y que por medio de dispositivos

externos o internos, sus estados se pueden modificar, o los mismos

dispositivos están capacitados para responder a cambios en su entorno.

Una de las características de las casas inteligentes es que deben tener la

flexibilidad para asumir modificaciones de manera conveniente y

económica. (ALVAREZ BARRENO, 2007)

Desde el punto de vista computacional, una casa inteligente sugiere la

presencia de sistemas programados basados en técnicas de inteligencia

artificial, 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.



[18]

Tomar las acciones adecuadas para resolver dichas fallas en el

momento adecuado.

Monitorear, controlar las actividades y el funcionamiento de las

instalaciones de la casa.

Ilustración 1: Esquema de un hogar inteligente

2.2.2. EVOLUCIÓN HISTÓRICA DE LA DOMÓTICA.

La historia del Hogar Digital es muy corta. No se empezó a considerar la

integración de sistemas a nivel comercial, en edificios ‘inteligentes’ hasta

los años 80. En el sector doméstico la integración de sistemas se ha

desarrollado más tarde a la vez que se ha desplegado Internet. Dicha

integración empezó en los años 90 en Japón, Estados Unidos y algunos

países en el norte de Europa. Durante estos años también se empezó el

desarrollo de las Pasarelas Residenciales y nuevos métodos de acceso.

Durante este tiempo, la introducción de dicha tecnología en el hogar se

realizaba gracias a que los equipos poseían grandes prestaciones y

funciones propias. Esto supuso el desarrollo de un mercado donde los



[19]

equipos domésticos que se desarrollaban eran totalmente independientes,

funcionando de forma autónoma y sin necesidad de comunicarse con otros

dispositivos del hogar. De esta forma se dificultaba la definición y desarrollo

de servicios que se pudieran prestar al hogar y al propio usuario. Tampoco

avanzó en ningún sentido la introducción de la tecnología domótica en el

mercado. La automatización de equipos domésticos se realizaba mediante

un control de su alimentación eléctrica y dichos equipos no tenían ningún

tipo de comunicación eficiente con el sistema domótico. Por esto, la

domótica se encontraba en un mercado muy reducido ya que a modo de

ejemplo, la comunicación con el exterior se reducía a sencillas

transmisiones de señales o avisos de alarma o al control remoto de un

pequeño número de sistemas o equipos. (PACHECO ROMACORA, 2008)

Ilustración 2: Evolución tecnológica



[20]

2.2.3. BENEFICIOS DE LA DOMOTICA.

2.2.3.1. SEGURIDAD.

Actualmente, la seguridad es la función más demandada de un sistema

domótico y la más implantada. Puede incorporar múltiples aplicaciones

y el objetivo fundamental es evitar riesgos y accidentes domésticos así

como asegurar y proteger a los usuarios así como a sus bienes. Se

puede dividir en seguridad de personas y seguridad de bienes.

(PACHECO ROCAMORA, 2008) En la seguridad de personas se

incluyen tareas como:

Alumbrado automático por detección de presencia en zonas de riesgo

(escaleras, etc.) para evitar accidentes domésticos.

Desactivación de la corriente en ciertos enchufes (habitación de los

niños, por ejemplo).

Emisión de avisos telefónicos a números prefijados en caso de

necesidad de ayuda urgente.

Detectores de fugas de gas o de agua que cierren las válvulas.

Alarmas de salud.

En cuanto a la seguridad de bienes se refiere, las aplicaciones principales

son:

Avisos a distancia. En ausencia del usuario se emiten avisos

acústicos o telefónicos en caso de alarma.

Detección de intrusos. Incluye la instalación de diversos sensores:

- Volumétricos para detección de presencia.

- De hiperfrecuencia para cristales rotos.

- Magnéticos para apertura de puertas y ventanas, etc.



[21]

Alarmas técnicas. El sistema vigila las posibles incidencias que

pueden ocurrir tanto en presencia como en ausencia del usuario.

Detección de incendios.

- Detección de fugas de agua y gas.

- Ausencia de energía eléctrica.

- Video-vigilancia. El sistema incorpora alguna cámara para grabar o

monitorizar diferentes puntos de la vivienda.

- Simulación de presencia.

En el caso de las alarmas técnicas también se pueden realizar

acciones correctivas, por ejemplo, si se detecta escape de gas, cortar

el suministro.

2.2.3.2. GESTIÓN ENERGÉTICA.

La misión de una vivienda domótica en materia de gestión de la energía

es satisfacer las necesidades del hogar al mínimo coste. (PACHECO

ROCAMORA, 2008)

Regulación de los sistemas de climatización (calefacción y aire

acondicionado) de la vivienda.

Programación horaria de funciones: se puede programar la

temperatura según horarios, días de la semana, etc.

Apagado de lámparas en estancias que se encuentren vacías y el

usuario se haya olvidado de hacerlo.

Optimización de la luz natural: la iluminación artificial del interior de la

vivienda se regula en intensidad luminosa en función de la cantidad

de luz natural que se reciba en la casa.



[22]

Apagado de lámparas en estancias cuando la casa se encuentre

vacía.

2.2.3.3. CONFORT.

Una vivienda domótica contribuye a la comodidad en el quehacer diario

de las familias, aumentando su calidad de vida. (PACHECO

ROCAMORA, 2008) A continuación algunos ejemplos:

Control inalámbrico de todo sistema domótico a través de mandos a

distancia. El sistema domótico ofrece la posibilidad de controlarse

desde dispositivos inalámbricos como mandos a distancia o

pantallas táctiles.

Automatización del riego del jardín, jardineras, etc.

Apertura automática de puertas por detección de presencia o

mediante mandos a distancia.

Centralización y supervisión de la información del estado de los

sistemas de la vivienda

Control de persianas, cortinas o toldos motorizados.

Integración de audiovisuales en el propio sistema domótico de modo

que la televisión, el vídeo, el DVD, sistemas de audio, etc., puedan

ser empleados por el sistema domótico como un componente más.

Por ejemplo, el vídeo puede ser programado mediante el sistema

domótico, etc.

2.2.3.4. TELECOMUNICACIONES.

La aparición de nuevas tecnologías en el campo de las comunicaciones

y redes de transmisión de datos, y el hecho de que los sistemas



[23]

domóticos avanzados se basen en el empleo de estos tipos de redes,

hacen de éste un campo fértil para la investigación y el desarrollo de

nuevas arquitecturas y sistemas de integración. De esta forma la

domótica se está beneficiando de la expansión tecnológica que está

produciéndose en el sector de las telecomunicaciones, propiciando un

abaratamiento progresivo de precios y una mejora paulatina de

prestaciones. El objetivo fundamental de una vivienda domótica en

materia de telecomunicaciones es el de asegurar y establecer

comunicaciones dentro del propio hogar y de forma remota. Estas

comunicaciones deben ser bidireccionales. (PACHECO ROCAMORA,

2008) Las principales funcionalidades de la domótica en este campo

son:

Sistemas de comunicación en el interior de la vivienda, como la

difusión de audio/vídeo, intercomunicadores, etc. El sistema

domótico a instancias del usuario puede seleccionar la cadena de

TV que mostrará en el televisor de la cocina o el disco compacto que

reproducirá en la habitación de los niños pequeños. Todo ello desde

una pantalla táctil o incluso desde el mando a distancia.

Sistemas de comunicación del hogar con el usuario que se

encuentra ausente: a través de la telefonía básica, video-conferencia, e-mail, SMS, Internet, etc.

Comunicaciones externas propias de la vivienda. Envío de mensajes

de alarma



[24]

2.2.4. ARQUITECTURAS DE CONTROL DOMOTICO.

La arquitectura de una instalación domótica puede ser de dos tipos:

centralizada y distribuida. Esta clasificación puede ser considerada tanto

desde un punto de vista físico (distribución del cableado o medio físico

entre los dispositivos) como lógico (distribución de las comunicaciones que

tiene lugar entre dispositivos). Según esto nos podemos encontrar con los

siguientes tipos de sistemas demóticos. (PINZON GONZALES, 2013)

2.2.4.1. ARQUITECTURA CENTRALIZADA.

Es cuando la topología de la red es en estrella, el sistema de control

central sería el centro de ésta, de la que están colgando los distintos

sensores y actuadores. Esta topología no permite la comunicación

directa entre los dispositivos, ya que debe pasar por el sistema de

control centralizado. (PINZON GONZALES, 2013)

Ilustración 3: Arquitectura domótica centralizada

(Casadomo, 2013)



[25]

2.2.4.2. ARQUITECTURA DESCENTRALIZADA.

En un sistema de domótica de arquitectura descentralizada, en el que

hay varios controladores interconectados por un bus, que envía

información entre ellos y a los actuadores e interfaces conectados a los

controladores, según el programa la configuración y la información que

recibe de los sensores, sistemas interconectados y usuarios. (PINZON

GONZALES, 2013)

Ilustración 4: Arquitectura domótica descentralizada

(Casadomo, 2013)

2.2.4.3. ARQUITECTURA DISTRIBUIDA.

Desde el punto de vista físico, cuando la topología de la red es en bus al

que todos los dispositivos, independientemente de su naturaleza, son

conectados, en este caso, la arquitectura lógica puede ser centralizada o

distribuida. (PINZON GONZALES, 2013)



[26]

Ilustración 5: Arquitectura domótica distribuida

(Casadomo, 2013)

2.2.4.4. ARQUITECTURA HIBRIDA/MIXTA.

En un sistema de domótica de arquitectura híbrida (también denominado

arquitectura mixta) se combinan las arquitecturas de los sistemas

centralizadas, descentralizadas y distribuidas. A la vez que puede

disponer de un controlador central o varios controladoresdescentralizados, los dispositivos de interfaces, sensores y actuadores

pueden también ser controladores (como en un sistema “distribuido”) y

procesar la información según el programa, la configuración, la

información que capta por sí mismo, y tanto actuar como enviarla a otros

dispositivos de la red, sin que necesariamente pase por otro controlador.

