Arquitectura de las Instalaciones Domóticas: Diseño, Tipos y Montaje

Arquitectura de las instalaciones

Introducción

Hablamos de edificios o viviendas inteligentes cuando, una vez automatizados, se dotan de sistemas que contienen aplicaciones de alto nivel que gestionan dicha automatización y proporcionan unos servicios avanzados de la actividad y de las telecomunicaciones, flexibles para adaptarse a futuros sistemas.

Elementos más importantes

1. Flexibilidad.
2. Integración de sistemas y servicios.
3. Diseño lógico.

Redes de una instalación

La red de automatización y control, también llamada Inmótica y Domótica, se centra en sistemas integrados que incluyen diferentes aplicaciones en los campos de:

• Gestión técnica de la energía.
• Seguridad de las personas y los bienes.
• Confort.
• Comunicación del sistema y al sistema mediante el uso de redes de telecomunicación externas.

Su objetivo es mejorar la calidad de vida de los usuarios y el ahorro energético.

Tecnología de la información

• Distribuir ficheros con imágenes, sonidos y textos.
• Compartir recursos.
• Circular contenidos de información y entretenimiento.
• Compartir acceso a internet.

La instalación interior eléctrica y la red de control domótico están reguladas por el REBT (Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión); Las ICT también se ven afectadas por este.

Tipología de un sistema

Según la forma en la que la red une los distintos puntos o lugares, dispondremos de lo que se suele denominar arquitectura de control de la red.

Existen 3 tipos:

Sistemas centralizados

Se caracterizan por tener un único nodo que recibe toda la información de las entradas, la procesa y envía a las salidas las órdenes de acción correspondientes.

Ventajas:

1. Los elementos sensores y actuadores son de tipo universal.
2. Coste reducido o moderado.
3. Fácil uso y formación.
4. Instalación sencilla.

Inconvenientes:

1. Cableado significativo.
2. Sistema dependiente del funcionamiento óptimo de la central.
3. Modularidad difícil.
4. Reducida ampliabilidad.
5. Capacidad del sistema limitada.

Sistemas descentralizados

Todos los elementos de la red actúan de forma independiente unos de otros, pero comparten la misma línea de comunicación y cada uno de ellos dispone de funciones de control y mando.

Es necesario en estos entornos un protocolo de comunicaciones, para que todos los elementos produzcan una acción coordinada.

Ventajas:

1. Seguridad de funcionamiento.
2. Posibilidad de rediseño de la red.
3. Reducido cableado.
4. Fiabilidad de los productos.
5. Fácil ampliabilidad.

Inconvenientes:

1. Elementos de sensores no universales y limitados de oferta.
2. Costo elevado de la solución.
3. Más próximos a edificios inteligentes que a viviendas inteligentes.
4. Complejidad de programación.

Sistemas distribuidos

Combinan las tipologías centralizada y descentralizada. La inteligencia del sistema está localizada en cada uno de los nodos de control y cada nodo tiene acceso físico directo a una serie limitada de elementos de red.

Ventajas:

1. Seguridad de funcionamiento.
2. Posibilidad de rediseño de la red.
3. Fácil ampliabilidad.
4. Sensores y actuadores de tipo universal.
5. Coste moderado.
6. Cableado moderado.

Inconveniente:

1. Requiere programación o configuración.

Topología de un sistema

• Estrella: Los dispositivos de entrada y los de salida van cableados hasta la central de gestión.
• Anillo: Los nodos se conectan en un bucle cerrado y los datos se transmiten de nodo en nodo alrededor del bucle.
• Bus: Todos los elementos del sistema están ligados sobre una línea que describe el conjunto o parte de la red.
• Mesh network: En las redes en forma de malla existen diferentes nodos que permiten el envío de los datos por distintos caminos. Cada nodo puede enviar y recibir mensajes, además de tener la capacidad de reenviar mensajes de sus vecinos.

