Articulo sobre Domotica

Domótica, edificios inteligentes

Juan Miguel Hernández Camacho
Universidad Autónoma de México Reynosa Rodhe-Universidad Autónoma de Tamaulipas


Abstracto: Esta Tecnología inteligente de escala doméstica. Es un Sistema integrado de aplicaciones electromecánicas de control y gestión, que tiene el objetivo de generar un ahorro energético, una mejora de la seguridad y mayor confort para el usuario final.
Abarca desde el simple control de las luces del hogar hasta el control de procesos más complejos que depende de las necesidades de los usuarios diseñadas a la medida.

Introducción

Los servicios que ofrece la domótica se pueden agrupar según cinco aspectos o ámbitos principales:
1. Ahorro energético: con este logramos reducir nuestros costos en cuanto a energía eléctrica se refiere, así mismo podemos programar ciertas actividades para que se realicen a determinadas horas, de esta manera se logra un mejor control de la energía eléctrica ahorrando de esta forma dinero.
2. Confort: Conlleva todas las actuaciones que se puedan llevar a cabo que mejoren la experiencia de comodidad en una vivienda.
3. Seguridad: Esto es respecto a la propia seguridad de la persona, como tanto a los bienes materiales del hogar que esta contiene.
4. Comunicaciones: Esta implementación mejoraría drásticamente la forma de controlar el hogar usando tecnologías WIFI, Bluetoth, infrarrojo, y conexiones a internet.
5. Tele gestión y Accesibilidad: Se refiere a la practicidad que debe de tener el equipo para que cualquier persona pueda usarlo, aparte que tenga ayudas visuales para personas que lo usaran por primera vez.

Antecedentes

Etimologia:
Domo (del latín domus): casa.
Tica: (de la palabra en griego automática): que funciona por sí sola.
Lo cual viene siendo: tecnología de automatización doméstica.

Antes la automatización solo era posible en empresas grandes que podían solventar los gastos del equipo tales como: hospitales de alto prestigio, empresas petroleras, hoteles e industrias del tipo espacial y químicas los cuales necesitan implementar tecnologías para el ahorro energético.
Pero dado al gran avance tecnológico actual,
Como lo es la miniaturización de los componentes, y su reducción en costos, se vuelve más factible el hecho de automatizar un hogar.

Sensores.

En el mercado existen innumerables tipos de sensores, sin embargo aquí mostraremos los más utilizados en el área de domótica.

Pero primero definamos lo que es un sensor.

Sensor: Es un aparato capaz de transformar magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, en magnitudes eléctricas. Las variables de instrumentación dependen del tipo de sensor y pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, pH, etc.

Cabe mencionar Que si el computador, y/o micro controlador es el corazón de cualquier sistema demótico, sus “órganos” son los sensores dado que estos son su forma de correlacionarse con el mundo exterior midiendo distintos parámetros y transformándolos a variables eléctricas para su manejo.

Sensores de temperatura.

Este tipo de sensores, como su nombre lo indica transforman una variable de temperatura a una eléctrica, para poder controlar, medir, y corregir aplicaciones que tengan que ver con temperatura, por ejemplo:
Una estufa, el clima artificial, el agua de la ducha, el refrigerador, la temperatura de una lavadora para no dañar la ropa, etc.

Hay diversos tipos de sensores para medir temperatura, tales como:
a) Termopares
b) RTD
c) Termistores (NTC y PTC)
d) Bimetales

Sensores de presencia.

Su principal funcionalidad es como alarma de detección de intrusiones
Los más usados actualmente son los sensores ópticos y estos van de la mano con la visión artificial que incluye cámaras ip inalámbricas o alámbricas.

Sensores táctiles.

Se emplean en el ámbito de seguridad, como detectores de presencia o sensores de eventos. Estos pueden ser: las matrices de contactos de switches son de las más usadas debido a su practicidad y su bajo costo.
Cabe mencionar que está en su auge la tecnología de piel sintética o artificial, esta posee mayor sensibilidad, pero por lo tanto es más costosa y difícil de programar.

Sensores de luz.

Este tipo de sensor es el más útil en cuanto a ahorro de energía se refiere, ya que su principal utilidad está dada por que nos puede decir con exactitud moderada cual es el momento adecuado para encender las lámparas de la casa, para ab
Existen diversos tipos de sensores de luz, tales como:
a) Fotodiodo
b) Fotorresistencia
c) Fototransistor
d) Fotocelda


cada una posee distintas características y parámetros que lo hacen útil para diferentes situaciones.
Estos, además de ser dispositivos económicos, poseen mucho potencial de desarrollo, dado que, en conjunto con los sensores de temperatura, nos ayudan a hacer aplicaciones interesantes para el ahorro energético del hogar.

Micro controladores.

Un micro controlador es un circuito integrado que incluye en su interior las tres unidades funcionales de una computadora: unidad central de procesamiento, memoria y unidades de E/S (entrada/salida)
Este es el “actor secundario”. En lo que a domótica se refiere, por que vendría siendo como una subrutina en el proceso que es independiente a todas las demás. Y de esta forma lograr una programación por bloques o segmentos que será más fácil que una programación tradicional por batchs.