Ilustración 6:

Arquitectura

domótica hibrida

(Casadomo, 2013)



[27]

2.2.5. TOPOLOGIA DE REDES DOMESTICAS.

La topología de la red depende del sistema de control que se emplee y el

cableado que se tienda en función de los requerimientos del sistema.

La topología de la red se refiere al modo de interconectar los equipos y los

sistemas conectados a ella, así como la forma que adoptan. Las formas

más comunes son:

2.2.5.1. TOPOLOGÍA MALLA COMPLETA.

Todos los nodos se conectan entre sí de tal forma que la información

viaja del dispositivo fuente al dispositivo destino siguientes diferentes

rutas. En la figura se muestra el esquema de la topología de malla

completa. (TORRES RONQUILLO F. , 2014)

Ilustración 7: Topología en malla completa

2.2.5.2. TOPOLOGÍA DE ÁRBOL.

Los nodos están organizados jerárquicamente, a través de acopladores

o concentradores primarios y secundarios. En la figura 08 se muestra el

esquema de la topología de árbol. (TORRES RONQUILLO F. , 2014)



[28]

Ilustración 8: Topología de árbol.

2.2.5.3. TOPOLOGÍA LINEAL O DE BUS.

En esta topología cada uno de los dispositivos se conecta con un cable

de poca longitud a una línea troncal o backbone, estas cuentan con

terminadores que impiden que los datos sean reflejados al final de la

misma y obstruyan el envío de nuevos datos. (TORRES RONQUILLO F.

, 2014)

Ilustración 9: Topología lineal o de bus

2.2.5.4. TOPOLOGIA EN ESTRELLA.

Todos los canales de transmisión de los dispositivos están conectados

entre sí en un punto o nodo central. Las topologías más usadas en los



[29]

sistemas de red domótica son las de árbol, la lineal y la topología

estrella. (TORRES RONQUILLO F. , 2014)

Ilustración 10: Topología estrella

2.2.6. SISTEMAS DOMOTICOS.

2.2.6.1. INSTALACIONES DOMÓTICAS CON AUTÓMATAS

PROGRAMABLES.

En el libro instalaciones domóticas nos explica que las instalaciones

domóticas con autónomas programables normalmente utilizan un

sistema de control centralizado y que por dicha función debe ir la

instalación con una topología estrella. A medida que ha ido aumentando

la cantidad de instalaciones domóticas en edificios, surgió la necesidad

de que las empresas desarrolladoras de materiales eléctricos también

desarrollen diseños exclusivos en edificios inteligentes.

También existe diversidad de dispositivos que permiten controlar una

casa inteligente, por ejemplo algunos utilizan los microcontroladores

(PIC) para automatizar viviendas y edificios pequeños. En edificios

grandes se necesitan dispositivos distribuidos, tales como los KNX o

LonWorks que son configurados como sistemas distribuidos.



[30]

Este sistema está basado en una arquitectura centralizada. Está

compuesto por una unidad de control (UC), que contiene un

microprocesador, y que ayudado por sus memorias RAM, ROM y

EEPROM, constituyen el núcleo central del sistema. La unidad de control

se llama controlador o centralita domótica. (TORRES RONQUILLO F. ,

2014)

MICROCONTROLADOR LOGO: Este microcontrolador es utilizado para

viviendas y pequeños edificios en conjunto con el módulo de

comunicación con KNX, es utilizado también para grandes edificios.

Ilustración 11: Logo Basic y su ampliación

2.2.6.2. SISTEMA POR CORRIENTES PORTADORAS.

Los sistemas por corriente portadora llamados por sus siglas en inglés

como Power Line Carrier, PLC, se emplea el cableado eléctrico de 230v

de la vivienda para transmitir las señales domóticas, estas señales

utilizan un protocolo que lo emplea el sistema X10. En la figura 12

observamos la instalación de un sistema por corriente portadora que lo

comanda un controlador X10 todo instalado a un voltaje de 230v.

(TORRES RONQUILLO F. , 2014)



[31]

Ilustración 12: Estructura del Sistema X10 con un sistema de corriente portadora

2.2.6.3. SISTEMA CON BUS DE CAMPO.

En estos sistemas la comunicación se establece mediante un cable

específico (bus) que comunican a todos los nodos en la instalación,

proporcionando la alimentación eléctrica, la información se transmite por

paquetes llamados telegramas, los sistemas más utilizados en este



[32]

medio de transmisión son el KNX y el LOMWorks. En la figura 13

observamos un sistema de bus de campo distribuido utilizando el

sistema LOMWorks. (TORRES RONQUILLO F. , 2014)

Ilustración 13: Sistema Domotico con Bus de Campo

2.2.6.4. SISTEMAS INALÁMBRICOS.

En este sistema la comunicación es entre sí y no tienen la necesidad de

transmitir por cable ya que lo realizan inalámbricamente. Estos sistemas

utilizan ondas electromagnéticas de diversas frecuencias como las RF,

Infrarrojos (IR), los sistemas más utilizados son los X10 y el KNX

también pueden usar las ondas de RF como medio de transmisión. En la

figura 14 observamos un sistema domóticos inalámbrico donde el

sistema no requiere de cables para transmitir información. (TORRES

RONQUILLO F. , 2014)



[33]

Ilustración 14: Sistema Domotico Inalámbrico.

2.3. MARCO CONCEPTUAL.

2.3.1. ELEMENTOS DE UNA INSTALACIÓN DOMÓTICA.En una instalación domótica, el mando y la potencia están

conceptualmente separados:

Los circuitos de alimentación de los equipos finales están gestionados por

módulos de salida de varias vías.

Los órganos de mando están ligados a módulos de entrada de varias vías.

Los elementos están conectados a un bus, físicamente o mediante algún

sistema de transmisión inalámbrico que transmite informaciones y órdenes.



[34]

Ilustración 15: Automatización y Control del Hogar Digital

La elevada oferta de nuevos productos y aplicaciones, relacionados con el audio y

video, la voz y los datos, la automatización y control (iluminación, climatización,

gestión energética, creación de escenas, etc.) y la seguridad y las alarmas

(alarmas de intrusión, técnicas, médicas, control de accesos, etc.) ha conllevado a

la aparición de nuevas redes, que se añaden a las existentes en nuestros edificios

y viviendas (como son la red eléctrica, la red telefónica y la de TV). Estas nuevas

redes son la de automatización y control y la de Tecnologías de la Información.

Ilustración 16: Redes de una Instalación



[35]

2.3.2. RED DOMÓTICA.

La domótica es la instalación e integración de varias redes y dispositivos

electrónicos en el hogar, que permiten la automatización de actividades

cotidianas y el control local o remoto de la vivienda, o del edificio

inteligente. Para que todos estos dispositivos puedan trabajar de forma

conjunta, es necesario que estén conectados a través de una red interna,

red que generalmente se suele conocer por HAN (Home Area Network ).

Esta red, cableada o inalámbrica, se divide en tres tipos de redes, según el

tipo de dispositivos a interconectar y aplicaciones a ofrecer: la red de

control, la red de datos y la red multimedia. (MONMENEU MARTI, 2011)

Ilustración 17: La pasarela residencial une las redes internas con las externas.

Fuente: CASADOMO.

2.3.3. DISPOSITIVOS.

2.3.3.1. SENSOR.

Es el elemento físico que representa el órgano de entrada al sistema y

que realiza una función de conversión, transformando una variable física

medida (temperatura, presión...) en otra diferente que suele ser una

señal eléctrica. (MONMENEU MARTI, 2011). Se le denomina también

captador o detector. Existen dos tipos según la señal que transmiten:



[36]

Analógicos: transmiten señal continua, con valores dentro de un

rango mínimo y máximo: sensores de temperatura, luminosidad,

consumo eléctrico...

Digitales: transmiten únicamente un conjunto finito de valores, con

señales ON/OFF: sensores de presencio, movimiento y ruido, gas,

fuga de agua, rotura de ventanas.

2.3.3.2. PROCESADOR/CONTROLADOR.

Unidad del sistema capaz de recibir, procesar o tratar la información,

según programa o algoritmo preestablecido, y comunicarlo, cuando

procedo, o los actuadores correspondientes. Gracias a lo evolución de la

electrónica embarcada y embebida, algunos captadores y accionadores

han llegado a ser autónomos al incorporar la función del procesador. En

definitiva, es lo que caracteriza la arquitectura del sistema.

Reguladores físicos.

Microcontroladores.

Microprocesadores.

2.3.3.3. ACTUADOR/ ACCIONADOR.

Es el elemento que representa el órgano de salida del sistema y que

recibe las órdenes del procesador, actuando sobre los equipos

terminales (sirenas, válvulas, lámparas...). Existen tipos muy variados en

función de la actuación, como por ejemplo: relés, motores,

señalizadores. (MONMENEU MARTI, 2011)



[37]

Tabla 1: Tipos de sensores, sistemas de control y actuadores domóticos.