Medios de transmisión

Sistemas que usan en todo o parte señales que se acoplan y transmiten por la instalación eléctrica, sistemas que utilizan cables específicos para dicha función como cables de par trenzados y sistemas que usan radiadas, como ondas infrarrojo.

Evolución de las instalaciones

La instalación tradicional

Es una instalación en la que el mando y la potencia están mezclados.

La instalación domótica

El mando y la potencia están separados.

Fases de una preinstalación

En una instalación de obra nueva se recomienda realizar una preinstalación de máximos en tubos, cajas y canalizaciones que facilite la futura posible instalación.

Se recomienda:

• Un PAU hasta la caja de distribución.
• Una caja de distribución de 24 módulos DIN por cada 100 m² o por planta en caso de viviendas de más de una planta.
• Una caja de registro junto a cada empalme y derivación de la instalación eléctrica o bien, la caja de empalme y derivación se ampliará en superficie al menos un 50%.
• Una canalización independiente equivalente a la de un tubo de 20 mm de diámetro entre las cajas de registro específicas para la instalación domótica o 200 mm² mínimo para empalme y derivación de las instalaciones domóticas.
• Y cajas de mecanismos para alojar los componentes domóticos.

Fase de instalación

Debe ser realizada por un técnico cualificado.

Requisitos generales

Debe cumplir con los requisitos generales para asegurar la protección contra choques eléctricos y perturbaciones magnéticas, para evitar cualquier daño al usuario.

Recomendaciones de seguridad

1. Disponer de protecciones adecuadas contra sobretensiones.
2. Disponer de protecciones adecuadas contra choque eléctrico.
3. Llevar a cabo un análisis de riesgo para garantizar la seguridad global.

Compatibilidad Electromagnética

Los sistemas domóticos pueden ser fuente de perturbaciones electromagnéticas o pueden verse afectados por perturbaciones producidas por otras fuentes.

La instalación de los dispositivos debe realizarse de forma que se evite el efecto de interferencias provenientes de otras fuentes como:

• Motores.
• Red de alimentación de potencia.
• Lámparas fluorescentes.
• Equipos de transmisión de radio.
• Maquinaria industrial.
• Equipos de oficina.
• Efectos del rayo.
• Descargas electroestáticas.

Para evitar problemas se recomienda realizar la instalación siguiendo las instrucciones del fabricante y comprobar que los elementos cumplen con los requisitos del CEM de las normas del producto y sistema.

Requisitos particulares

Estos también deben de ser cumplidos por cada sistema en función del medio de transmisión utilizado.

Requisitos particulares para la transmisión por medio de corrientes portadoras

Puede realizarse de forma centralizada, descentralizada o distribuida y se recomienda:

• Tener en cuenta los efectos sobre la estructura de la instalación eléctrica para conseguir una instalación de la impedancia y configuración necesarias.
• Incluir los filtros de desacoplamiento de baja tensión adecuados conforme a los requisitos de las normas de aplicación o lo que indique el proveedor.
• Incluir los elementos necesarios para la protección de la transmisión de datos a través de corrientes portadoras frente a problemas de ruido e impedancias.
• Cumplir los requisitos relativos a la impedancia de carga de la red de alimentación, según los valores especificados por el fabricante.
• Dimensionar el sistema en función de las impedancias de entrada y salida dichas por el fabricante.

Requisitos particulares para la transmisión por medio de par trenzado

Este cable permite la transmisión de datos a todos los nodos del sistema, además de proporcionar la alimentación a los dispositivos.

Se recomienda:

• Que los cables cumplan las normas de aplicación.
• Instalar los cables de la instalación de manera que no sufran perturbaciones.
• Y comprobar que no se exceden los valores: distancia entre la fuente y el módulo más alejado, distancia entre módulos o longitud total de conexión.

Requisitos particulares para la transmisión por señales radiadas

Para la transmisión por radiofrecuencia debe existir un emisor y un receptor y se recomienda:

• Buscar una ubicación para los nodos de forma que la recepción y transmisión de las señales radiadas no quede reducida ni por elementos físicos ni por interferencias.
• Comprobar el buen funcionamiento.