Timers

Si bien este tipo de dispositivos no son ni transductores, ni sensores, ayudan mucho en cuanto a sincronía de tiempos se refiere. Así que no es buena idea olvidarse de estos pequeños relojes que asignan el ritmo de trabajo a todo el sistema.

Computadora.

Es el núcleo de todo sistema Demótico, en el se realizan cálculos, se sincronizan tiempos, se analizan respuestas de sensores, y se toman decisiones en cuanto a que actuadores habilitar.

Esta comúnmente posee una conexión a internet así como hardware soportado con bluetoth e infrarrojo.

Debe poseer una fuente de energía extra diferente a la proporcionada por la corriente eléctrica en caso de desperfectos.

Actuadores.

Se denominan actuadores a aquellos elementos que pueden provocar un efecto sobre un proceso automatizado.
Los actuadores son dispositivos capaces de generar una fuerza a partir de líquidos, de energía eléctrica y gaseosa. El actuador recibe la orden de un regulador o controlador y da una salida necesaria para activar a un elemento final de control como lo son las válvulas.
Existen tres tipos de actuadores:
* Hidráulicos
* Neumáticos
* Eléctricos

En otras palabras,” un actuador responderá a una cierta condición enviada por un micro controlador o computador que ha evaluado las señales adquiridas por un sensor”

• Actuadores Hidráulicos.

1. cilindro hidráulico
2. motor hidráulico
3. motor hidráulico de oscilación


Cilindro hidráulico:
De acuerdo con su función podemos clasificar a los cilindros hidráulicos en 2 tipos: de Efecto simple y de acción doble. En el primer tipo se utiliza fuerza hidráulica para empujar y una fuerza externa, diferente, para contraer. El segundo tipo emplea la fuerza hidráulica para efectuar ambas acciones.

Motor hidráulico:
En los motores hidráulicos el movimiento rotatorio es generado por la presión. Estos motores los podemos clasificar en dos grandes grupos: El primero es uno de tipo rotatorio en el que los engranes son accionados directamente por aceite a presión, y el segundo, de tipo oscilante, el movimiento rotatorio es generado por la acción oscilatoria de un pistón o percutor; este tipo tiene mayor demanda debido a su mayor eficiencia.

Cabe mencionar que actualmente este tipo de actuadores esta en desuso.

• Actuadores Neumáticos.

Los mecanismos que convierten la energía del aire comprimido en trabajo mecánico se les denomina actuadores neumáticos. Aunque en esencia son idénticos a los actuadores hidráulicos, el rango de compresión es mayor en este caso, además de que hay una pequeña diferencia en cuanto al uso y en lo que se refiere a la estructura, debido a que estos tienen poca viscosidad.
En esta clasificación aparecen los fuelles y diafragmas, que utilizan aire comprimido y también los músculos artificiales de hule, que últimamente han recibido mucha atención.
Los hay del tipo:

*De efecto simple
*Cilindro neumático
*Actuador neumático de efecto doble
*Con engranaje
*Motor neumático con veleta
*Con pistón
*Con una veleta a la vez
*Multiveleta
*Motor rotatorio con pistón
*De ranura vertical
*De émbolo
*Fuelles, diafragma y músculo artificial

• Actuadores Eléctricos.

Estos son los de mayor importancia para los sistemas demóticos dado a su facilidad de control,
Además existen electro neumático y electrohidráulicos lo que lo hace más versátil a los demás,
La estructura de un actuador eléctrico es simple en comparación con la de los actuadores hidráulicos y neumáticos, ya que sólo se requieren de energía eléctrica como fuente de poder. Como se utilizan cables eléctricos para transmitir electricidad y las señales, es altamente versátil y prácticamente no hay restricciones respecto a la distancia entre la fuente de poder y el actuador.

Comunicaciones.

Tomando el mismo modelo del cuerpo humano, hemos mencionado que el corazón del sistema es la computadora, o microcontrolador, los órganos son los sensores, y los actuadores vendrían siendo las formas de controlar los sentidos.
Ahora veamos cuales serian nuestro sistema nervioso que es el que maneja las señales de todo el sistema.

Las comunicaciones es la clave para que exista retroalimentación al sistema central de proceso.
Existen varios tipos de normativas de comunicación tales como los mencionados abajo:

* Cableados:
o DSL
o Fibra óptica
o PowerLine Communications y X10
o Cable(coaxial y par trenzado)

* Inalámbricos:
o Wifi
o GPRS
o Bluetooth
o Radiofrecuencia
o Infrarrojos
o ZigBee

* Interconexión de dispositivos:
* IEEE 1394 (FireWire)
* Bluetooth
* USB
* IrDA

* Redes de control y automatización:
* KNX
* X10
* EIB
* EHS
* Batibus
* ZigBee

* Redes de datos:
* Ethernet
* Homeplug
* HomePNA
* Wifi

Las cuales no detallaremos a fondo dado que este artículo no está enfocado a los diversos protocolos de comunicaciones.


Conclusiones
Si bien en México no es muy común la aplicación de hogares inteligentes en los últimos 10 años dado al coste de los componentes requeridos para hacer un buen sistema, se tiene confianza en que tarde o temprano este tipo de sistemas lleguen a nuestros hogares para quedarse y lograr un mejor estilo de vida.


Este articulo lo redacte para la clase de Seminario de investigacion 1 en la universidad, sin embargo lo tomare de base como inicio de la tesis.


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