2.3.3.4. ELEMENTOS FINALES.

Son los elementos capaces de realizar la función esperada:

Que salga el agua caliente (válvula, grifo de agua caliente...).

Que se varíe el caudal del fluido que se controla (válvula...).

Que las persianas bajen o suban (motor...).

Que suene la alarma (sirena, timbre…).

Que se disponga de iluminación (lámpara...).



[38]

2.3.3.5. PASARELA.

Elemento de conexión entre diferentes redes de una vivienda o edificio

(control domótico, telefonía, televisión y tecnologías de la información) a

una red pública de datos, como por ejemplo Internet, efectuando, en su

caso, la adaptación y traducción entre diferentes protocolos. La red de

control domótico puede estar o no conectada a la pasarela residencial;

en el caso de que esté conectada, el nodo puede desempeñar también

las funciones de pasarela residencial. Permite el control local o remoto

de todos los dispositivos del edificio. (MONMENEU MARTI, 2011)

2.3.4. CARACTERISTICAS.

Los instrumentos domóticos vienen definidos por una terminología

unificada con el fin de que los fabricantes, los usuarios y los organismos o

entidades empleen el mismo lenguaje. (MONMENEU MARTI, 2011)

2.3.4.1. INTERVALO DE MEDIDA O RANGO (RANGE).

Es la capacidad de medir de manera exacta y precisa un abanico de

valores de la magnitud correspondiente. Idealmente, la variable debe

estar entre los valores 30 a 60% o 30 a 70% del rango.

2.3.4.2. ALCANCE (SPAN).

Es la diferencia algebraica entre los valores superior e inferior del rango

de medida del instrumento. (MONMENEU MARTI, 2011)



[39]

2.3.4.3. PRECISIÓN.

Es una indicación de la uniformidad de la medida, es decir, el grado de

dispersión de las medidas. El instrumento será más preciso cuanto

menor sea esta dispersión. El coste es proporcional a la precisión, es

decir, un instrumento muy preciso es caro. (MONMENEU MARTI, 2011)

2.3.4.4. EXACTITUD (ACCURACY).

Es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende o dar

lecturas próximas al verdadero valor de la magnitud medida; el

instrumento debe poder detectar el verdadero valor de la variable sin

errores sistemáticos. Sobre varios mediciones, la media de los errores

cometidos debe tender o cero. (MONMENEU MARTI, 2011)

2.3.4.5. ERROR.

Es la desviación que presentan las medidas prácticas de una variable

con relación o las medidas teóricas, como resultado de las

imperfecciones de los aparatos y de las variables parasitas que afectan

al proceso. (MONMENEU MARTI, 2011)

Error absoluto: Valor leído - Valor verdadero

El error relativo representa la calidad de la medida y es:

Error relativo: Error absoluto / Valor verdadero

2.3.4.6. INCERTIDUMBRE DE LA MEDIDA (UNCERTAINTY).

Es la dispersión de los valores que pueden ser atribuidos

razonablemente al verdadero valor de la magnitud medida.

(MONMENEU MARTI, 2011)



[40]

2.3.4.7. FIABILIDAD.

Medida de la probabilidad de que un instrumento continúe

comportándose dentro de límites especificados de error a lo largo de un

tiempo determinado y bajo condiciones determinadas.

2.3.4.8. RESOLUCIÓN.

Es la diferencia de valor más pequeña que el aparato puede distinguir.

No hay que confundirla con el número de dígitos que el instrumento

visualiza. (MONMENEU MARTI, 2011)

2.3.4.9. RUIDO.

Cualquier perturbación eléctrica o señal accidental no deseada que

modifica la transmisión, la indicación o el registro de los datos deseados.

2.3.4.10. SENSIBILIDAD.

Es el rango de medida más pequeño del instrumento.

2.3.4.11. TEMPERATURA DE SERVICIO.

Campo de temperaturas en el que se espera que trabaje el instrumento

dentro de los límites de error especificados. (MONMENEU MARTI, 2011)

2.3.4.12. VIDA ÚTIL DE SERVICIO.

Tiempo mínimo especificado durante el cual se espera que el

instrumento trabaje sin que se presenten cambios en su comportamiento

más allá de las tolerancias determinadas. (MONMENEU MARTI, 2011)



[41]

2.3.4.13. ZONA MUERTA.

Es la falta de respuesta del sensor ante cambios en el proceso, es decir,

el porcentaje de cambio de la variable para que el sensor lo detecte.

(MONMENEU MARTI, 2011)

2.3.4.14. CALIBRACIÓN.

Proceso mediante el cual se establece la relación entre la variable

medida y la señal de salida que produce el sensor. La calibración debe

poder efectuarse de manera sencilla y el sensor no debe precisar una

recalibración frecuente. (MONMENEU MARTI, 2011)

2.3.4.15. TIEMPO DE RESPUESTA O REPRODUCTIBILIDAD.

Tiempo necesario para que un sensor o un lazo de control respondan

completamente a un cambio en la señal de entrada. La constante de

tiempo es del 63,2% de dicho tiempo. (MONMENEU MARTI, 2011)

2.3.5. MEDIOS DE TRANSMISIÓN.

Para que los diferentes dispositivos de una red se comuniquen e

intercambien información entre sí, los medios que se utilizan principalmente

son:

Señales que se acoplan y transmiten por la instalación eléctrica de baja

tensión: corrientes portadoras.

Señales transmitidas por cables específicos: cables de pares

trenzados, paralelo, coaxial o fibra óptica.

Señales radiadas: ondas de infrarrojo, radiofrecuencia o ultrasonidos.



[42]

Un sistema domótico puede combinar varios de los sistemas anteriores.

(MONMENEU MARTI, 2011).

2.3.6. ARDUINO.

Arduino es una plataforma de prototipos electrónica de código abierto

(open – source) basada en hardware y software flexibles y fáciles de usar.

Está pensado e inspirado en artistas, diseñadores, y estudiantes de

computación o robótica y para cualquier interesado en crear objetos o

entornos interactivo, o simplemente por hobby. Arduino consta de una

placa principal de componentes eléctricos, donde se encuentran

conectados los controladores principales que gestionan los demás

complementos y circuitos ensamblados en la misma. (CHAVIRA CHAVIRA,

2013)

2.3.6.1. HARDWARE.

Arduino está constituido en el hardware por un micro controlador

principal llamado Atmel AVR de 8 bits (que es programable con un

lenguaje de alto nivel), presente en la mayoría de los modelos

de Arduino, encargado de realizar los procesos lógicos y matemáticos

dentro de la placa, además de controlar y gestionar los recursos de cada

uno de los componentes externos conectados a la misma. Consta

además de una amplia variedad de sensores eléctricos como cámaras

VGA, sensores de sonido, seguidores de línea, botones de control de

sensores, e incluso, otras placas de micro controladores que pueden

adaptarse fácilmente gracias a que Arduino cuenta con entradas de



[43]

pines analógicos y digitales para integrar estos componentes sin alterar

el diseño original de esta placa. (CHAVIRA CHAVIRA, 2013)

2.3.6.2. SOFTWARE.

Tiene una plataforma que combina esto con un lenguaje de

programación que sirve para controlar los distintos sensores que se

encuentran conectados a la placa, por medio de instrucciones y

parámetros que nosotros establecemos al conectar la placa a un

ordenador. Este lenguaje que opera dentro de Arduino se llama Wirirng,

basado en la plataforma Processing y primordialmente en el lenguaje de

programación C/C++. (CHAVIRA CHAVIRA, 2013)

2.3.6.3. TIPOS DE ARDUINO.

Arduino Duemilanove.

Arduino Mega.

Arduino Nano.

Arduino pro.

2.4. HIPÓTESIS.

2.4.1. HIPÓTESIS GENERAL.

Si, se diseña un sistema domotico con tecnología arduino para una

vivienda unifamiliar residencial proyectada en la ciudad de Juliaca.

Entonces se lograra conseguir los beneficios brindados por la domótica que

son: confort, eficiencia energética, comunicación, control y seguridad para

los domicilios y habitantes Juliaqueños, elevando la calidad de vida,



[44]

demostrando que la tecnología es una alternativa de solución a la mayoría

de los problemas cotidianos.

2.4.2. HIPÓTESIS ESPECÍFICOS.

2.4.2.1. H.E.1.

Si, se optimiza el rendimiento de la energía eléctrica usando un sistema


residencial proyectada en la ciudad de Juliaca; entonces se lograra

conseguir un ahorro económico a largo plazo, según sea el tipo de

instalación domótica, reduciendo los costos en energía. Todo esto

permitirá crear una cultura sostenible de gasto de energía eléctrica para

cada uno de los habitantes de Juliaca.

2.4.2.2. H.E.2.

Si, se selecciona los componentes de automatización a utilizar para un


residencial proyectada en la ciudad de Juliaca. Entonces se definirá

exactamente qué es lo que se necesita básicamente en cada domicilio,

según sea su estructura, permitiéndonos tener un conocimiento más

selectivo para el momento de realizar este tipo de instalaciones.

2.4.2.3. H.E.3.

Si, se calcula el costo de la implementación de un sistema domotico con

tecnología arduino para una vivienda unifamiliar residencial proyectada

en la ciudad de Juliaca. Entonces sabremos el presupuesto total

requerido para el tipo de vivienda requerida, dicho presupuesto será



[45]

base y referencia para el cálculo de instalaciones domóticas, que en un

futuro será ya una nueva fuente de negocio para los profesionales afines

de esta materia.

2.5. VARIABLES.

2.5.1. VARIABLES INDEPENDIENTES.

Sistema Domotico.

Tecnología Arduino.

2.5.2. VARIABLES DEPENDIENTES.

Vivienda Unifamiliar Proyectada.

Elementos de Automatización.

2.5.3. VARIABLES INTERVINIENTES.

Costos del diseño del sistema domotico

Instrumentos de medición

Asesoría especializada



[46]

CAPÍTULO III.

METODOLOGÍA



[47]

CAPITULO III: METODOLOGIA.

3.1. TIPO Y NIVEL DE INVESTIGACIÓN.

Es de tipo CUANTITATIVO, porque se procesara datos de la vivienda,

como es la potencia instalada, el número de habitantes en la vivienda, la

tensión nominal, etc.

Es de nivel EXPLORATORIO EVALUTIVA, porque en el presente borrador

buscamos conocer la mayor cantidad de información posible del tema y

seleccionar la que mejor se acomode a nuestras circunstancias en nuestra

ciudad de Juliaca.

3.2. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE LA INVESTIGACIÓN.

3.2.1. TÉCNICAS.

Búsqueda de información bibliográfica actualizada.

Búsqueda de componentes de automatización existentes en nuestro

mercado.

Selección y dimensionamiento de componentes para el sistema domotico.

3.2.2. INSTRUMENTOS.

Multi Testeador de conductores de redes UTP.

Protoboard.

Smartphone con sistema Android.

Reuter.



[48]

CAPÍTULO IV

DISEÑO DEL SISTEMA DOMOTICO.



[49]

CAPITULO IV: DISEÑO DEL SISTEMA DOMOTICO.

4.1. MEMORIA DESCRIPTIVA.

La vivienda unifamiliar residencial proyectada, está situado en el parque

Néstor Cáceres Velásquez, exactamente en el Jr. Trébol Nro. 242,

Urbanización la Florida de la ciudad de Juliaca.

Ilustración 18: Ubicación del terreno de la vivienda proyectada

La citada vivienda se encuentra situada en un terreno de 680m2 y consta de

2 plantas con una superficie en cada planta:

Primera planta superficie de 101,97 m2 incluido el garaje

Planta segunda, superficie de 70,60 m2

Con un total de 172,57 m2 de superficie.

TERRENO PROYECTADO

PARA LA VIVIENDA

UNIFAMILIAR



[50]

Ilustración 19: Primera planta de la casa proyectada



[51]

Ilustración 20: Segundo piso de la vivienda proyectada.

4.2. BASES LEGALES.

El presente proyecto se desarrolla basándose en los planos de arquitectura,

las estructuras y las disposiciones del Código Nacional de Electricidad y el

Reglamento Nacional de Construcciones. La selección de los conductores se

realizará tomando en cuenta:



[52]

La corriente de diseño será 1.25 veces la corriente obtenida por los cálculos

de acuerdo a las demandas respectivas.

La caída de tensión en la acometida será de 1%, como máximo.

La caída de tensión desde el medidor de energía eléctrica hasta el tablero

general o tablero de distribución no será mayor a 2.5%.

La caída de tensión desde los tableros hasta el punto más lejano será de

1.5%, como máximo. Se trabajó con un factor de potencia de 0.8 en

promedio.

4.3. PREVISION DE POTENCIA.

Los circuitos a tener en cuenta son los siguientes:

- C1 1: Circuito alumbrado planta baja

- C1 2: Circuito alumbrado planta primera

- C2 1: Circuito tomas de corriente uso general, planta baja

- C2 2: Circuito tomas de corriente uso general, planta primera

- C3 1: Circuito cocina y horno, planta baja

- C4 1: Circuito lavadora, lavavajillas y termo, planta baja

- C5 1: Circuito tomas de corriente baños y cocinas, planta baja

- C5 2: Reserva

- C6: Circuito tomas de corriente y motor puerta garaje

- C7: Circuito motor y punto de luz entrada a parcela

- C8: Circuito alumbrado exterior

- C9: Circuito piscina

- C10: Circuito alumbrado de emergencia

- C11: Circuito Arduino



[53]

La potencia a prever para los circuitos será la obtenida en el documento

Cálculos y se resume en la siguiente tabla:

Circ uit o Nº de

tomas

Potencia.

por toma

Factor

simultaneidad

Fs

Factor de

uti l ización

Fu

TOTAL

C1 1 15 200 0,75 0,5 1125

C1 2 12 200 0,75 0,5 900

C2 1 16 3450 0,2 0,25 2760

C2 2 18 3450 0,2 0,25 3105

C3 1 1 5400 0,5 0,75 2025

C4 1 2 3450 0,66 0,75 3415

C5 1 4 3450 0,4 0,5 2760

C5 2 3 3450 0,4 0,5 2070

C6 2

1

3450

250

0,2

0,5

0,25

0,3

345

37.5

C7 2 250 0,75 0,3 112.5

C8 16 75 0,75 0,3 270

C9 1 2000 0,8 0,3 480

C10 3 12 1 1 36

C11 1 72 1 1 72

TOTAL 19513 W

Tabla 2: Cuadro de cargas por circuito

La máxima caída de tensión admisible para cada uno de los circuitos interiores de

la vivienda será:

220 x 0.05 = 11V



[54]

C1 1: Circuito alumbrado planta baja

275,1

9.6*220*56

1125*66*2mmS

Tomaremos una sección de 2.5mm2. La intensidad que circula será:

A I 39.68.0*220

1125

C1 2: Circuito alumbrado planta primera

2

85.09.6*220*56

900*40*2mmS


A I 11.58.0*220

900

C2 1: Circuito tomas de corriente uso general, planta baja

266.2

9.6*220*56

2760*41*2mmS

Tomaremos una sección de 4mm2. La intensidad que circula será:

A I 68.158.0*230

2760

C2 2: Circuito tomas de corriente uso general, planta primera

211.2

9.6*220*56

3105*29*2mmS


A I 64.178.0*220

3105



[55]

C3 1: Circuito cocina y horno, planta baja

229.0

9.6*220*56

2025*6*2mmS


A I 5.118.0*220

2025

C4 1: Circuito lavadora, lavavajillas y termo, planta baja

2

48.09.6*220*56

3415*6*2mmS


A I 4.198.0*220

3415

C5 1: Circuito tomas de corriente baños y cocinas, planta baja

246.0

9.6*220*56

2760*7*2mmS


A I 69.158.0*220

2760

C5 2: Circuito tomas de corriente baños y cocinas, planta primera

268.0

9.6*220*56

2070*14*2mmS


A I 76.118.0*220

2070



[56]

C6: Circuito tomas de corriente y motor puerta garaje

214.0

9.6*220*56

5.382*16*2mmS

Tomaremos una sección de 2.5mm2 debido a recomendaciones del fabricante del

Motor. La intensidad que circula será:

A I 17.28.0*220

5.382

C7: Circuito motor y punto de luz entrada a parcela

237.0

9.6*220*56

5.112*140*2mmS


A I 64.08.0*220

5.112

C8: Circuito alumbrado exterior

208.1

9.6*220*56

270*170*2mmS


A I 53.18.0*220

270

C9: Circuito piscina

224.0

9.6*220*56

480*21*2mmS




[57]

A I 73.28.0*220

480

C10: Circuito alumbrado de emergencia

202.0

9.6*220*56

36*24*2mmS


A I 20.08.0*220

36

C11: Circuito Arduino

2001.0

9.6*220*56

72*1*2mmS

Tomaremos una sección de 2.5mm2. Por recomendación del fabricante el módulo

de alimentación Arduino estará alimentado con una sección de 2.5mm2. La

intensidad que circula será:

A I 40.08.0*220

72

4.4. CALCULO DE LAS INTENSIDADES DE CORTOCIRCUITO.

4.4.1. CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO EN EL CUADRO GENERAL.

La intensidad de cortocircuito (Icc) máxima en el cuadro será la

correspondiente al suministro máximo para la que la acometida y centro de

transformación del que se alimenta están diseñados. Por lo tanto, como

estos están en poder de la empresa suministradora, a ella le compete

facilitar los datos necesarios para calcular la intensidad de cortocircuito en

el cuadro.



[58]

Datos de partida:

Tensión de red: 380 V, 60Hz entre fases. 220V, 60Hz entre fase y neutro.

Longitud desde el transformador hasta el cuadro de contadores = 18m

Longitud del cuadro contadores hasta cuadro general vivienda = 140m

Tensión entre fases en vacío del secundario del transformador = U = 380 V.