Fase de puesta en marcha

Ejecución de la instalación

Para confirmar una correcta realización de la instalación se realizarán las siguientes comprobaciones:

• Que la instalación coincide con el plano y las especificaciones aprobadas.
• La correcta identificación del cableado y las terminaciones de la instalación.
• La continuidad.
• Cumplimiento de las especificaciones del fabricante.
• Los requisitos del CEM.

Funcionamiento del sistema domótico

Para confirmar el funcionamiento correcto de la instalación se recomienda verificar el correcto funcionamiento de:

• Los sensores.
• Las señales de entrada.
• Las señales de salida.
• Los actuadores.
• Funcionamiento de la interfaz con el usuario.
• Funcionamiento de los dispositivos de seguridad.
• El correcto funcionamiento de la planificación de avisos y alarmas.
• Ajuste de parámetros.
• Restauración del sistema.

Documentos de la instalación

Debe ejecutarse sobre la base de una documentación técnica que se identificará con un código de referencia único para cada instalación.

Recomendaciones:

• Entregar al usuario la documentación técnica y quedarse otra la empresa.
• Entregar estos documentos en soporte informático.

Se recomienda que el manual de usuario contenga los siguientes puntos:

• Instrucciones para el correcto uso y el mantenimiento de la instalación.
• Explicaciones sencillas que permitan al usuario final poder cambiar parámetros.
• Posibilidades de ampliación de la instalación.
• Dirección y teléfono de la empresa instaladora.
• Declaración de entrega firmada por el instalador o integrador.

Manual del instalador

Recomendaciones:

• Identificación de la instalación.
• Planos de la instalación.
• Relación de los dispositivos instalados con sus características técnicas fundamentales e instrucciones del fabricante.
• Asignación de entradas y salidas.
• Parámetros del sistema que se han establecido de acuerdo con las especificaciones de funcionamiento del fabricante de cada dispositivo.
• Planificación de avisos y alarmas.
• Instrucciones del fabricante.
• Puesta en marcha y plan de pruebas.
• Relación de disposiciones legales y normas con las que se declara el cumplimiento de la instalación.
• Indicación de si ha sido necesario aplicar lo prescrito en el apartado 3.1.1.2 para el cumplimiento de los requisitos de CEM.

Fase de postventa

Mantenimiento

Se define como el conjunto de técnicas destinado a conservar equipos e instalaciones en servicio durante el mayor tiempo posible.

Objetivos del mantenimiento

• Garantizar la disponibilidad y confiabilidad de las funciones empleadas en el sistema.
• Satisfacer todos los requisitos del sistema de calidad.
• Cumplir todas las normas de seguridad y medio ambiente.

Tipos de mantenimiento

• Correctivo: corresponde al conjunto de tareas destinadas a corregir defectos que se presentan en los distintos equipos.
• Preventivo: es el mantenimiento que tiene por misión mantener los equipos y productos en un nivel determinado de servicio programando las correcciones de sus puntos más vulnerables.
• Predictivo: es el que persigue conocer e informar permanentemente del estado y operatividad de las instalaciones y productos, mediante el conocimiento de los valores de determinadas variables representativas.

Plan de mantenimiento

Serie de criterios que permiten al usuario asegurar el correcto funcionamiento del sistema.

Lista de los equipos / instalaciones objeto del mantenimiento

Normalmente los equipos e instalaciones en mantenimiento son:

• Instalación eléctrica - Iluminación.
• Instalación de gas: Ciudad, Natural.
• Instalación de agua: tuberías para Agua caliente, Agua fría, Caldera.
• Instalación de calefacción.
• Instalación de climatización: aire acondicionado.
• Sistemas de extracción de humos y ventilación.
• Instalación de riego.
• Sistema de seguridad, instalación telefónica.

Determinación de los criterios de funcionamiento, actuaciones y tareas de mantenimiento a realizar sobre los equipos e instalaciones

Todas las viviendas están obligadas a pasar una serie de inspecciones legales. Suelen ser las instalaciones que aportan algún tipo de riesgo.

Se suelen seguir unos criterios generales:

• No modificar la instalación sin consultar a un técnico especialista.
• Tener contratado el mantenimiento y revisión de las instalaciones a un técnico o a una empresa especialista.

Según el tipo de instalación y como orientación:

• Cada año una inspección ocular para comprobar el funcionamiento,
• situación de los equipos, limpieza y engrase de los equipos / productos que lo necesiten y requieran.
• Cada 2 años comprobar el funcionamiento de la instalación realizando pruebas de funcionamiento en ciertas instalaciones de funcionamiento no continuo.
• Cada 4 años realizar pruebas de estanqueidad para las instalaciones que lo requieran.

Sobre la instalación domótica y sus equipos

Sensores

Detectores de gas, humedad, agua

Estos sensores tienen una vida útil y hay que sustituirlos cuando dicha vida acaba.

Deben ser limpiados con frecuencia para su correcto funcionamiento.

Son muy sensibles y saltan con mucha facilidad, por eso se recomienda no utilizar nunca aerosoles, colonias, etc.

Detectores de incendio, alarmas

Estos sensores tienen una vida útil y hay que sustituirlos cuando dicha vida acaba.

Deben ser limpiados con frecuencia para su correcto funcionamiento, puesto que dan alarmas erróneas y llevan a equivocaciones.

En caso de mal funcionamiento, debe contactarse siempre con el proveedor o el fabricante para su limpieza profunda o reparación.

Se aconseja que se provoque una alarma de vez en cuando para probar la eficacia del detector instalado, siguiendo las directrices mencionadas en la recomendación anterior.

Actuadores

Electroválvulas de corte de suministro

Los comentarios que pueden apuntarse aquí han sido ya descritos en el punto anterior, dado que requiere provocar la existencia de una alarma.

Filtro para el suministro de agua

Revisar periódicamente el estado del filtro de agua anterior a la electroválvula. La finalidad del filtro de agua es proteger la membrana de la electroválvula de corte de suministro frente a la existencia de arenilla u otros residuos que puedan dañarla.

Válvulas para calefacción

En algunas partes del territorio español la temporada de calefacción puede reducirse a pocos meses del año.

Para determinar si la membrana de la válvula está deteriorada por diversas causas, se recomienda que el instalador-mantenedor del sistema compruebe su correcto funcionamiento antes de la llegada de la próxima temporada de calefacción.

Instalación y montaje de control de iluminación

El objetivo es diseñar el control de iluminación de una vivienda.

Función

Activar desde un pulsador convencional un micromódulo que permita el envío de órdenes X-10 a tres módulos conectados en la red 230 V 50 Hz de la misma fase eléctrica, además de activar 2 escenas desde el cuarto pulsador, generadas desde el programador PC. Activarlas también desde un mando a distancia universal.

Material a usar

1. XTP139905 Micromódulo de iluminación transmisor de 4 zonas.
2. XTP130803 Módulo de lámpara.
3. XTP130809 Módulo de iluminación DIN.
4. XTP130808 Micromódulo de iluminación bidireccional.
5. XTP040201 Programador PC + Software Active Home en Castellano.
6. XTR040804 Controlador receptor IR/RF.
7. XTR080504 Mando multimedia.

A continuación, se adjunta un esquema unifilar para ayudar a comprender su cableado y funcionamiento.

Instalación y montaje de control de calefacción

Objetivo

Diseñar el control de calefacción de una vivienda. En el ejemplo se incluyen 4 tipos de calefacción.

Tipos de calefacción

1. Calefacción por radiador eléctrico.
2. Calefacción por caldera estanca de gas natural.
3. Calefacción por caldera de Gasoil.
4. Bomba de calor / frío tipo Daikin.