Tensión en el primario del transformador = Vq = 13800 V

Potencia de cortocircuito (facilitada por ELECTRO PUNO) = Sq = 250 MVA

Potencia del transformador (facilitada por ELECTRO PUNO) = ST = 50 KVA

Tensión de cortocircuito del transformador = Ucc = 4%

Perdida de potencia en el transformador = 1100W = 2,2%

Resistencia de cable de cobre RV 1K de 35mm2 de sección = 0,554 /Km

Con las formulas anteriormente explicadas se tendrá:

Zq´= 640

ZT(1) = 128m

ZT(0) = 70,4m

ZL(1) = 87,43m

ZL(0) = 349,7m

De aquí y con la fórmula para el cortocircuito trifásico, se obtendrá la corriente

máxima de cortocircuito que será:

Icc máx. = I3 = 1,07 KA

Por lo tanto el poder de corte del interruptor general tendrá que ser mayor de 1,07

KA, al tratarse del interruptor general de cabecera , se colocara un Interruptor

Magnetotérmico de corte omnipolar de 63 A, con un poder de corte de 10KA. Con

la formula anteriormente citada del cortocircuito monofásico se obtendrá la

corriente mínima de cortocircuito:



[59]

Icc min = I1 = 0,51 KA

De aquí se seleccionará la curva de disparo del Magnetotérmico, que será la

correspondiente para cable con receptores normales en los que la intensidad

estará entre 5 y 10 veces la intensidad nominal, para lo que corresponde la curva

de disparo de tipo C.

4.4.2. PROTECCIÓN CONTRA SOBRECARGAS Y CORTOCIRCUITOS.

Se tendrán en cuenta los siguientes circuitos interiores de la instalación:

C1 1: Circuito alumbrado planta baja: Se eligen conductores de cobre

unipolares 2 x 2,5mm2 + Conductor de tierra, todos ellos del tipo H 0,7V

Datos:

- L = 66m - S = 2,5mm2

- Iu = Intensidad de utilización = 6,11A

- R cable = 7,98 /Km.

- Zq´= 640

- ZT(1) = 128m

- ZT(0) = 70,4m

- ZL(1) (hasta cabecera)= 87,43m


- ZL(1) (línea)= 529,30m - ZL(0) (línea)= 2117,22m

- Icc máx. = I3 = 1,07 KA - Icc min = I1 = 0,1 KA

Se tomará una protección térmica mediante un Interruptor Magnetotérmico

bipolar de 10A, con un poder de corte de 6kA, curva de disparo “C”

C1 2: Circuito alumbrado planta primera: Se eligen conductores de

cobre unipolares 2 x 1.5mm2 + Conductor de tierra, todos ellos del tipo H

0,7V K. Datos:

- L = 40m - S = 1,5mm2



[60]

- Iu = Intensidad de utilización = 4,89ª

- R cable = 13,3 /Km.

- Zq´= 640

- ZT(1) = 128m

- ZT(0) = 70,4m



- ZL(1) (línea)= 534,65m

- ZL(0) (línea)= 2138,61m

- Icc máx. = I3 = 1,07 KA

- Icc min = I1 = 0,099 KA


bipolar de 10A, con un poder de corte de 6kA, curva de disparo “B”

C2 1: Circuito tomas de corriente uso general, planta baja: Se eligen

conductores de cobre unipolares 2 x 4mm2 + Conductor de tierra, todos

ellos del tipo H 0,7V K. Datos:

- L = 41m - S = 4mm2

- Iu = Intensidad de utilización = 15ª

- R cable 4mm2 = 4,95 /Km.

- Zq´= 640

- ZT(1) = 128m

- ZT(0) = 70,4m



- ZL(1) (línea)= 203,96m

- ZL(0) (línea)= 815,84m

- Icc máx. = I3 = 1,07 KA

- Icc min = I1 = 0,198 KA



C2 2: Circuito tomas de corriente uso general, planta primera: Se

eligen conductores de cobre unipolares 2 x 2.5mm2 + Conductor de

tierra, todos ellos del tipo H 0,7V K. Datos:



[61]

- L = 29m - S = 2.5mm2


- R cable = 7,98 /Km.

- Zq´= 640

- ZT(1) = 128m

- ZT(0) = 70.4m



- ZL(1) (línea)= 232,57m

- ZL(0) (línea)= 930,29m

- Icc máx. = I3 = 1,07 KA

- Icc min = I1 = 0,182 KA



C3 1: Circuito cocina y horno, planta baja: Se eligen conductores de

cobre unipolares 2 x 6mm2 + Conductor de tierra, todos ellos del tipo H

0,7V K. Datos:

- L = 6m - S = 6mm2


- R cable 6mm2 = 3,3 /Km.

- Zq´= 640

- ZT(1) = 128m

- ZT(0) = 70,4m



- ZL(1) (línea)= 19,89m

- ZL(0) (línea)= 79,59m

- Icc máx. = I3 = 1,07 KA

- Icc min = I1 = 0,447 KA





[62]

C4 1: Circuito lavadora, lavavajillas y termo, planta baja: Se eligen

conductores de cobre unipolares 2 x 4mm2 + Conductor de tierra, todos

ellos del tipo H 0,7V K. Datos:

- L = 6m - S = 4mm2


- R cable 4mm2 = 4,95 /Km.

- Zq´= 640

- ZT(1) = 128m

- ZT(0) = 70,4m



- ZL(1) (línea)= 29,84m

- ZL(0) (línea)= 119,39m

- Icc máx. = I3 = 1,07 KA

- Icc min = I1 = 0,419 KA



C5 1: Circuito tomas de corriente baños y cocinas, planta baja: Se

eligen conductores de cobre unipolares 2 x 2,5mm2 + Conductor de


- L = 7m - S = 2,5mm2


- R cable = 7,98 /Km.

- Zq´= 640

- ZT(1) = 128m

- ZT(0) = 70,4m



- ZL(1) (línea)= 56,13m

- ZL(0) (línea)= 224,55m

- Icc máx. = I3 = 1,07 KA

- Icc min = I1 = 0,358 KA



[63]



C5 2: Circuito tomas de corriente baños y cocinas, planta primera:

Se eligen conductores de cobre unipolares 2 x 2,5mm2 + Conductor de


- L = 14m - S = 2,5mm2


- R cable = 7,98 /Km.

- Zq´= 640

- ZT(1) = 128m

- ZT(0) = 70,4m



- ZL(1) (línea)= 112,27m

- ZL(0) (línea)= 449,10m

- Icc máx. = I3 = 1,07 KA

- Icc min = I1 = 0,274 KA



C6: Circuito tomas de corriente y motor puerta garaje: Se eligen

conductores de cobre unipolares 2 x 2,5mm2 + Conductor de tierra,

todos ellos del tipo H 0,7V K. Datos:

- L = 16m - S = 2,5mm2


- R cable = 7,98 /Km.

- Zq´= 640

- ZT(1) = 128m

- ZT(0) = 70,4m



- ZL(1) (línea)= 128,31m - ZL(0) (línea)= 513,26m



[64]

- Icc máx. = I3 = 1,07 KA - Icc min = I1 = 0,257 KA



C7: Circuito motor y punto de luz entrada a parcela: Se eligen

conductores de cobre unipolares 2 x 2,5mm2 + Conductor de tierra,

todos ellos del tipo RV 0,7/1 kV. Datos:

- L = 140m - S = 2,5mm2


- R cable = 7,98 /Km.

- Zq´= 640

- ZT(1) = 128m

- ZT(0) = 70,4m



- ZL(1) (línea)= 1122,77m

- ZL(0) (línea)= 4491,08m

- Icc máx. = I3 = 1,07 KA

- Icc min = I1 = 0,052 KA



C8: Circuito alumbrado exterior: Se eligen conductores de cobre

unipolares 2 x 2,5mm2 + Conductor de tierra, todos ellos del tipo RV

0,7/1 kV. Datos: - L = 170m - S = 2,5mm2


- R cable = 7,98 /Km.

- Zq´= 640

- ZT(1) = 128m

- ZT(0) = 70,4m





[65]

- ZL(1) (línea)= 1363,36m

- ZL(0) (línea)= 5453,46m

- Icc máx. = I3 = 1,07 KA

- Icc min = I1 = 0,044 KA



C9: Circuito piscina: Se eligen conductores de cobre unipolares 2 x

2,5mm2 + Conductor de tierra, todos ellos del tipo RV 0,7/1 kV. Datos:

- L = 21m - S = 2,5mm2


- R cable = 7,98 /Km.

- Zq´= 640

- ZT(1) = 128m

- ZT(0) = 70,4m



- ZL(1) (línea)= 168,41m

- ZL(0) (línea)= 673,66m

- Icc máx. = I3 = 1,07 KA

- Icc min = I1 = 0,222 KA



C10: Circuito Alumbrado de emergencia: Se eligen conductores de

cobre unipolares 2 x 1,5mm2, todos ellos del tipo RV 0,7/1 kV. Datos:

-

L = 24m-

S = 1,5mm2


- R cable 1,5mm2 = 13,3

/Km.

- Zq´= 640

- ZT(1) = 128m

- ZT(0) = 70,4m





[66]

- ZL(1) (línea)= 320,79m

- ZL(0) (línea)= 1283,16m

- Icc máx. = I3 = 1,07 KA

- Icc min = I1 = 0,146 KA



C11: Circuito Arduino: Se eligen conductores de cobre unipolares 2 x

2,5mm2 + Conductor de tierra, todos ellos del tipo RV 0,7/1 kV. Se

tomará una protección térmica mediante un Interruptor Magnetotérmico

bipolar de 10A, con un poder de corte de 6kA, curva de disparo “C”, tal y

como aparece reflejado en el manual de instalación Arduino

4.4.3. PROTECCIÓN CONTRA CONTACTOS INDIRECTOS.

Mediante el sistema de puesta a tierra de las masas y dispositivos de corte

por intensidad de defecto de alta y media sensibilidad, de las

características indicadas en los esquemas unifilares. Para ello se colocaran

4 Interruptores diferenciales de las mismas características para proteger los

circuitos tal y como aparece en el diagrama unifilar. Las características de

estos serán: interruptores diferenciales bipolares de alta sensibilidad 30mA,

adecuados para los circuitos de las viviendas, con una intensidad nominal

de 40A, aptos para la protección de las personas y animales contra los

contactos directos e indirectos en ambiente buen conductor.

4.4.4. PROTECCIÓN CONTRA LOS CONTACTOS DIRECTOS.

Mediante alejamiento de las partes activas del alcance de las personas e

instalaciones de los conductores en el interior de los tubos. Todos los

elementos de mando y protección, se ubicaran en el interior de armarios o

cajas, que estarán puestos a tierra en el caso de ser metálicos.



[67]

4.4.5. PROTECCIÓN CONTRA SOBRETENSIONES.

Los limitadores de sobre tensión protegen los equipos eléctricos y

electrónicos contra las sobretensiones transitorias, principalmente de

origen atmosférico, pero también las engendradas por las conmutaciones

de transformadores, de motores o debidas a variaciones bruscas de carga.

Estas sobretensiones pueden provocar el deterioro de los equipos

eléctricos y la destrucción de los componentes electrónicos de los

receptores. Los limitadores de sobretensión están especialmente

recomendados en zonas y lugares expuestos a los riesgos del rayo, para

proteger receptores sensibles y costosos tales como televisores, lavadoras,

cadenas Hi-Fi, ordenadores, etc. La elección del limitador de sobretensión

se efectuara según estos 2 criterios:

- La exposición del edificio a los riesgos del rayo, según la zona

geográfica donde nos encontremos y si se trata de terreno urbano o

rural. En este caso se trata de terreno rural en zona altamente

expuesta.

- La sensibilidad y el valor del lugar a proteger. Los materiales a proteger

en esta vivienda serian todos los posibles: desde los poco sensibles

como elementos de mando y protección a los muy sensibles como

ordenadores y módems.

Teniendo en cuenta todo lo anterior se colocara un limitador de

sobretensión 3 fases más neutro SP 465R de la marca HAGER. Con una

intensidad máxima de corte de 65kA. Con indicador de reserva de

protección y tele señalización.



[68]

4.5. TABLERO GENERAL.

Ilustración 21: Diagrama unifilar del Tablero General.

4.6. CALCULO DE LOS MÓDULOS ARDUINO.

4.6.1. NÚMERO DE MÓDULOS DE ENTRADAS.

Se contabiliza el número de componentes de entrada, es decir, pulsadores

operativos, termostatos, sensores PIR, etc. Se seleccionan módulos de

entradas de 24V c.c. o 220V c.a. Tomaremos módulos de entradas de 24V

c.c. y módulos de entradas de 230V c.a. El número de entradas de 24V c.c.

se determina dividiendo el número de entradas por 16 y redondeándolo al

entero superior. El número de entradas de 220V c.a. se determina

dividiendo el número de entradas por 8 y redondeándolo al entero superior.

DESCRIPCIÓN UNIDADES Nº DE

ENTRADAS

24V 220V

Pulsadores simples luces 39 39 39

Pulsadores dobles toldo 1 2 2

Detectores/sensores 21 21 19 2

Termostatos 3 3 3

Botonera multifuncional 1 6 6

Final de carrera 1 1 1

TOTAL 66 6Tabla 3: Numero de módulos de entrada.



[69]

Habrá un total de 66 entradas de 24V c.c. para lo que corresponden un

total de 5 Módulos de Entradas 24V c.c. Habrá un total de 6 entradas de

220V c.a. para lo que corresponde un Módulo de Entradas 220V c.a.

4.6.2. NÚMERO DE MÓDULOS DE SALIDA.

Se contabiliza el número de componentes de salidas, es decir, circuitos de

luz, aparatos de calefacción eléctrica, ventiladores, etc. Se seleccionaran

módulos de 24V c.c y de 220V c.a. El número de módulos se determina

dividiendo el número de salidas por 8 y redondeándolo al entero superior.

DESCRIPCIÓN Nº 24V 220V

Circuitos de luz 23 23

Toldos 2 2

Electroválvulas 6 6

Timbre/Sirena 2 2

Bombas calefacción 3 3

Llamada desde Modém 1 1

Conexión/Desconexión depuradora 1 1

Total 9 29

Tabla 4: Numero de módulos de salida

Habrá 9 salidas de 24V c.c lo que corresponde 2 Módulos de Salidas 24V

c.c. Habrá 29 salidas de 220V c.a. lo que correspondería 4 módulos pero

se colocaran 5 módulos de Salidas 220V c.a. para hacer la más sencilla la

separación de circuitos y dejar un margen de salidas libres en previsión de

un posible aumento ya que estas son las salidas mas comúnmente

utilizadas.



[70]

4.6.3. DIMENSIÓN DEL MÓDULO DE CONTROL.

El Modulo de control Arduino admite 128 entradas y 128 salidas por lo tanto

será suficiente con un único módulo de control., ya que se cuenta en la

instalación con 63 entradas y 31 salidas.

4.6.4. DIMENSIÓN DEL MÓDULO DE ALIMENTACIÓN.

Para la determinación del módulo de alimentación se utilizara la siguiente

tabla:

CONSUMIDOR CADAMODULO (W)

NºMÓDULOS

TOTAL

Controlador 0,72 1 0,72

Módulo de entrada 0,12 6 0,72

Módulo de salidas 230V c.a. 3,6 5 18

Módulo de salidas 24V c.c. 0,24 2 0,48

Módulo de Modem 1,2 1 1,2

Módulo de Temporizadores 0,96 1 0,96TOTAL 22,08

Tabla 5: Dimensión del módulo de alimentación

Se colocara un único módulo de alimentación de 72W Arduino 81025-39.

4.6.5. PUESTA A TIERRA.

4.6.5.1. CÁLCULO DE RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA.

Dada la naturaleza del terreno (margas y arcilla compactada) se hallará

la resistividad del terreno de una forma aproximada.

= 200 x m

4.6.5.2. CALCULO DE RESISTENCIA DE TIERRA DE LA ELECTRODO.

Según la tabla III de la instrucción CNE tenemos que

- L= longitud del electrodo =1,5m



[71]

- Relectrodo = / L = 200/1,5 = 133,33

- D= diámetro del electrodo = 14mm

- = Resistividad del terreno.

4.6.5.3. RESISTENCIA EQUIVALENTE DE LOS ELECTRODOS.

Se sabe que la resistencia equivalente a un grupo de electrodos es

inversamente proporcional al número de estas, aunque esto en la

práctica no sea rigurosamente cierto, se considerara así.

- Requivalente = Relectrodo / N

- N = número de picas

En nuestro caso se colocarán 4 picas situadas conforme al CNE

situadas en los vértices del perímetro formado por el conductor

enterrado en los cimientos del edificio, como se puede observar en los

planos adjuntos al proyecto.

- Requivalente = Rpica / N = 133,33 / 4 = 33,33

4.6.5.4. RESISTENCIA DE TIERRA DEL CONDUCTOR DE CU ENTERRADO.

En el fondo de las zanjas de cimentación del edificio y de las zanjas de

canalizaciones se enterraran un conductor de cobre desnudo de 35mm2

de sección, el conductor se conectará a la estructura metálica de las

zapatas de hormigón del edificio e irá enterrado a una profundidad

mínima de 50Cm (CNE UTILIZACION). Por la tabla III se tiene que:

- Rpuesta a tierra = 2 x / L = 1,48

- L= longitud del conductor en metros = 270m.



[72]

4.6.5.5. RESISTENCIA A TIERRA TOTAL DE LA INSTALACIÓN.

- Rtotal = (Rpica x Rconductor ) / (Rpica + Rconductor ) = 1,46

Dado que la resistencia de tierra lograda es menor que la mínima exigida

por el reglamento, se tomará por buena la instalación realizada.

4.6.5.6. LÍNEA DE ENLACE CON TIERRA.

Son las líneas que enlazan la tierra del edificio con las líneas principales

de tierra y sus derivaciones, en este caso existirá una línea de enlace,

será la que une el cuadro general con la tierra del edificio. El conductor

de enlace con tierra será de cobre de 35mm2 de sección y deberá

poseer un alto poder de fusión.



[73]

CAPÍTULO V.

SELECCIÓN DE COMPONENTES.



[74]

CAPITULO V: SELECCIÓN DE COMPONENTES PARA LA

AUTOMATIZACIÓN.

5.1. CARACTERISTICAS DE ARDUINO.

5.1.1. HARDWARE.En el proyecto se han utilizado las placas Arduino Uno y Seeeduino que

describiremos a continuación.

5.1.1.1. ARDUINO UNO.

Es el último modelo diseñado y distribuido por la comunidad Arduino. La

placa tiene un tamaño de 75x53mm. Su unidad de procesamiento

consiste en un microcontrolador ATmega328. Puede ser alimentada

mediante USB o alimentación externa y contiene pines tanto analógicos

como digitales. La tabla siguiente resume sus componentes:

Tabla 6: Características del Arduino Uno.



[75]

Ilustración 22: Elementos de la placa Arduino Uno. 5.1.2. SOFTWARE.

La plataforma Arduino tiene un lenguaje propio que está basado en C/C++

y por ello soporta las funciones del estándar C y algunas de C++. Sin

embargo, es posible utilizar otros lenguajes de programación y aplicaciones

populares en Arduino como Java, Processing, Python, Mathematica,

Matlab, Perl, Visual Basic, etc. Esto es posible debido a que Arduino se

comunica mediante la transmisión de datos en formato serie que es algo

que la mayoría de los lenguajes anteriormente citados soportan. Para los

que no soportan el formato serie de forma nativa, es posible utilizar

software intermediario que traduzca los mensajes enviados por ambas

partes para permitir una comunicación fluida.



[76]

Ilustración 23: Interfaz del software Arduino.

5.1.3. DISPOSITIVOS ACOPABLES A ARDUINO.

Los dispositivos estarán conectados mediante cables o directamente

acoplados a la placa Arduino. Algunos de ellos disponen de librerías que

deberemos adjuntar al programa para poder usar las utilidades que

contengan. Para ello añadiremos la carpeta de la librería en la carpeta

libraries del entorno de desarrollo de Arduino.

Al principio del código del sketch incluiremos la librería con la línea:

#include <nombreLibreria.h>. Para utilizar los métodos de sensores y

actuadores digitales debemos tener en cuenta que solo tenemos dos

posibles valores, HIGH representa el nivel alto y LOW el nivel bajo.

En el caso de los analógicos su uso es levemente más complejo pero

también más configurable ya que tiene que leerse/escribir un voltaje de 0 a



[77]

5 voltios que se representa en 10 bits (lectura) o en 8 bits (escritura), es

decir la tensión puede tener 1024 (lectura) o 256 (escritura) valores

distintos. Más adelante se hará un ejemplo con un termistor.

5.1.3.1. SENSORES.

MÓDULO DE GAS: El detector de gas hace que la vivienda gane en

seguridad si cuando detecta un nivel alto de gas (lectura HIGH) el

sistema avisa a la persona. Sería importante que el sistema pudiera

desconectar la mayor parte de red eléctrica posible de la vivienda.

Ilustración 24: Sensor de Gas.

Módulo PIR: Elemento que interviene en la seguridad cuando no hay

nadie en casa es un detector de movimiento. En caso de detectar

suficiente movimiento se leerá un nivel alto. También se puede utilizar

para el confort del ser humano. En caso de detectar movimiento en la

habitación encender por ejemplo las luces o la calefacción,

dependiendo también de la lectura responsable de los dos casos.

Ilustración 25: Sensor de movimiento.



[78]

MÓDULO DE LUZ: Este dispositivo es capaz de detectar el nivel de

intensidad de luz que hay en la habitación de forma analógica. El

sistema leerá el voltaje y en caso de detectar un nivel bajo de luz

podría encender las luces de la habitación siempre y cuando se

detecte movimiento.

Ilustración 26: Sensor de Luz.

MÓDULO DE HUMEDAD (Y TEMPERATURA): El módulo de la

ilustración corresponde a un DHT11 capaz de representar

digitalmente la humedad ambiental medida en % además de la

temperatura en Cº. Tiene una precisión decimal y dispone de su

propia librería que contiene los métodos para recoger sus mediciones.

Este módulo es interesante colocarlo en la zona externa de la casa.

Ilustración 27: Sensor de Humedad y Temperatura DHT11

MÓDULO DE TEMPERATURA: En caso de utilizar calefacción o aire

acondicionado el sensor de temperatura puede ayudar a reducir el

coste de la factura de la luz y acomodar un poco más al ser humano.



[79]

Cuando se detecte cierto umbral de temperatura podría

apagarse/encender o modificar la potencia de la calefacción. La

ilustración 28 muestra un termistor analógico, es decir, un sensor

resistivo de temperatura. Su funcionamiento se basa en la variación

de la resistividad que presenta un semiconductor con la temperatura.

Ilustración 28: Sensor de temperatura

5.1.3.2. ACTUADORES.

MÓDULO RELÉ: Funciona como un interruptor controlado por un

circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un

electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que

permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes. Este

tipo de módulos permite activar actuadores como por ejemplo el de

una persiana, la puerta del garaje o el de una bombilla.

Ilustración 29: Relé.



[80]

5.1.3.3. INTERFACES.

MÓDULO LED: La función de este dispositivo es avisar mediante un

diodo emisor de luz la ocurrencia de un evento que puede requerir su

atención. Pueden utilizarse de forma digital (encendido/apagado) o de

forma analógica si se quiere variar la intensidad de la luz.

Ilustración 30: Led.

MÓDULO TIMBRE: Este elemento es capaz de producir sonidos.

Módulo interesante para avisar al ser humano sobre un problema

grave en la vivienda dado que la sensibilidad auditiva es mayor que la

visual.

Ilustración 31: Timbre.

MÓDULO PULSABLE: Para poder comunicarnos con el sistema y

crear eventos podemos utilizar teclados o botones. Por ejemplo la

función de un botón presionado al salir de casa podría ser apagar

luces, calefacción y activar el sistema de seguridad.



[81]

Ilustración 32: Teclado y botón.

MÓDULO VISUALIZADOR: Con él podremos conocer la situación de

la vivienda y de la ocurrencia de eventos que nos envíe el sistema en

forma de texto sobre una pantalla.

Ilustración 33: Pantalla LCD

5.1.3.4. COMUNICADORES.

Esta parte abarca el conjunto de elementos que permiten la

comunicación entre distintas placas Arduino y el servidor o incluso con

electrodomésticos del hogar. El medio por el que circula la información

puede ser por aire (modulación de ondas electromagnéticas) o físico (por

cable) teniendo sus ventajas e inconvenientes.

MÓDULO INFRARROJO: Este tipo de comunicación consigue tener

menos interferencias debido a la mayor frecuencia del espectro

electromagnético en la que trabaja. Durante el proyecto se ha

trabajado con los dispositivos de la ilustración 22 a la vez de con un



[82]

mando que envía códigos al pulsar un botón y mediante el cual

podemos crear eventos. Han sido utilizadas dos librerías, la NECIRrcv

que consigue descodificar la secuencia que envía el módulo emisor

utilizando el protocolo NEC y la IRremote que consigue descodificar

hasta cuatro tipos de protocolos distintos, NEC, Sony, RC5 y RC6

(estos dos últimos de la marca Philips). Esto se consigue porque cada

protocolo utiliza una composición del mensaje distinta. Por ejemplo el

protocolo NEC utiliza 24 bits por mensaje (o 6 números en

hexadecimal) mientras que el de Sony solo necesita 12bits (o 3

números en hexadecimal) pero requiere una ráfaga de 3 mensajes

seguidos en un corto espacio temporal para que el receptor acepte

dicho mensaje (aunque luego esto a veces no se cumpla).

Ilustración 34: Emisor y receptor de infrarrojos.

5.1.3.5. SERVIDOR.

Es el órgano principal del sistema y va a ser el encargado de que el

usuario pueda controlar los distintos elementos del hogar resolviendo

sus peticiones. Apoyándonos en el servidor y en otros dispositivos

podríamos controlar el sistema incluso fuera de casa, por ejemplo desde

el móvil utilizando una aplicación, enviando un mensaje de texto o

simplemente desde un navegador de internet. Es nuestro caso

usaremos una placa Arduino como servidor.



[83]

Ilustración 35: Placa Arduino

5.1.3.6. SELECCIÓN DE LA ARQUITECTURA DE COMUNICACIÓN.

Una vez conocido como funciona Arduino y los distintos dispositivos que

nos pueden ayudar a construir el sistema domótico debemos abordar la

distribución de las placas y cómo va a ser estructurada su comunicación.

CENTRALIZADA: Este tipo de arquitectura va a tener instalada toda

la lógica del sistema en el servidor que va a actuar como maestro. El

resto de placas serán esclavas, es decir su programa solo va a

conocer la ejecución de órdenes y la comunicación entre placas.

Ilustración 36: Esquema de la arquitectura centralizada.



[84]

Ilustración 37: Función del servidor en la arquitectura centralizada.



[85]

CAPÍTULO VI

ANÁLISIS DE RESULTADOS



[86]

CAPITULO VI: ANALISIS DE LOS RESULTADOS.

6.1. MONTAJE.

Se ha escogido una arquitectura de comunicación centralizada en el que el

órgano central, es decir el servidor, es una placa Arduino en vez de un PC.

El porqué de esta decisión es que pensamos que la placa tiene las

características necesarias para que cumpla con garantía el funcionamiento

del sistema. Disponemos de dos placas la Arduino Uno y la Seeeduino con

lo cual resulta más fácil hacer la elección de cual actuará como servidor,

esto es la placa Uno dado que tiene más capacidad de procesamiento.

Simularemos que cada una de ellas está en una habitación distinta. El

servidor en el recibidor dado que es la primera placa que vemos al entrar y

la última al salir de la vivienda y por ello tendrá la capacidad de gestionar

eventos a la otra habitación. La Seeeduino recibirá por ejemplo el nombre

de comedor. Como elementos acoplables hemos escogido un Ethernet

Shield que instalaremos en la placa servidor y conectaremos al router con

un cable RJ45. Esto nos permitirá comunicarnos con el sistema desde

cualquier dispositivo conectado a la red local del router.

Otro método de comunicación utilizado es el puerto serie. Deberemos tener

el puerto serie del recibidor conectado directamente con un PC (mediante

USB) desde el cual podremos hablar con el sistema y a la vez alimentarlo.

También hay un puerto serie dedicado para las comunicaciones entre el

recibidor y el comedor. Para crear este puerto serie se han reservado los

pines 2 y 3 del recibidor para recibir y transmitir respectivamente mediante

los cables. Por el lado del comedor hemos utilizado los pines reservados

por defecto, es decir, los pines 0 y 1. Es importante tener en cuenta que el

pin de transmitir de una placa debe ir conectado al pin de recibir de la otra



[87]

y viceversa. La placa del comedor puede ser alimentada de distintas

formas pero se ha escogido aprovechar la que genera el USB del recibidor.

Debemos conectar el pin GND de ambas placas entre sí, además del pin

de +5V. En caso de querer alimentar la placa del comedor mediante USB

deberemos modificar el código del programa para que no utilice los pines 0

y 1.

6.2. EVALUACION DEL DISEÑO DEL SISTEMA DOMOTICO.

Esto lo haremos con la ayuda de una calculadora de la empresa CEDOM,

quienes son especialistas en instalaciones domóticas en España, los

cuales nos calificaron de la siguiente manera:

- NIVEL 1(MINIMO). La suma de los pesos ponderados de los

dispositivos incluidos en la instalación domótica debe ser como mínimo

de 13, siempre que a su vez cubra al menos 3 aplicaciones domóticas.

Es decir, estos 13 puntos deben conseguirse con dispositivos repartidos

entre, al menos, 3 aplicaciones distintas que se distinguen por tener

diferente color en la tabla. No conseguiría el nivel mínimo de

domotización una instalación que alcanza una puntuación de 13 pero

que sólo tiene instalados dispositivos de climatización y de control de

persianas; necesitaría tener dispositivos instalados en una tercera

aplicación como puede ser el video portero. (A. CEDOM

CORPORACION, 2015)

- NIVEL 2 (INTERMEDIO). Son instalaciones con un nivel medio de

dispositivos y/o aplicaciones domóticas. En este caso la suma de

puntos debe ser de 30 como mínimo, siempre que se cubran al menos 3

aplicaciones. (A. CEDOM CORPORACION, 2015)



[88]

- NIVEL 3 (EXCELENTE). Son instalaciones con un nivel alto de

dispositivos y/o aplicaciones domóticas. En este caso la suma de

puntos debe ser de 45 como mínimo, siempre que se repartan en al

menos 6 aplicaciones. (A. CEDOM CORPORACION, 2015)

Tabla de Niveles de Domotización

Dispositivos Nº de dispositivos o condición

Detectores de presencia

Ninguno

2

1 cada 20 m2

1 por estancia

Teclado codificado, llave electrónica, oequivalente. Ninguno

1

Sirena interior No

Si

Contactos de ventana y/o impactos

No

En puntos de fácil acceso

En todas las ventanas

Sistema de mantenimiento de alimentaciónen caso de fallo de suministro eléctrico

No

Si

Módulo de habla/escucha, destinado a laescucha en caso de alarma*También se admite cualquier tipo decontrol que permita conocer si realmenteexiste un intruso (cámaras web...)

No

Si

Sistema conectable con central de alarmasNo

Si

Suma Parcial Alarma de intrusión 9

Detectores de inundación necesarios enzonas húmedas (baños, cocina, lavadero,garaje)

No

Los necesarios 1)

Electro válvula de corte agua coninstalación para “bypass” manual. No

Las necesarias 1)

Detectores de concentraciones de gasbutano y/o natural en zonas donde seprevea que habrá elementos que funcionencon gas

No

Los necesarios 1)

Electro válvula de corte gas con instalaciónpara “bypass” manual

No

Las necesarias1)



[89]

Detector de incendios

No

1 en cocina.

1 cada 30 m2

En todas las estancias

Suma Parcial Alarmas técnicas 3

Simulación de presencia

No

Relacionada con las persianasmotorizadas o con puntos de luz.

Relacionada con persianas motorizadasy con puntos de luz

Suma Parcial Simulación de presencia 2

Video portero

No

Si

Suma Parcial Video portero 0

Control de persianasNo

Todas las de superficie superior a 2m2

Todas

Suma Parcial Control de persianas 0

Regulación lumínica con control de escenasNo

en dependencias dedicadas al ocio

En salón y dormitorios

En jardín o grandes terrazas medianteinterruptor crepuscular o interruptorhorario astronómico

No

Si

Conexión/desconexión general deiluminación

No

Un acceso

Todos los accesos

Control de puntos de luz y tomas decorriente más significativas No

50% puntos luz

80% puntos luz + 20% tomascorriente

Suma Parcial Control de iluminación 3

Crono termostato

No

1 en salón

zonificando la vivienda en un mínimo

de dos zonas

Varios cronotermostatos, zonificando



[90]

la vivienda por estancias

Suma Parcial Control de clima 0

Posibilidad de realizar programacioneshorarias sobre los equipos controlados

No

Si

Gestor energético

No

Si

Suma Parcial Programaciones 4

Consola o equivalente

No

Si

Control telefónico bidireccional No

Si

Interacción mediante SMS

Equipo para control a través de internet,WAP o equivalente

No

Si

Suma Parcial Interfaz usuario 1

Dispositivos conectables a empresassuministradoras a través de redes decomunicación

0

1

2

3 o más

Suma Parcial Dispositivos conectablesa empresas suministradoras

0

Tomas SAT y Tomas MultimediaNo

3 tomas satélite + 3 tomas multimedia

3 tomas satélite +1 toma multimediaen todas las estancias, incluido terraza

Punto de acceso inalámbrico

No

Wi-Fi

Suma Parcial Red Multimedia 1

SUMA TOTAL 23

Número de aplicaciones domóticascubiertas2)

Tabla 7: Evaluación del nivel de Domotización.

FUENTE: (A. CEDOM CORPORACION, 2015)

Concluimos que el nivel de nuestro diseño de sistema domotico es de 23,

lo cual hace que estemos en el nivel 1, pero cercanos al nivel 2, nos falta

cubrir 10 puntos más para poder llegar a ese nivel de domotización.



[91]

CAPÍTULO VII.

ANÁLISIS ECONÓMICO.



[92]

CAPITULO VII: ANÁLISIS ECONÓMICO.

7.1. PRESUPUESTO TENTATIVO DEL DISEÑO SEL SISTEMA DOMOTICOCON TECNOLOGIA ARDUINO.



[93]



[94]

CONCLUSIONES.

Este proyecto nos da la oportunidad de aprender mucho sobre el mundo de la

domótica y un poco de electrónica general.

Se ha podido demostrar que es posible instalar un sistema domótico

apoyándonos en la plataforma Arduino, con un coste muy inferior al que se

utiliza en las viviendas de lujo, a cambio de dedicarle un poco de tiempo.

RECOMENDACIONES.

A la hora de programar los distintos elementos es necesario realizar un esquema

con las funciones que se necesita y no alterarlo, porque es un proyecto que cada

vez se va haciéndose más grande y tener que cambiar una cosa que al comienzo

parece insignificante, nos puede dar mucho trabajo adicional.

BIBLIOGRAFÍA.

A. CEDOM CORPORACION . (28 de 07 de 2015). Obtenido de

http://www.cedom.es/sobre-domotica/evaluacion-de-instalaciones-

domoticas#aqui

ALVAREZ BARRENO, C. P. (2007). Diseño de una Instalacion Domotica en

un Condominio para el Control de Seguridad e Iluminacion mediante la

Tecnologia LonWorks. GUAYAQUIL: Escuela Superior Politecnica del Litoral.

Casadomo. (2013). www.casadomo.com/noticias. Obtenido de

www.casadomo.com/noticias: casadomo

CHAVIRA CHAVIRA, R. (2013). Casa Inteligente y Segura. Juarez:

Universidad Autonoma de Ciudad de Juarez.



[95]

MONMENEU MARTI, J. B. (2011). Proyecto de un hogar digital en pro de la

Eficiencia Energetica y el uso de Fuentes Renovables. Gandia: Universidad

Politecnica de Valencia.

PACHECO ROCAMORA, E. (2008). Diseño y Simulacion de un Sistema

Domotico para una Vivienda Unifamiliar. Cartagena: Universidad Politecnica

de Cartagena.

PACHECO ROMACORA, E. (2008). Diseño y Simulacion de un Sistema

Domotico para una Vivienda Unifamiliar. Cartagena: Universidad Politecnica

de Cartagena.

PINZON GONZALES, A. D. (2013). Implementacion del Sistema de Domotica

en el Hogar. Pereira: Universidad Catolica de Pereira.

TORRES RONQUILLO, F. (2014). Estudio y Diseño para Instalaciones

Electricas y Domoticas para Villas Residenciales. Guayaquil: Universidad

Catolica de Santiago de Guayaquil.

TORRES RONQUILLO, F. (2014). Estudio y Diseño para Instalaciones

Electricas y Domoticas para Villas Residenciales. Guayaquil: Universidad

Catolica de Santiago de Guayaquil.

ANEXOS.

Planos de toda la instalación.

Borrador de Tesis Llutari

Documents

Transcript of Borrador de Tesis Llutari