Función

El control de temperatura se realiza mediante sondas termostáticas convencionales, cuya señal se envía a las calderas mediante un micromódulo de aparato transmisor XTP139904 y la activación de las mismas con módulos X-10 de diferente acabado.

Es importante saber que nunca se debe controlar los sistemas de climatización con bomba de calor interrumpiendo la alimentación a 220 V 50 Hz, ya que podría dañar la unidad.

Material usado

1. XTP139904 Micromódulo aparato transmisor de 4 zonas.
2. XTP130402 Módulo de aparato.
3. XTP130405 Módulo de aparato DIN.
4. XTP130407 Micromódulo de aparato bidireccional.
5. Interface Daikin.
6. XTP139903 Módulo bidireccional.
7. XTP040503 Maxicontrolador LCD.

A continuación, al igual que antes, se adjunta un esquema unifilar para su mejor comprensión y desarrollo.

Instalación y montaje de control de persianas

Objetivo

Diseñar el control de dos persianas en una vivienda, manteniendo la misma serie de pulsadores del resto de la instalación. Gestionar remotamente a través de internet la activación de las persianas y gestionar un sistema de video-vigilancia doméstica.

Función

El control de persianas se realiza desde un pulsador convencional que acciona un micromódulo de aparato transmisor XTP139904 y de forma remota por internet a través de una Cryptocam CTT110501 que además sirve para realizar funciones de videovigilancia a la vivienda.

El usuario deberá poder dejar la persiana en la posición que él desee, ya sea arriba, abajo, o zonas más intermedias.

Material usado

1. XTP139904 Micromódulo aparato transmisor de 4 zonas.
2. XTP100201 Módulo de persianas empotrable.
3. CTT110501 Cryptocam.
4. Software de telegestión Cryptotelecom.
5. XTP139903 Módulo bidireccional.

Esquema unifilar para ver mejor su conexionado:

Instalación y montaje de control de riego

Objetivo

Diseñar el control de 3 zonas de riego, usando varios tipos de válvula alimentadas a 220 V, 24 V y 12 V. El control se realiza por programación horaria realizado por el interfaz para PC XTP040201.

Función

Activación de las diferentes zonas de riego por programación horaria. Cada zona con una separación de 1 minuto entre zona y zona. Días alternos en primavera y otoño hasta octubre, días continuos en verano. De octubre a marzo no hay riego.

Material usado

1. XTP130405 Módulo de aparato DIN.
2. XTP040201 Programador PC + Software Active Home en Castellano.
3. Relé 12 VCC.
4. Relé 24 VCC.

Esquema unifilar para su mejor comprensión:

Instalación y montaje de un sistema de seguridad intrusión y alarmas técnicas

Objetivo

Realizar la instalación de un sistema de intrusión compatible X-10, que incluya la gestión y control de alarmas técnicas de fugas de agua (3 zonas) y una zona de fugas de gas. Todas las alarmas técnicas con actuadores de corte de suministro. La central ha de avisar telefónicamente de la avería al usuario.

Función

El sistema ha de ser compatible X-10, y tiene que permitir la instalación de sensores de intrusión, de contacto de puerta / ventana, rotura de cristales, etc., además ha de interactuar con sensores de gas y agua. Una de las funciones sería mandar por X-10 desde la propia central la orden de apagado de las electroválvulas de agua o gas en caso de avería detectada por la central.

Material usado

1. Central mixta domótica / seguridad profesional.
2. Sensor de movimiento infrarrojos.
3. Mando a distancia multifunción.
4. Teclado inalámbrico multifunción con pantalla LCD.
5. Interfaz X-10.
6. Módulo de lámpara XTP130803.
7. Módulo de iluminación DIN XTP130809.
8. Micromódulo de aparato unidireccional XTP130408.
9. XTP139904 Micromódulo aparato transmisor de 4 zonas.
10. Detector de inundación con sonda.
11. Sondas de inundación.
12. Sensor de gas.
13. Electroválvula de agua.
14. Electroválvula de gas.
15. Módulo de aparato DIN XTP130405.

Esquema unifilar: