edificios inteligentes

EL CONTROL ELÉCTRICOEN LOS SISTEMAS

DE EDIFICIOS INTELIGENTES

DIRECTORIO

DR. JOSÉ ENRIQUE VILLA RIVERADirector General

DR. EFRÉN PARADA ARIASSecretario General

DR. JOSÉ MADRID FLORESSecretario Académico

ING. MANUEL QUINTERO QUINTEROSecretario de Extensión e Integración Social

DR. LUIS HUMBERTO FABILA CASTILLOSecretario de Investigación y Posgrado

DR. VÍCTOR MANUEL LÓPEZ LÓPEZSecretario de Servicios Educativos

DR. MARIO ALBERTO RODRÍGUEZ CASASSecretario de Administración

LIC. LUIS ANTONIO RÍOS CÁRDENASSecretario Técnico

ING. LUIS EDUARDO ZEDILLO PONCE DE LEÓNSecretario Ejecutivo de la Comisión de Operación

y Fomento de Actividades Académicas

ING. JESÚS ORTIZ GUTIÉRREZSecretario Ejecutivo del Patronato

de Obras e Instalaciones

ING. JULIO DI-BELLA ROLDÁNDirector de xe-ipn tv canal 11

LIC. JUAN ÁNGEL CHÁVEZ RAMÍREZAbogado General

LIC. ARTURO SALCIDO BELTRÁNDirector de Publicaciones

EL CONTROL ELÉCTRICOEN LOS SISTEMAS


Ing. Rubén Ortiz Yáñez

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

– México –

EL CONTROL ELÉCTRICO EN LOS SISTEMAS


Primera edición: 2006

D.R. © 2006 Instituto Politécnico Nacional

Dirección de Publicaciones

Tresguerras 27, 06040, México, DF

ISBN: 970-36-0299-1

Impreso en México/Printed in Mexico

A MIS MAESTROS

¿Aprender? Sí, a condición de saber más; ¿Pero aprender para qué? ¡Para tenermás posibilidades que nunca en la vida! Hoy nuestra responsabilidad funda-mental como maestros es ser honestos con nuestros alumnos y conducirlos aaprender. Con esto haremos un reconocimiento a los maestros que nos pre-cedieron.

El autor

BLANCAPÁG. 8

PRÓLOGO

La inquietud de escribir estas notas y darles forma de texto es con la finalidadde apoyar a los jóvenes estudiantes que cursan carreras en el nivel técnico pro-fesional del bachillerato tecnológico; asimismo, se plantean también comoconsulta para el estudiante de licenciatura, pues en la actualidad se incluye eltema de control eléctrico en los sistemas de edificios inteligentes en algunosprogramas de estudio de algunas especialidades técnicas y licenciaturas endiferentes instituciones educativas.

El contenido del texto son notas elaboradas por el autor y otra parterecopilaciones, producto de investigación sobre edificios inteligentes con rela-ción a la materia de control eléctrico. El autor pretende aportar su experienciaen este campo, como producto del ejercicio profesional de su especialidad y dela actividad en la docencia practicada en la impartición de estos conocimientos.

El libro está concebido para que pueda ser utilizado como texto en elaprendizaje del programa: “Diseño de Sistemas de Control para Edificios In-teligentes”, y con el fin también de que sea útil a profesionistas como arquitec-tos, ingenieros y técnicos, y a los mismos empresarios del sector inmobiliario.Además de que pueda servir de consulta en el tema de control eléctrico.

En el primer capítulo se tratan las generalidades sobre el edificio inteli-gente, donde se mencionan las finalidades, las características principales, des-cribiéndose los diferentes sistemas para su operación, haciendo énfasis, en laimportancia del ahorro de energía y la necesidad de utilizar el control y la au-tomatización para lograr la integración de los servicios; se propone al final deéste, el concepto de edificio inteligente en forma esquemática para facilitar sucomprensión, y se concluye con un ejercicio.

En el capítulo II, se presenta al lector la forma como se diseñan los cir-cuitos de control para que éstos realicen la función que se desea; aquí se le

9

lleva paso a paso al lector, con el objeto de poder adquirir una base de cono-cimientos en la materia para diseñar cualquier circuito de control; asimismo,se presentan las posibles funciones de control y de los componentes emplea-dos para el diseño de estos circuitos. En este ejercicio de aprendizaje se ofreceel diseño de circuitos básicos de control y los más comunes que se puedenpresentar en la práctica; y se explica el procedimiento para su desarrollo conla finalidad de facilitar su conocimiento y comprensión.

En esta misma unidad se menciona la importancia de la automatizacióny su relación directa con el control automático; se estudia el concepto deautomatización y su incorporación desde el proceso industrial al campo in-mobiliario de los edificios inteligentes; se describen los componentes de éstay los sistemas básicos de control que se pueden instrumentar como soluciónpráctica a la automatización en las diferentes áreas del inmueble y de los ele-mentos utilizados en la automatización; mención especial merece el uso delordenador para la programación de los circuitos de control a través de unprograma específico; además, se propone en este texto el lenguaje gráfico dediagramas de escalera, por ser el más familiar al técnico con formación enconocimientos de electricidad.

En los capítulos III, IV y V, se presentan aplicaciones de conocimientosde control, adquiridos en el capítulo anterior, se incluye el diseño de los cir-cuitos de control automático, y al final de cada uno se ofrece el lenguaje dediagrama de escalera o contactos (Ladder Diagrams) para programar en elcontrolador lógico programable (PLC). Los ejercicios de aplicación se ofrecenen forma de proyectos de control para sistemas vitales en la operación del edi-ficio inteligente, como es el sistema hidrosanitario donde el ahorro de agua esesencial; también el sistema de aire acondicionado para producir el confortadecuado y cumplir con una de las finalidades, que es el incremento de la pro-ductividad de sus usuarios y el sistema de protección de las personas y delinmueble contra conatos de incendios.

En el último capítulo se plantea la iluminación inteligente como unaalternativa para ahorrar energía eléctrica, la cual es otra de las finalidades deledificio inteligente. La iluminación inteligente es el producto de la aplicaciónde lámparas ahorradoras de energía, luminarias eficaces y la automatización,por esto se presenta dicho concepto, vinculando conocimientos sobre nuevosparámetros en el diseño de la iluminación y con las diferentes lámparas queel mercado nacional ofrece. También se incluye información sobre nuevos

EL CONTROL ELÉCTRICO EN LOS SISTEMAS DE EDIFICIOS INTELIGENTES10

dispositivos de control para la iluminación, y así, lograr la automatización delos sistemas de iluminación.

Para hacer un mejor uso del texto, se recomienda al lector de preferenciatener conocimientos básicos de control eléctrico, electricidad y electrónica, obien alguna experiencia práctica en el trabajo sobre el tema; en cuanto al nivelde conocimientos matemáticos, los requeridos son mínimos para compren-der su contenido. En general el enfoque es sencillo, práctico e informativo enalgunos aspectos y de fácil lectura; por esta razón no se profundiza con temascomo teoría del control y desarrollo de programación.

El propósito es que esta obra sea de utilidad para estudiantes y personasinteresadas en el tema de los edificios inteligentes, sin soslayar que en estecampo, como en otros del conocimiento científico y tecnológico, lo que hoyse presenta como novedad el día de mañana será obsoleto; producto del ritmode los cambios dinámicos generados por los avances tecnológicos.

PRÓLOGO11

BLANCAPÁG. 12

CONTENIDO

PRÓLOGO 9

UNIDAD I

GENERALIDADES SOBRE EDIFICIOS INTELIGENTES

FINALIDADES DE LA UNIDAD 21

1. INTRODUCCIÓN 23

1.1. Razones de incremento en la demanda de 26edificios inteligente

1.2. Evolución del edificio inteligente 261.3. Grados de inteligencia 26

2. CONCEPTO DE EDIFICIO INTELIGENTE 29

2.1. ¿Qué es un edificio inteligente? 292.2. Concepto general 292.3. Finalidad del edificio inteligente 30

3. CARACTERÍSTICAS FUNDAMENTALES 31

3.1. Flexibilidad del edificio 313.2. Integración de servicios 323.3. Seguridad 333.4. Ahorro de energía y agua 34

13

4. ELEMENTOS DE LOS EDIFICIOS INTELIGENTES 35

4.1. Estructura 364.2. Sistemas para operación del edificio inteligente

desde el punto de vista para su operación 394.3. Los servicios del edificio 634.4. Administración del edificio 65

5. ESQUEMA CONCEPTUAL DEL EDIFICIO INTELIGENTE 67

6. EJERCICIO 69

UNIDAD II

PRINCIPIOS BÁSICOS DE CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN;SU APLICACIÓN EN EL EDIFICIO INTELIGENTE


1. ANTECEDENTES DEL CONTROL ELÉCTRICO 752. ¿QUÉ ES CONTROL? 773. TIPOS DE CONTROL ELÉCTRICO 794. SIMBOLOGÍA 915. LENGUAJE DE LOS CIRCUITOS DE CONTROL 956. TIPOS DE CIRCUITOS DE CONTROL 1037. DESARROLLO DE LOS CIRCUITOS DE CONTROL 1058. ¿QUÉ ES LA AUTOMATIZACIÓN? 1139. NIVELES DE AUTOMATIZACIÓN 119

10. TIPOS DE SISTEMAS DE CONTROL 12111. EL CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE (PLC) 12512. LA INTEGRACIÓN DE LOS SISTEMAS DE SERVICIOS

DEL EDIFICIO INTELIGENTE 13913. ÁREAS DE APLICACIÓN DEL CONTROL ELÉCTRICO

Y AUTOMATIZACIÓN EN EL EDIFICIO INTELIGENTE 14314. EL SISTEMA DE CONTROL EN UN EDIFICIO INTELIGENTE 14515. EJERCICIO 151


UNIDAD III

PROYECTO: EL CONTROL ELÉCTRICOEN EL SISTEMA HIDROSANITARIO


1. EL SISTEMA HIDROSANITARIO DEL EDIFICIO 155

1.1. Consumidores de agua potable y descargas de aguas negras en el edificio 155

1.2. Elementos de la instalación hidráulica 156

2. EL ABASTECIMIENTO DE AGUA Y SU CONTROL 157

2.1. La red de abastecimiento para agua 1572.2. Diagrama de flujo para el abastecimiento

de agua a través de un pozo profundo 1582.3. Diagrama de flujo para abastecimiento

de agua potable a través de la red municipal 1592.4. Control eléctrico para el abastecimiento de agua 160

Operación manual 161Operación automática 162

2.5. Elaboración de los diagramas de controlpara programación en PLC 163

3. RED DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA POTABLE 165

3.1. Elementos de la red de agua potable 1653.2. Variables de la red de agua potable 1653.3. Diagrama de flujo típico para la red de agua 1663.4. Control típico para la red de agua 168

4. CONTROL DEL USO DE AGUA EN MUEBLES SANITARIOS 179

CONTENIDO15

4.1. Control automático del uso de agua en retretes, mingitorios, lavabos y regaderas 179

4.2. Aplicaciones del control automáticoen muebles sanitarios 182

5. RECICLADO DE AGUAS RESIDUALES 185

5.1. Reciclado de aguas jabonosas y grises 1855.2. Control para la red de agua reciclada 188

6. EJERCICIO 195

UNIDAD IV

PROYECTO: EL CONTROL ELÉCTRICOEN EL SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO


1. ¿QUÉ ES EL AIRE ACONDICIONADO? 201

1.1. Tipos de acondicionamiento 201

2. LOCALES QUE REQUIEREN ACONDICIONAMIENTO 203

3. ¿QUÉ ES UN SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO? 205

4. EQUIPOS UTILIZADOS EN AIRE ACONDICIONADO 207

4.1. Unidad tipo ventana 2074.2. Unidad tipo paquete 2074.3. Unidad dividida 2084.4. Enfriadores de agua 208

5. LOS TIPOS DE SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO 211


5.1. Sistema central de agua refrigerada o helada 2125.2. El sistema central de calefacción con agua caliente 2135.3. El sistema central de agua helada y agua caliente

para el aire acondicionado y calefacción 214

6. CONTROL Y DISPOSITIVOS APLICADOS EN EL AIRE ACONDICIONADO 217

6.1. Los dispositivos y/o aparatos utilizadosen el control de aire acondicionado 217

6.2. Función de los elementos de control del sistemade aire acondicionado 219

6.3. Control típico para un sistema de calefaccióncon agua caliente 220

6.4. Control típico para un sistemade acondicionamiento con agua helada 226

6.5. Control para la ventilación del estacionamiento 229

7. EJERCICIO: ACONDICIONAMIENTO TOTAL 235

UNIDAD V

PROYECTO DE CONTROL ELÉCTRICOEN LA PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS


1. SISTEMA DE PROTECCIÓN CONTRA INCENDIO 2492. CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS INCENDIOS 2513. RED DE EXTINGUIDORES 253

4. ELEMENTOS DE LA RED DE AGUA CONTRA INCENDIO 255

4.1. Hidrantes 2554.2. Rociadores 2574.3. Abastecimiento de agua para la red contra incendio 257

CONTENIDO17

5. EL CONTROL PARA LA RED DE AGUA CONTRA INCENDIOS 259

6. EJERCICIO 265

UNIDAD VI

LA ILUMINACIÓN INTELIGENTE Y EL AHORRO DE ENERGÍA


1. LA ILUMINACIÓN INTELIGENTE EN EL CONTEXTO

GENERAL DE LA ILUMINACIÓN 273

1.1. ¿Qué es la iluminación inteligente? 2731.2. La ecuación de la iluminación inteligente 2741.3. Impacto del ahorro de energía en la iluminación 2751.4. Consideraciones sobre nuevos parámetros en el diseño

de la iluminación para oficinas modernas 278

2. LA ELECTRÓNICA Y SU IMPACTO EN LA ILUMINACIÓN 283

2.1. Evolución de las principales fuentesluminosas artificiales 284

2.2. Desarrollos constantes 2842.3. Aplicación de la electrónica en el campo

de la iluminación 287

3. TIPOS DE LÁMPARAS AHORRADORAS DE ENERGÍA 289

3.1. Lámparas halógenas de bajo voltaje 2903.2. Lámparas fluorescentes compactas 2923.3. Lámparas fluorescentes ahorradoras de energía 2953.4. Lámparas de halogenuros metálicos 296

4. BALASTROS AHORRADORES DE ENERGÍA 301


4.1. Tipo de balastro 3014.2. Características generales 301

5. CONTROL DE LA ILUMINACIÓN 303

5.1. Parámetros por considerar en funciónde los dispositivos de control 304

5.2. Dispositivos típicos de control para iluminación 3045.3. Funciones primarias del control en la iluminación 3065.4. Recomendaciones genéricas para el control

de la iluminación en áreas típicas de un edificiointeligente 307

APÉNDICE 1: GLOSARIO DE TÉRMINOS TÉCNICOS 311

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 321

CONTENIDO19

BLANCAPág. 20

UNIDAD I

GENERALIDADES SOBREEDIFICIOS INTELIGENTES

Finalidades de la unidad

En esta unidad se pretende que el lector adquiera una idea general sobre elconcepto de “edificio inteligente”, de tal manera se comenta la evolución deéste, las razones de su demanda, sus finalidades y características fundamen-tales; así como sus elementos, desde un enfoque tecnológico y teniendo comoprioridad la operación y prestación de servicios encaminados a obtener unamayor productividad de sus usuarios.

También, con el fin de que el lector conozca los diferentes sistemas de ser-vicios en un “edificio inteligente”, éstos se identifican y describen en formageneral; haciendo énfasis en la necesidad de aplicar el control eléctrico y laautomatización; especialmente para realizar la integración de dichos servi-cios. Asimismo, independientemente de algunas definiciones de edificiointeligente, como la del IMEI, entre otras. Al final de la unidad se propone enforma esquemática el concepto de “edificio inteligente”, para que el lectortenga una visión más clara sobre éste.

21

BLANCAPÁG. 22

1. INTRODUCCIÓN

La demanda de edificios inteligentes se incrementó cuando los empresarioscambiaron sus premisas con edificios de oficinas ordinarios a edificios conoficinas inteligentes, al encontrar que la creatividad y productividad de susempleados aumentaba considerablemente. Esto, evidentemente, proporcionóa los empresarios una ventaja competitiva sobre sus contrapartes creandocomo resultado una gran demanda por aquéllos. En consecuencia, las inmo-biliarias involucradas en la renta y venta de espacios para oficinas encon-traron que podían no sólo cobrar más, sino, también, esperar una grandemanda de posibles ocupantes.

El crecimiento de sistemas para este tipo de inmuebles ha sido seguido enparalelo por el desarrollo de sistemas para su automatización, el cual compren-de no sólo funciones de seguridad, por ejemplo, contra el fuego, la prevenciónde accidentes y crímenes, sino también el monitoreo de todas sus funciones.

La naturaleza del trabajo de la era moderna en las oficinas es muy diver-sa, por lo que muchas se encuentran en proceso constante de reestructuración,con cambios frecuentes también en el espacio disponible. La internaciona-lización de negocios, así como la flexibilización de horarios, han modificado lacantidad de tiempo durante el cual las oficinas se encuentran en uso.

La habilidad para absorber dichos cambios sin detrimento de su fun-cionalidad es de vital importancia, de lo contrario podría perder su ventajacompetitiva; es decir, mantener la flexibilidad de reubicación del espacio.

En un edificio es de vital importancia el diseño de sus aspectos horizontalesy verticales. Con esto en mente deben ser también hechas consideraciones simi-lares en cuanto al diseño arquitectónico; por lo tanto, los materiales, equi-pamiento y facilidades utilizadas en el edificio deben incorporar ideas frescasque responderán a los requerimientos futuros de cada edificio inteligente.

23

En la última década del siglo pasado la tecnología de la automatizaciónse desarrolló notablemente, aunada a la informática y electrónica; esto ha im-pactado extraordinariamente los procesos industriales hasta lograrse la auto-matización de plantas industriales completas; la robótica industrial es otroejemplo de las consecuencias favorables de la aplicación de esta tecnología.

Es evidente que el desarrollo de edificios inteligentes ha sido más enfati-zado para espacios de oficinas, pero este mismo concepto empieza también aser dirigido a cualquier tipo de instalación en donde la seguridad y confort delusuario son primordiales (figura 1.1).

Fig. 1.1. Parte de la fachada de un edificio inteligente.


En la actualidad, la automatización encuentra aplicación en otros cam-pos; además de en la industria, se tiene presente en la vida cotidiana; porejemplo, regular la temperatura de una simple habitación o la automatizacióndel encendido y apagado de la iluminación de una oficina; para ello se requie-re dominar el control, y todo esto, en buena medida, es a partir del controleléctrico.

El tema del edificio inteligente en México se encuentra en el mercadoinmobiliario como una aspiración prioritaria por parte de los empresariosdedicados a construir inmuebles, principalmente para el alquiler de oficinas;pero este concepto también se extiende a otros tipos de inmuebles, y hoy endía llega a las edificaciones residenciales con el nombre de domótica. Es asícomo surge la necesidad de tener conocimientos generales en este tema,donde el control y la tecnología de automatización permiten cumplir con lasprincipales finalidades de un edificio inteligente, obviamente esto impulsadopor los avances en la electrónica que ha facilitado el desarrollo de la automa-tización y la iluminación inteligente. Por esta razón dicho tema se incluye enlos programas de estudios de algunas especialidades técnicas y de licenciaturaen diferentes instituciones educativas (figura 1.2).

Fig. 1.2. Aplicación de la domótica en una habitación residencial.

UNIDAD I. GENERALIDADES SOBRE EDIFICIOS INTELIGENTES25

Riego

Calefacción

Control de persianas

Control de iluminación

Seguridad

1.1. Razones de incremento en la demanda de edificios inteligentes

• Aumento de creatividad y productividad en los empleados.• Mayor demanda de ocupación.• Posibilidad de cobrar precios más altos por la renta o venta de espa-

cios en el edificio.

1.2. Evolución del edificio inteligente

INICIAN EN LOS 80 90 ACTUALMENTE

Edificios diseñados

Euforia del mercado. Se consolida el desarrollo. y construidos con

propósitos específicos.

Todos los edificios Edificios diseñados

se desean Integración entre empresa específicamente para

transformar. y edificio. cada mercado.

Se aplican: Ingeniería aplicada

• Controles a empresas y

• Computadoras Mercados verticales. edificios más

y comunicadores pequeños.

Desarrollo de la

Servicios a inquilinos. Confort y tecnología domótica (aplicación

amigable al usuario. del edificio inteligente

en la casa habitación).

1.3. Grados de inteligencia

El concepto en México es relativamente nuevo, llega a principios de losnoventa y a partir de este momento existe un gran interés por conocer adetalle cuándo un edificio puede ser considerado "inteligente", para lo cualtomaremos como base la definición teórica expuesta en el punto 2; sin em-


bargo, resulta difícil trazar una línea divisoria que permita diferenciar conprecisión cuándo un edificio es inteligente; no obstante que existe grado deinteligencia dentro de un edificio, y considerando las necesidades reales de losdueños mexicanos, este concepto deberá irse introduciendo paulatinamente,sobre todo en edificios de gran tamaño, cuya operación y prestación de servi-cios resulta muy complejo. A continuación analizaremos los grados de inte-ligencia de un edificio desde el punto de vista tecnológico.

Grado 1Inteligencia mínima

Un sistema básico de automatización del edificio, el cual no está integrado.

Existe una automatización de la actividad y servicios de comunicaciones aun-que no están integrados.

Grado 2Inteligencia media

Tiene un sistema de automatización totalmente integrado, sistemas de auto-matización de la actividad; sin una completa integración de las comunica-ciones.

Grado 3Inteligencia máxima

Sus sistemas de automatización del edificio, y de la actividad y comunica-ciones se encuentran totalmente integrados.

Para el desarrollo de este proyecto se deben involucrar como mínimo lossiguientes sistemas:

• Sistema de automatización del edificio• Sistema de automatización de la actividad• Sistema de comunicaciones

Con lo cual se integrará al edificio con un nivel de inteligencia aceptable.


BLANCAPÁG. 28

2. CONCEPTO DE EDIFICIO INTELIGENTE

2. 1. ¿Qué es un edificio inteligente?

Se puede decir que un edificio es inteligente cuando este concepto se incorpo-ra desde su diseño, con la finalidad principal de lograr un costo mínimo deocupación durante su ciclo de vida y una mayor productividad estimuladapor un ambiente máximo de “comodidad”.

Para el Instituto Mexicano del Edificio Inteligente (IMEI) un edificio inte-ligente es aquel que reúne los requisitos siguientes:

Características fundamentales integrales en sistemas modulares.

• Centralmente automatizados para optimizar su operación y admi-nistración en forma eléctrica.

• Altamente eficientes para minimizar el uso de la energía.• Altamente seguros y confortables, que respeten las normas tec-

nológicas.

2.2. Concepto general

Un edificio inteligente es aquel que proporciona un ambiente de trabajo pro-ductivo y eficiente, a través de la optimización de sus cuatro elementos básicos:

• Estructura (civil).• Sistemas.• Servicios.• Gerencia.

Y de las interacciones entre ellos.

29

“Edificio inteligente”

Desde el enfoque de la comunicación:

“Aquel que contiene una infraestructura con una redde comunicación de alto nivel, diseñada para manejarinformación que afecta la vida diaria de los emplea-dos.”

2.3. Finalidad del edificio inteligente

• Incrementar la productividad en un ambiente confortable, saluda-ble y seguro.

• Proporcionar mayor flexibilidad para responder a los cambios ori-ginados por los negocios.

• Facilitar la operación con tecnología transparente al usuario.• Tener menos costo de operación y mayor vida útil.


Fig. 1.3. Edificio inteligente.

3. CARACTERÍSTICAS FUNDAMENTALES

• Flexibilidad: edificio altamente adaptable (a bajo costo) para aceptarlos continuos cambios tecnológicos.

• Integración: edificio centralmente automatizado para optimizar suoperación y administración.

• Seguridad: altamente seguro y confortable para sus ocupantes.

• Ahorro de energía y agua: altamente eficiente en el uso de la energíay el agua.

3.1. Flexibilidad del edificio

Para que un edificio pueda considerarse flexible, es necesario prever lo si-guiente:

Estructura

Es la que tiene un mayor ciclo de vida, entre 50 y 60 años. Aquí se incluyen to-dos los elementos ampliamente conocidos por todos nosotros, pero para darlemayor flexibilidad al edificio será necesario prever plafones registrables ytransitables, ductos adicionales para comunicaciones, cuartos de equipos decontrol o comunicaciones en aquellas áreas que así lo justifiquen, espaciopara colocar piso falso, o analizar la orientación de la estructura para apro-

31

vechar la luz del sol, y todo aquello que permita darle mayor flexibilidad aledificio.

Servicios

Aquí se incluyen todos los sistemas que van dentro del caparazón y que ge-neralmente son elementos tecnológicos, cuyo ciclo de vida es entre 15 y 20años, como sistemas electrónicos y eléctricos; de aire acondicionado y calefac-ción; hidráulicos y sanitarios; elevadores y escaleras eléctricas; telecomunica-ciones e informática; control y seguridad, etcétera.

Acabados

El tiempo de vida de éstos es entre 10 y 15 años. Comprende aquellos elemen-tos de carácter superficial, acabados de pisos, muros, techos, divisiones, etcétera.

3.2. Integración de servicios

El concepto de la integración de servicios no es nuevo en la construcción deedificios. Desde hace algunos años ya se hablaba de este concepto sin ningúnéxito, pero a raíz del desarrollo de la tecnología en los campos del control,cómputo y telecomunicaciones, ha tomado una mayor importancia, hastavolverse fundamental en los llamados “edificios inteligentes”. Todos los servi-cios que existen dentro de un edificio se pueden incluir en cualquiera de lassiguientes áreas:

• Protección.• Seguridad.• Administración.• Ahorro de energía.• Servicios básicos (agua, energía eléctrica, telecomunicaciones).

Todas estas áreas al establecer un sistema de control básico quedanintegradas a través de la automatización (figura 1.4).


3.3. Seguridad

La seguridad es un aspecto fundamental en el diseño de un edificio inteligen-te, esto implica que la propuesta arquitectónica es vital, incluyendo equiposcontra incendios, rutas de escape para estos tipos de siniestros y otros comosismos, que permitan a sus usuarios sobrevivir ante una contingencia; peroespecialmente en el diseño se debe considerar que el edificio es seguro inde-pendientemente de todas las ventajas tecnológicas, de tal manera que se puedatrabajar a gusto y producir más el usuario.

Además dentro de este concepto general de seguridad se debe incluir laseguridad patrimonial, incluyendo todos los adelantos tecnológicos para el


Fig. 1.4. Esquema de la integración de servicios.

AHORRO DE ENERGÍA

CONTROLSEGURIDAD

INTEGRACIÓNDE SERVICIOS

PROTECCIÓN ADMINISTRACIÓN

SISTEMASPARA OPERACIÓN

control de acceso, desplazamiento interno del personal; cuidado y vigilanciadel inmueble contra el crimen; así como la seguridad en el proceso de la ad-ministración de la comunicación (informática), entre otros.

3.4. Ahorro de energía y agua

Con el sistema básico de control en el edificio, realizar un ahorro de consumode energía está prácticamente implícito, ya que los equipos serán programa-dos para que operen en situaciones de máximo rendimiento, lo cual se verá re-flejado en un ahorro de fuerza laboral, puesto que la productividad se verámejorada al integrar todo el control bajo un mismo sistema o programa (soft-ware). Asimismo, con la automatización de la instalación hidrosanitaria selogrará un sustancial ahorro de agua.

Las posibilidades de un sistema de administración con ahorro de energíay agua son múltiples.

Cabe mencionar las siguientes:

• Zonificación de la climatización.• Intercambio de calor entre zonas, inclusive con el exterior.• Uso activo o pasivo de la energía solar.• Control automático y centralizado de la iluminación.• Control de horarios para el funcionamiento de equipo.• Control de ascensores.• Programa emergente en puntos críticos de demandas.• Automatización del uso del agua en los muebles sanitarios.• Automatización de la red de distribución del agua.• Reciclado de aguas residuales.


4. ELEMENTOS DE LOS EDIFICIOS INTELIGENTES

Un edificio inteligente está diseñado para optimizar los siguientes cuatro ele-mentos:

• Estructura del edificio.• Sistemas del edificio.• Servicios del edificio.• Administración del edificio.

Los cuatro elementos anteriores se interrelacionan entre ellos, como se mues-tra en la siguiente figura:

Fig. 1.5.

35

4.1. Estructura

La estructura inteligente tiene como objetivo, incrementar la seguridad de losocupantes, aumentar la comodidad, lograr una mayor eficiencia en la energíay una mayor adaptabilidad a los cambios físicos que se consideran dentro dela estructura; los cuales son:

• Elevamiento de espacios (altura del piso a techos, pisos falsos y pla-fones).

• Tratamiento de ventanas.• Closets de cableados y canalizaciones.• Materiales a prueba de fuego (cortinas y acabados).• Mobiliario modular.

Estos elementos de la estructura se enfocan al ahorro de energía, carga y ma-nejo adecuado de las redes de cableado.

Sistemas de pisos elevados

El sistema de pisos elevados en la automatización de la oficina es la soluciónpráctica y elegante, sin importar el tamaño del área, pequeña o grande, por-que las conexiones estarán siempre donde el equipo las requiera como:computadoras personales, impresoras, salidas de datos (rosetas), teléfonos,copiadoras y otros, por lo que se considera un elemento importante en laautomatización de la oficina ya que facilita los cableados para alimentar oconectar los equipos (figura 1.6 y 1.7).

Sistema de mobiliario modular

Es el complemento de la oficina automatizada en el edificio inteligente. Elmobiliario se puede cambiar diario si así se requiere, por lo que es necesariopensar en muebles modulares, desarmables y con la posibilidad de alojar ins-talaciones en su interior.

Por lo anterior, podemos concluir que un edificio lleva la etiqueta de fle-xible si estos cuatro elementos son independientes cada uno entre sí, es decir,si es necesario realizar un cambio en los servicios no se debe efectuar ningu-



Fig. 1.6. Aspecto de piso elevado.

Placa

Travesaño Empaquede tierra

Pedestal de aluminio

Fig. 1.7. Detalle de acabados del piso elevado.

na modificación en la estructura o con mayor razón, si se requiere realizar unaredistribución del área no se deberá realizar ninguna modificación en los ser-vicios. El caso más común en edificios convencionales sucede cuando se quie-re cambiar de oficinas, ya que se tiene que recablear el teléfono y muchasveces, si se manejan datos, hacer nuevos ductos para el equipo de cómputo, yresulta muy costosa la reubicación (figura 1.8).


Fig. 1.8. Aspectos de una oficina en un edificio inteligente.

4.2. Sistemas para operación del edificio inteligente desde el puntode vista para su operación

Los sistemas considerados dentro de un edificio inteligente desde el punto devista para su operación son:

De servicios

• Sistema hidrosanitario.• Sistema de aire acondicionado, calefacción y ventilación.• Sistema de transporte interno.• Sistema de iluminación.• Sistema de energía eléctrica.

De seguridad y protección

• Sistema contra incendio.• Sistema para control de acceso y vigilancia.

De comunicaciones

• Instalación telefónica.• Red de datos.• Teleproceso.

De control y automatización

• Control de la seguridad.• Automatización y operación de los sistemas de servicio.• Monitoreo.• Ahorro de energía.

Al considerar estos sistemas se acota la importancia de contar con unared de cableado lógico que se adapte a las necesidades presentes y futuras.


SISTEMAS DE SERVICIOS

El sistema de servicios es aquel que integra las instalaciones que se aplican yutilizan dentro del edificio inteligente para obtener los servicios primordialescon que opera, como el suministro y distribución de energía eléctrica; sumi-nistro y distribución de agua potable; control, manejo y reciclado de las des-cargas de aguas negras y jabonosas; la iluminación y el confort adecuadospara una mayor productividad.

El diseño de todas estas instalaciones a diferencia de un edificio normalserán altamente automatizadas para efectuar su monitoreo, abatir costo en elmantenimiento y lograr el ahorro de energía.

Las instalaciones que integran el sistema de servicio son:

• Eléctrica.• Sanitaria.• Hidráulica.• De aire acondicionado y de calefacción.• De ventilación.• Iluminación o alumbrado inteligente, entre otras.

Las cuales se tratan en particular en las unidades III, IV y VI; excepto la insta-lación eléctrica, que no es tema de este texto, a continuación se presentanaspectos generales sobre esta instalación.

EL SISTEMA ELÉCTRICO

Sin ahondar en este tema, pues no es la finalidad del texto, pero sí es conve-niente indicar en forma general cuáles elementos deben integrar el sistema eléc-trico de un edificio inteligente independientemente de los convencionales y yaconocidos; principalmente deben incluirse los que a continuación se muestran:

Fuente de energía

Doble acometida: a efecto de garantizar la continuidad del servicio de energíaeléctrica normal, se recomienda proyectar una doble acometida (sistema pri-


mario selectivo de energía porque proporciona dos fuentes de energía en ellado primario, con lo cual se prevé mayor seguridad al sistema secundario)pero de dos diferentes circuitos de la compañía suministradora, de tal formasi se presenta una interrupción en el circuito alimentador normal porcualquier razón, inmediatamente se efectúa la transferencia al segundo cir-cuito a través de un equipo de transferencia de energía (transfer) y con esto semantiene la continuidad del servicio de energía eléctrica al inmueble porparte de la fuente principal de energía.

Subestación

Tipo de subestación unitaria, equipada adicionalmente con equipo de protec-ción y medición con equipos de tecnología de punta, como son relevadores deprotección contra falla a tierra y medición de las magnitudes eléctricas pri-mordiales: tensión, corriente de fase, frecuencia, potencia y energía (figura 1.9).

Energía de respaldo

En un edificio inteligente no se puede soslayar una fuente de energía que res-palde a la principal para situaciones emergentes, por esto se deberá contar conuna planta de energía eléctrica en servicio de emergencia.


Fig. 1.9. Subestación compacta (cortesía SQUARED).

La capacidad de ésta será seleccionada en función de los criterios queestablezcan la gerencia y el personal de mantenimiento; normalmente se con-sidera la alimentación a elevadores, alumbrado de emergencias, equipo de lacentral de servicios (casa de máquinas), salas de cómputo, todo lo relaciona-do con informática y los equipos de comunicación, entre algunos otros.

Este equipo debe contar con material de transferencia automática paraque su arranque precisamente sea en automático, cuando falta la energía eléc-trica de la compañía suministradora (figura 1.10).

También como energía de respaldo hoy es aceptado en el edificiointeligente el servicio de:

Energía ininterrumpida

Conocido como equipos de UPS, particularmente para servir al equipo deinformática, faxes y equipo de comunicación (PBX). Es conveniente que aligual que una subestación o planta de emergencia; este equipo requiera deespacio y banco de baterías y por el peso que representa también deba consi-derarse en el diseño estructural del edificio (figura 1.11).


Fig. 1.10. Planta eléctrica de emergencia.

ESQUEMA DEL SISTEMA ELÉCTRICO EN UN EDIFICIO INTELIGENTE

Donde:

1. Equipo de transferencia automático.2. Subestación eléctrica.


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Fig. 1.11. Equipo de energía ininterrumpible.

3. Tablero general de distribución inteligente.4. Planta de energía eléctrica en servicio de emergencia.5. Unidad de energía ininterrumpible.6. Motobomba de emergencia.

El sistema es alimentado con dos fuentes de energía eléctrica a través de doscircuitos de la compañía suministradora los cuales se operan mediante unequipo de transferencia (transfer); además cuenta con energía de respaldo pormedio de una planta de energía eléctrica (motor de combustión) y las unida-des de UPS (energía ininterrumpible).

Distribución de energía

Para la distribución de la energía eléctrica será necesario contar con:

Tableros generales de distribución

Este equipo adicionalmente debe contar para la interrupción y proteccióngeneral del sistema de baja tensión con interruptores electromagnéticos, loscuales son de operación automática y, además, con un módulo de comuni-cación para enlazarlos al PLC y de esta manera monitorear los diferentes pa-rámetros de energía eléctrica y ajustar la calibración de disparo; entre otrasfunciones.

El tablero general de distribución se debe equipar con un monitor de cir-cuitos para la adquisición de datos y control del sistema de baja tensión;algunos de los datos que se obtienen con este equipo son por ejemplo: lec-turas de demandas (corriente instantánea por fase pico, demanda de potenciareal, aparente); lecturas de energía (energía acumulada real, reactiva yaparente), lectura de medición en tiempo real (frecuencia, factor de potencia,corriente por fase, tensión entre líneas, línea neutro, temperatura). Comoestos equipos cuentan con un módulo de comunicación a PLC esto permite untotal monitoreo del sistema eléctrico por parte de la gerencia del edificiointeligente. En este caso el PLC sirve como interfase entre tablero y sistema deadministración del edificio (figuras 1.12 y 1.13).



-ONITOR�DECIRCUITOS

)NTERRUPTORAUTOMÉTICO

)NTERFASE

-ONITOREO�DEPARÉMETROS

4ABLERO�GENERALDE�DISTRIBUCIØNINTELIGENTE

3ISTEMA�DE�ADMINISTRACIØN

Fig. 1.12. Aplicación del tablero general inteligente de distribución.

Fig. 1.13. Tablero general de distribucióninteligente del mercado nacional

(cortesía de SQUARED).

Tableros de alumbrado

Hoy en día existe una nueva generación de tableros para controlar el alumbra-do en forma automática; en el diseño de la instalación eléctrica de alumbradode un edificio inteligente, independientemente de los criterios para la auto-matización del alumbrado en áreas específicas, se deben instalar este tipo detableros, los cuales permiten tener el control de las cargas de alumbrado quese encuentran conectadas en los circuitos derivados y son controladas por losinterruptores termomagnéticos mediante una computadora a través de unprograma específico, y con esto efectuar la programación del alumbrado portiempo y por entrada del personal; asimismo, esto hace posible el monitoreodel alumbrado. Estos tableros denominados inteligentes existen en el merca-do y están equipados con actuadores (pequeños motores a 24V, C.D.) queoperan los interruptores termomagnéticos y un módulo de enlace a una com-putadora personal; y con programas específicos (software de monitoreo), esposible programarlos (figuras 1.14 y 1.15).


4ABLERO�INTELIGENTEDE�ALUMBRADO

$ISPOSITIVODE�CONTROLO INTERFASE

#IRCUITO�ALUMBRADOLOBBY�PASILLOS

3ISTEMASEGURIDAD

#IRCUITO�ALUMBRADOLOBBY�Y�SALAS

)NTERRUPTOR�DETEMPORIZADO

&OTOCELDACONTROL

%NLACEPLANTAEMERGENCIA

#IRCUITO�ALUMBRADOESTACIONAMIENTOS

#IRCUITO�ALUMBRADOEXTERIOR

Fig. 1.14. Sistema de administración.

EL SISTEMA DE TRANSPORTE INTERNO

Los sistemas de transporte interno en el edificio inteligente se integran bási-camente por elevadores (transporte vertical), escaleras eléctricas y bandastransportadoras; pero hay casos donde se incluye transporte neumático paraenvío de documentación en cápsulas, el cual a pesar de su flexibilidad en lainstalación e impacto energético, no ha tenido una total aceptación para quesea una aplicación general en todos los inmuebles (figura 1.16).


Fig. 1.15. Tablero de alumbrado inteligente delmercado nacional (cortesía de SQUARED).

Fig. 1.16. Escaleras electromecánicas.

Los elevadores con la tecnología de la automatización, han evolucionadoa tal grado que se consideran con su propia inteligencia, sin embargo, re-quieren estar interconectados al sistema central de automatización para sercontrolados en casos de emergencia o para control de acceso, y además paraefectuar un monitoreo de éstos.

Cuando se habla de funcionalidad en un inmueble para oficinas, se debeconsiderar, en la etapa de diseño, el número de elevadores necesarios parauna atención correcta del tráfico en el edificio, por esta razón a efecto de queel lector tenga una idea de los aspectos conceptuales durante el diseño de equi-pamiento del transporte vertical para un edificio inteligente, se mencionan acontinuación tres:

• Definición de las características primordiales.

• Determinación de las funciones propias y aquellas entrelazadas a lared del edificio.

• Mantenimiento.


Fig. 1.17. Cabinas de elevador.

Definición de las características primordiales

Un equipo de transporte vertical es un conjunto de funciones, cuyas carac-terísticas principales son:

• Capacidad• Velocidad• Número de elevadores

Capacidad: para su determinación es importante la estimación adecuada delnúmero de usuarios total del edificio. Una regla general es considerar 10 m

2

de superficie utilizable por persona. Pero también es conveniente considerarla normatividad en cuestión; ésta señala “que los elevadores desalojen ciertoporcentaje del número total de usuarios en un intervalo de tiempo, para noexponer la seguridad del usuario”.

Este criterio de capacidad también debe ser aplicado en las escaleraselectromecánicas y bandas.

Velocidad: la velocidad está en función de la capacidad de respuesta deseadapara atender la “llamada”. Por ejemplo en más de una ocasión hemos tenidoque esperar un rato para abordar el elevador; esto puede ser porque la veloci-dad con que cuenta no es la correcta.

Número de elevadores: esta característica en combinación con la velocidadpuede minimizar los tiempos de espera, en atención a que un mayor númerode elevadores garantiza una atención más rápida de las “llamadas”.

Determinación de las funciones y aquellas entrelazadasa la red del edificio

Todo equipo de transporte vertical actúa conforme a las funciones que sonprogramadas desde un principio, por ejemplo, retorno automático a P.B. obien la ubicación automática en cierto piso del edificio.

A continuación se enlistan algunas funciones:

1. Viaje directo a piso.2. Cancelación de llamada.


3. Mando bomberos.4. Desactivación de elevador.5. Servicio de emergencia.6. Acceso restringido.7. Operación con planta de emergencia.8. Interruptor sísmico.9. Circuito cerrado de televisión.

10. Avisos orales.

Mantenimiento

Las fallas en los equipos de transporte vertical generalmente son esporádicas,sin embargo, cuando éstas ocurren debe tratarse de identificar la falla y repor-tarla al personal de mantenimiento especializado en elevadores. Normalmen-te el tiempo transcurrido entre la identificación de una falla y la notificaciónal personal especializado responsable de corregirlo, puede resultar muchomás del deseado; por consiguiente se deben proporcionar medidas de seguri-dad adicionales para los pasajeros, así como informarles de las medidas queen ese momento se están tomando para su rescate.

Lo anterior conlleva a establecer en la etapa de diseño la programaciónde una comunicación entre la cabina y el centro local de servicio, en ambossentidos. En el mercado nacional hay empresas especializadas en el transportevertical y son capaces de ofrecer este servicio, pero además se debe solicitar laimplementación a efecto de minimizar dichos tiempos (tareas de reparación):

• Monitoreo permanente a través de adquisición de datos.• Transmisión automática de los datos al centro de servicio en el caso

de falla del equipo.

Todo esto es posible gracias a los beneficios de la automatización de losedificios inteligentes.


SISTEMA DE SEGURIDAD Y PROTECCIÓN

Dentro de la seguridad existen dos aspectos, la protección del patrimonio y laprotección de las personas. Para ello se debe instalar un sistema integral deseguridad que abarque los propios requerimientos; éstos podrán variar en eledificio en cuestión del país o zona donde éste se ubique. Dentro de la seguri-dad se tiene:

• Circuito cerrado de televisión.• Vigilancia perimetral.• Control de accesos.• Control de rondas de vigilancia.• Intercomunicación de emergencia.• Seguridad informática, etcétera.

Dentro de la protección relacionada con las personas y patrimonio deledificio, se destaca:

• Detectores de movimiento sísmico.• Detección de humo y fuego.• Detección de fugas de agua.• Monitoreo de equipo para la extinción de fuego.• Red de rociadores.• Absorción automática de humo.• Señalización de salida de emergencia.• Voceo de emergencia.

De éstos, el sistema de protección se comenta en la unidad V con elproyecto de una red contra incendio.

El sistema de seguridad

Este sistema debe atender dos aspectos principales, los cuales son el control deacceso y su tránsito en el interior del inmueble; así como la vigilancia y super-visión del edificio.


Control de acceso

La seguridad patrimonial de un edificio inteligente, comienza con el controlde acceso del personal y de su desplazamiento interno; por esto el control deacceso tiene como finalidad controlar quién puede entrar a qué área o local yen qué momento. Es decir, si se pasa por alto el control de acceso en funcióndel espacio o del tiempo no se puede tener la garantía de un control de acce-so eficaz y confiable.


Fig. 1.18. Esquema del control para acceso y desplazamiento de usuariosen el edificio inteligente.

Control y

monitoreo

Lector bandamagnética

Impresora

Interfase

Lectorbiométrico

Otras lectoras

Código debarras

Teclados

Lectores deproximidad

Otras lectoras

Fotografías

Lectorbiométrico

Sensores rupturade cristales

Actuadores de puertaspeatonales y vehiculares

Controldesplaza-

mientointerno

Ingresovisitas

Ingresoempleados

Usuariosedificio

En el control de acceso al edificio se presentan principalmente dos even-tos por controlar:

1. Control de ingreso del personala) Interno (empleados)b) Externo (visitas, proveedores, etc.)

2. Control de desplazamiento interno del personal

En el ingreso de personal se distinguen dos tipos: el personal que laboraen el edificio (empleados) y el personal externo, que son personas que visitanal edificio para efectuar diferentes actividades y su presencia es temporal.

Por esta razón, al momento de instalar el sistema de seguridad para elcontrol de acceso, se debe aplicar en particular una solución para cada tipo deingreso del personal.

En la actualidad, normalmente cualquier punto que pueda asegurarsecon una cerradura es susceptible de ser controlado con un sistema electróni-co, de manera que garantice el ingreso sólo a las personas autorizadas a lasáreas controladas (espacios) en el horario establecido (tiempo).

El punto débil de una cerradura siempre será la llave; esto significa queuna llave puede ser fácilmente duplicada, perdida o robada; lo cual implica ungran riesgo de perder el control de quien entra a las áreas restringidas.

Un sistema electrónico de control de acceso es una alternativa de solu-ción confiable, para este caso, pues cada persona recibe una tarjeta o un códi-go el cual restringirá su acceso a áreas controladas o que se desean controlar.Con este sistema, si una tarjeta es perdida o robada o un código deja de serconfiable, basta con darlo de baja del sistema y dar de alta el nuevo código, locual garantiza la seguridad en el inmueble.

Tipos de tarjetas y lectores de tarjeta

Los elementos que sustituyen a la llave y cerradura tradicional son las tarjetascodificadas y su lector correspondiente. Actualmente existen en el mercadodiferentes opciones en cuanto a tipos de tarjetas y lectores, pero las más co-munes son las siguientes:


• Efecto Wiegand.• Banda magnética.• Tarjetas y lectores de proximidad.• Código de barras.• Teclados.• Lectores biométricos.

Cada aplicación es distinta para cada evento en el control de acceso, porlo que es importante elegir adecuadamente la tecnología, pues cada una repre-senta una solución ideal para cada caso; pero también, de no hacerse correc-tamente, puede resultar totalmente inadecuada por costo y funcionalidad.

En resumen, un sistema electrónico de control de acceso ofrece los bene-ficios siguientes:

• Incremento en la seguridad.• Disminución de costos.• Posibilidades de generar reportes.


Fig. 1.19. Control de acceso: lector biométrico y tarjeta de banda magnética.

y sus aplicaciones típicas son:

• Control de acceso al edificio.• Control interno de las visitas.• Control en áreas restringidas por:

a) horariob) día de la semanac) fecha

Además si se enlaza (interfase) al sistema administrativo se puede trans-ferir información al programa de nóminas como:

• Faltas y retardos del personal.• Contabilización de comidas.• Elaborar reportes y estadísticas.

Este sistema lógicamente se debe manejar con una computadora perso-nal, pues con el uso de este equipo se facilita la operación del sistema de con-trol de acceso.


Fig. 1.20. Fotografías de control de acceso al edificio.

Vigilancia

Otro aspecto de la seguridad en el edificio es la vigilancia y la supervisión. Unsistema de seguridad se instala por necesidad de tener vigilancia en lugaresdonde las áreas por cubrir son bastantes extensas o bien por ser una área deriesgo para la integridad de personas o para aviso de cualquier eventualidad.

Los sistemas de seguridad pueden ser tradicionales; con guardias de se-guridad destacados en los puntos que se desea vigilar o proteger dentro deledificio inteligente; esto implica una nómina de personal exclusiva y especialpara las funciones de vigilancia y protección con un alto costo para la admi-nistración del inmueble.

Circuito cerrado de televisión (CCTV)

El circuito cerrado de televisión es la solución para eliminar las cuadrillas des-tacadas a efectuar las tareas de vigilancia y protección y, lograr el abatimiento


Cámaras Secuenciador Videograbadoras

Multiplexor

Monitores

Fig. 1.21. Esquema para vigilancia y supervisión a través de un CCTV

en el edificio inteligente.

Sensores demovimiento

de costos en la administración del edificio, pues este sistema permite una vigi-lancia y supervisión eficaz multipunto del personal, áreas e instalaciones;además es útil en la aclaración de fraudes y cualquier otro tipo de siniestroscon la grabación de eventos.

La aplicación de un sistema de CCTV, permite cumplir con las finalidadessiguientes:

• Seguridad preventiva para la integridad del personal usuario y res-guardo de los valores del inmueble.

• Herramienta para el personal de seguridad.• Grabación de imágenes en función de eventos.• Abatimiento de costos en la vigilancia y supervisión.

Un CCTV, básico estará formado por un grupo de cámaras de tv, dispuestas enlas áreas o puntos que se desean vigilar, un multiplexor, una videograbadoray un monitor. Este sistema de CCTV, se ilustra a continuación.


Fig. 1.22. Esquema de un CCTV básico.

Cámara 1 Cámara 2 Cámara 3 Cámara 4

Videograbadora

Multiplexor

Monitor

En este CCTV, la imagen es captada por cualesquiera de las cámaras instaladasen el interior o exterior del edificio, y pueden ser visualizadas en la pantalla demonitoreo; además el usuario puede grabar los eventos con la videograba-dora.

Un sistema más completo de CCTV, es aquel que incluye sensores y alar-mas; el cual es controlado y monitoreado por una PC, como el que se presen-ta en la figura 1.23.

Este sistema controlado y monitoreado a través de una computadora per-sonal satisface la necesidad del usuario en las zonas o áreas por supervisar yvigilar el edificio inteligente, en el grabado de imágenes y datos para unasupervisión remota, la cual se efectúa a través de Internet, Red Lan o líneatelefónica específica para este servicio.


Fig. 1.23. Sistema típico de CCTV para monitoreo remoto.

Sensor 1

Sensor 2

Sensor 3

Sensor 4

Cámara 1

Cámara 2

Cámara 3

Cámara 4

Monitor

Cuarto de vigilancia

Sistema de administración

Acceso a través de Internet,LAN o línea telefónica

Videograbadora digitalinteligente

Impresora

Sirena

Lámpara dealarma

La aplicación de sensores o la integración de éstos es porque un sistemade seguridad se concibe por áreas o zonas por proteger, por lo cual una mismaárea puede tener diferentes tipos de sensores; por ejemplo, sensores de rup-tura de cristal o sensores infrarrojos de movimiento para detectar presenciade individuos.

Estos dispositivos se pueden instalar o asignar a las áreas que se deseanproteger; por ejemplo, en puertas de acceso o ventanas de oficinas, las cualesse monitorean cuando ocurre una condición de alarma.

Lógicamente este sistema de CCTV, se debe operar con un software especí-fico (véase figura 1.23), que efectúe las funciones siguientes:

• Monitoreo y grabación.• Reproducción de imágenes.• Búsqueda y control remoto por Internet y otro medio.• Diversidad en despliegue de pantalla (una o más imágenes).• Detección de movimiento programable.• Impresión de reportes.• Entre otras que se deseen programar.

Sistema de comunicación

Los sistemas de comunicaciones deben ser parte de un edificio inteligente ytienen como función desviar y pasar la comunicación de voz y de datos den-tro del edificio, y la conectan (la comunicación) a otros sistemas fuera del edi-ficio.

Los sistemas de comunicación de muchos edificios modernos usan unarama de intercambio automático privado, también conocido como contro-lador de switcheo de datos (PBX) y funciona como unidad procesadora centralde la oficina. Este controlador de switcheo de datos (PBX) es capaz de transmi-tir tanto voz como datos usando señales digitales a través de alambres tele-fónicos convencionales o de fibra óptica y el lugar donde se instala el PBX esconocido como “SITE” (sitio).


Comunicaciones telefónicas

Las funciones típicas del PBX que proporcionan para comunicación telefónicason:

• Acceso a portadores de larga distancia múltiple dentro del edificio.• Registro detallado de todas las llamadas que entran y salen.• Marcado abreviado.• Envío y transferencia automática de llamadas.• Centros de mensajes.

Transferencia de datos

En el área de transferencia de datos el PBX puede funcionar como:

• Red de área local de baja velocidad para estación de datos.• Salida de una red de área local específica.• Suministrar acceso a base de datos externos como texto remoto y

videotexto interactivo.

Un sistema de telecomunicaciones típico para un edificio inteligente


Fig. 1.24. Elementos principales de un CCTV.

Cámara

SensorMonitor

Videograbadora Multiplexor

cuenta con un PBX, antena de microondas y en el interior del edificio enlazaelementos como teléfonos, computadoras personales, red de datos de área lo-cal, como se muestra en la figura 1.26.

La integración de los servicios del edificio inteligente se logra a través delPBX, figura 1.25, enlazando el sistema de telecomunicaciones con el sistema deadministración del edificio y el sistema de administración de información(Red de datos).


Fig. 1.25. Controlador de switcheode voz y datos (PBX).

Telecomunicaciones


Fig. 1.26. Ejemplo típico de comunicación en un edificio inteligente.

Servidor

Teléfono

Teléfono

Satélite o antenade microondas

Computadorapersonal

Computadorapersonal

Teléfono

Red de área local

Al sistema deadministración

del edificio

A la compañía localde teléfonos portadores de

larga distancia múltiplesy fuentes de datos

Sistema de control y automatización

El sistema de control y automatización en el edifico inteligente tiene comoobjetivo automatizar los diferentes sistemas que intervienen para su opera-ción, seguridad y su administración, para que permita supervisar y monito-rear la operación y el estado de las distintas instalaciones que intervienen enlos sistemas y actuará o funcionará de acuerdo con lo propuesto en el diseñodel programa (software), evitará fallas dentro del funcionamiento de éstas;asimismo, será responsable de los distintos grados de comodidad y de llevarlas estadísticas de mantenimiento para cada equipo eliminando así las gran-des cuadrillas de personal para tener en funcionamiento todas las instalacio-nes, como por ejemplo:

• Instalación eléctrica.• Instalación de aire acondicionado y ventilación.• Instalación hidrosanitaria.• Elevadores y escaleras eléctricas.• Accesos al edificio.• Sistemas de alumbrado.• Vigilancia perimetral.• Sistema contra incendio, etcétera.

Un sistema básico de control y automatización es el que se representa enforma esquemática en la figura 1.3; donde su utiliza el controlador lógico pro-gramable (PLC) para enlazar los diferentes sistemas de operación en un edifi-cio inteligente y un computador (ordenador) personal para monitorear lasdiferentes operaciones y funciones de éstos, así como para imprimir losreportes deseados, todo en función del programa o software diseñado e insta-lado previamente (figura 1.27).

Este sistema se trata en detalle, en la siguiente unidad.

4.3. Los servicios del edificio

Además de los sistemas antes mencionados para su funcionamiento, el con-cepto de edificio inteligente debe de contar con servicios como:


• Voz, datos y videocomunicaciones.• Automatización de los transportes internos como elevadores, esca-

leras y pasillos.• Compartición de salas de junta.• Operación fuera de horario o bien, operación en horarios extraor-

dinarios.• Estacionamiento.

Estos servicios se enfocan al ahorro de energía, carga y manejo adecuadode las redes de cableado.


Sistemahidrosanitario

Sistema de aire acondicionadoy calefacción

Sistemade protección

Sistemade seguridad

Sistema decomunicaciones

Servicios deledificio

Dispositivosde control

PLC

MonitoreoSistemaeléctrico

Fig. 1.27. Esquema del sistema de control y automatización para los sistemasde operación en el edificio inteligente.

La red de datos para la administración de la información

Un sistema de administración de información incluye la automatización de laoficina y el equipo de procesamiento electrónico de datos. La automatizaciónde la oficina normalmente incluye:

• Iluminación inteligente.• Comunicación interoficinal (correo electrónico).• Producción-reproducción de documentos (procesamiento de

palabras).• Archivo electrónico de datos.

Generalmente este último se refiere a la conservación de registros encomputadora, administración de base de datos y análisis de hojas de cálculo.

Para lograr la automatización del proceso de la administración, de lainformación y de los equipos que intervienen, se utilizan redes que se hanvuelto muy comunes, porque facilitan la comunicación y permiten una efi-ciente administración de la información, como la recuperación de datos,material escrito, y/o funciones de palabra y otras tareas.

Las redes de área local (LAN), se están instalando cada vez más y estánintegradas por computadoras, fax, impresoras y estaciones de trabajo quepueden funcionar independientemente o compartiendo datos y equipo pe-riférico con otros, como se muestra en la figura 1.28 y forman parte del con-cepto edificio inteligente.

4. 4. Administración del edificio

Dentro del sistema de administración de un edificio inteligente se consideranlos:

• Sistemas de control y automatización.• Mantenimiento de la propiedad o inmueble.• Operación de los sistemas básicos.• Mantenimiento de los sistemas.• Reporte de energía y eficiencia.• Monitoreo de los sistemas.



Fax

Procesadorde palabras

Procesadorde palabras

ComputadoraMarco principal

Computadorapersonal

Otrasestaciones y

redes de datosdentro y fuera

del lugar

Computadorapersonal

Impresora

Impresora

Servidor

RED DE DATOS LOCAL

Fig. 1.28. Informática.

5. ESQUEMA CONCEPTUAL DEL EDIFICIO INTELIGENTE

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IENTO

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BLANCAPÁG. 68

6. EJERCICIO

Pensemos que un empresario tiene inquietud de construir un inmueble ysolicita algunas recomendaciones generales sobre edificios inteligentes. ¿Quérecomendaciones haría usted?

Un método para establecer algunas recomendaciones sería plantearsepreguntas y respuestas como a continuación se presentan:

1. ¿Un edificio inteligente es garantía contra la obsolescencia de una inversióninmobiliaria?

Respuesta:Sí, porque un edificio inteligente es la respuesta a nuevos conceptos enespacio para oficinas, ya que eficienta y humaniza; además un edificiointeligente es la respuesta mejor y a menor costo a las necesidades de losusuarios, son más rentables y más fáciles de comercializar.

2. ¿Qué aspectos recomendaría tomar en cuenta para su diseño?

Respuesta:

I. Los elementos de un edificio inteligente:• Estructura física del edificio.• Sistemas del edificio.• Servicios del edificio.• Administración del edificio.

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II. De funcionalidad:

• Flexibilidad para aceptar continuos cambios.• Integración de los servicios.• Ahorro de energía.• Ahorro de agua.• Automatización de los sistemas para operar el edificio.• Automatización de los servicios generales.• Seguridad y protección.• Control centralizado.

3. ¿De los sistemas de servicios para la operación del edificio inteligente encuáles recomendaría su automatización?

Respuesta:A efecto de no caer en una sofisticación en el control, se recomendaríaautomatizar principalmente:

• El sistema del aire acondicionado.• El sistema hidrosanitario.• La iluminación.• La red contra incendio.• El sistema de seguridad y vigilancia.• El sistema de comunicaciones.• Servicios generales, como transporte interno, estacionamientos, ho-

rarios extraordinarios, la red de voz y datos, entre otros.

Todo esto con la finalidad de lograr una integración de servicios, ahorrode energía y agua.

4. ¿Qué tipos de dispositivos recomendaría utilizar para lograr el control y laautomatización?


Respuesta:Para los dispositivos de control, el controlador lógico programable y paralograr la automatización un programa específico con una computadora.

5. ¿Cuál tipo de control recomendaría aplicar?

Respuesta:Un tipo de control centralizado, que permita la administración de los di-ferentes tipos de sistemas que integran el concepto de edificio inteligente.

6. En aspectos de seguridad ¿Cuáles recomendaría?

Respuesta:I. Un sistema de vigilancia con circuito cerrado de televisión para la vigi-lancia externa, de los accesos al edificio y los estacionamientos.II. Control de acceso al edificio y en áreas especiales como informática,central de servicios, entre otras; utilizando cámara de televisión, lectoresde tarjeta, reconocimiento de iris, de huellas digitales y en el acceso al edi-ficio hasta detectores de metales, todos ellos monitoreados durante loshorarios de operación del edificio.

7. ¿Para la comunicación de voz y datos dentro y fuera del edificio qué reco-mendaría?

Respuesta:Un dispositivo de intercambio automático privado, como es “el controla-dor de switcheo de datos” (PBX) y para el enlace externo un sistema de mi-croondas o bien línea privada de la compañía telefónica. Esto último setendría que evaluar desde un enfoque técnico-económico, considerando larenta de la línea o líneas privadas contra la inversión inicial de la infraes-tructura de un sistema de microondas; para efectuar la factibilidad deenlace externo, se recomendaría hacerlo con especialistas del área de co-municaciones.


8. ¿Se recomendaría utilizar un sistema de piso elevado?

Respuesta:Sí, porque se ha demostrado que éste es el sistema más eficiente para la dis-tribución de los cables en las diferentes instalaciones de los sistemas quealojan un edificio inteligente. Además de que facilita los cableados cuandose efectúan cambios en las oficinas.

9. ¿Además de un edificio para oficinas, en cuáles otros aplicaría el conceptode edificio inteligente?

Respuesta:El concepto aplica a otros inmuebles como:

• Hoteles.• Hospitales.• Escuelas.• Centros comerciales (haciendo énfasis en el control de energía,

incendios y la vigilancia).• Entre otros.


UNIDAD II

PRINCIPIOS BÁSICOSDE CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN;

SU APLICACIÓN EN EL EDIFICIO INTELIGENTE


Una de las finalidades de esta unidad es proporcionar información básicapara el diseño de los circuitos de control, por esto se presentan las funcionesde control y componentes empleados, como son dispositivos de mando;asimismo, la forma de representar estos circuitos para su desarrollo y com-prensión, sin pasar por alto la simbología más comúnmente empleada.

En el renglón de la automatización se presenta información del controladorlógico programable PLC en su forma descriptiva, debido a que no es el propósitoprincipal de este libro ahondar en su diseño y programación. Únicamente se pre-tende que el lector tenga conocimiento general de éste para su aplicación comosolución a la automatización en las diferentes áreas del edificio inteligente.

En esta unidad también se pretende que cualquier lector relacionado conel mercado del edificio inteligente, ya sea arquitecto, ingeniero o empresario,comprenda los fundamentos del control y la automatización dada la impor-tancia que tiene la aplicación en este campo. En el caso del lector con conoci-mientos en la materia, estudiante o técnico profesional éstos le servirán paracomprender las diferentes aplicaciones de control que se presentan en loscapítulos siguientes del texto.

73

Otra finalidad es identificar en cuáles áreas o sistemas del edificio se tieneaplicación del control y la automatización.


1. ANTECEDENTES DEL CONTROL ELÉCTRICO

Desde la aparición del motor eléctrico en la factoría o industria como ele-mento clave en el suministro de la fuerza motriz para impulsar las máquinasutilizadas en los procesos industriales, la máquina con este cambio (el de mo-tor eléctrico acoplado directamente) adquirió una nueva dimensión en elproceso; con esto se pudo enfrentar una demanda mayor de producción, estecambio permitió realizar con mayor frecuencia y más rápidamente los arran-ques y los paros de las máquinas, surgiendo así la necesidad de controlar elarranque y paro del motor eléctrico, lo cual hizo posible introducir algunasoperaciones automáticas.

Actualmente se han automatizado procesos completos y algunas plantasmás evolucionadas incluyen la robotización de una o varias etapas del procesode producción, por ejemplo, las armadoras de automóviles y otras en el áreade lácteos.

El funcionamiento automático de una máquina se obtiene exclusivamentepor la acción del motor eléctrico y el control de la máquina. En algunas oca-siones este control es totalmente eléctrico y otras veces es una combinación decontrol mecánico y eléctrico (control electroneumático); sin embargo, losprincipios básicos que se aplican son los mismos.

La máquina moderna se integra en tres partes que es necesario conocer:la máquina propiamente dicha (ventilador, bomba, molino, etc.) que está pro-yectada para realizar una determinada tarea o un tipo de trabajo; el motor, elcual es seleccionado en función de la máquina como carga, ciclo de servicio ytipo de funcionamiento, y el sistema de control, que es el tema de interés portratar en esta unidad. La figura 2.1 muestra este concepto.

El sistema de control está supeditado a los requisitos y condiciones de fun-cionamiento del motor y de la máquina; si únicamente es necesario que la má-

75

quina arranque durante un tiempo y se pare, el control puede ser un simpleinterruptor de palanca, pero si es menester que arranque, se pare durantealgunos segundos y luego repita el ciclo o bien realice algún otro tipo de fun-ción, entonces requerirá varias unidades integradas de control.

Corolario:

“Al incorporar el motor eléctrico y acoplarlo directa-mente a la máquina que requiere fuerza motriz encualquier proceso industrial, nace simultáneamente lanecesidad de controlar dicha máquina.”


Motor

Máquina

Control

Fig. 2.1. Polipasto eléctrico.

2. ¿QUÉ ES CONTROL?

Como al principio de este capítulo se comentó, es el propósito de presentarlos principios básicos y de los componentes de control y explicar cómo debende asociarse para constituir los circuitos de control, por esto el primer cues-tionamiento es:

¿Qué es un control motor?

La palabra control significa, gobierno, mando, regulación; de esta maneracuando se habla del control de un motor o máquina, se entiende como el go-bierno, mando o regulación de las funciones del motor o máquina.

Definición de control eléctrico

“En sistemas de control eléctrico, se entiende como elcontrol de un motor, máquina o cualquier mecanismoreferido al mando o regulación de las funciones dedicho motor, las cuales pueden ser arranque, paro, re-gulación de velocidad o inversión de giro de marcha.”

Cada elemento del equipo utilizado para controlar o mandar un motor se lellama componente de control y puede ser:

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• Arrancador.• Estación de botones.• Interruptor de dos o tres posiciones.• Cualquier tipo de sensor.• Lámparas pilotos indicadoras.• Relevadores de contactos instantáneos.• Relevadores de tiempo (temporizadores).• Contadores.• Etcétera.

Definición de controlador

Un controlador eléctrico es aquel dispositivo o grupode dispositivos que controlan o regulan las funcionesde un motor eléctrico de manera predeterminada o enuna secuencia previamente determinada.


3. TIPOS DE CONTROL ELÉCTRICO

Existen tres tipos de control a conocer y son:

• Control manual.• Control semiautomático.• Control automático.

Control manual

Es una forma de mando o regulación del motor o máquina, que se ejecutamanualmente en el mismo lugar que se encuentra el dispositivo de control yla máquina que se desea controlar.

Un dispositivo de control manual sencillo y el más conocido es el arran-cador manual para motores de potencia pequeña a tensión nominal.

Fig. 2.2. Arrancador manual con palanca y arrancador manual con botón pulsador.

79

El arrancador manual se utiliza cuando sólo es necesaria la función depuesta en marcha y parada del motor. Este tipo de arrancador nos suministralas mismas funciones del control manual, además, se caracteriza por la acciónde un operador que debe mover una palanca en el caso del interruptor pul-sar un botón cuando el dispositivo es un arrancador manual (figura 2.2) paraque efectúe cualquier cambio de las condiciones del funcionamiento de lamáquina. Por ejemplo, en la figura 2.3 el operador, al pulsar el botón de arran-que, la bomba empezará a llenar con agua el tinaco y efectuará la parada conel botón de parar, en ese momento la bomba interrumpirá el suministro deagua.

El control manual de una máquina con motor eléctrico representado enforma esquemática en la figura 2.3 tiene una representación en un lenguajeescrito de control que es el diagrama lineal del circuito de control, de tal mane-ra que este tipo de control se representa en la figura 2.4.

NOTA: Se asume un motor trifásico, por esto se indica la protección de sobre-carga para dos fases.

El diagrama lineal de control de la figura 2.4 representa el control de laoperación manual del llenado de agua de un tinaco a través de una bomba, la


LÍNEAProtección del circuito derivadode fuerza (interruptor)

Arrancadores

Botonespulsadores

Motoreléctrico Bomba

Tinaco

AguaCisterna

Fig. 2.3. Representación esquemática del control manual de una máquina(bomba de agua).

cual se pone en funcionamiento al pulsar el botón arrancar, y cuando se lleneel tinaco la bomba se detiene al pulsar el botón parar, otra alternativa parahacer la misma operación manual es utilizar un arrancador manual, como seobserva en el ejemplo siguiente:

UNIDAD II. PRINCIPIOS BÁSICOS DE CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN81

Botonespulsadores

ArrancadorControlmanual

Operación,arranque y

paro manual

OL

M1

M1

OL

N

arrancarAP

parar

L1

Caja moldeadadel arrancador electromagnético

Fig. 2.4. Diagrama lineal del control manual para una máquina con motor eléctrico(bomba para agua) utilizando un arrancador electromagnético.

LÍNEAProtección del circuito derivadode fuerza

Palancainterruptor

Arrancadormanual

Motoreléctrico

Bomba

Tinaco

AguaCisternaMáquina: Bomba para agua

Tubería conagua

Llenado

Tuberíacon agua

Fig. 2.5. Diagrama esquemático del control manual de la bomba para agua.

Obsérvese que en este ejemplo no hay botones pulsadores y la operaciónmanual se efectúa con el interruptor de palanca integrado al arrancador. Éstaes la razón por la cual se conduce como arrancador manual.

Corolario:

Control manual:

Es una acción que se efectúa en forma manual sobre lamáquina o el motor eléctrico con la intervención dela mano del hombre.

Control semiautomático

Este tipo de control utiliza los controladores denominados arrancadores elec-tromagnéticos y dispositivos pilotos manuales como:

• Pulsadores (botones de arranque y paro).• Interruptores de maniobra (botón de hongo paro emergencia).• Selectores dentro y afuera.• Interruptores de límite, nivel, etcétera.


L1

M

Interruptor Arrancador Control Manual

Operación manualarranque y paro

de la bomba

OL OL N

Fig. 2.6. Diagrama lineal de control manual, para llenado de un tinaco con agua,utilizando un arrancador manual.

La acción del control semiautomático se da con los dispositivos pilotosque son accionados manualmente y el arrancador del motor o máquina, ac-tuados desde un lugar distante, cómodo y a la distancia requerida (figura 2.7);lo que no es posible con el control manual, que debe operarse en el mismolugar en el que está situado el motor y el arrancador.


LÍNEA Protección del circuito derivadode fuerza (interruptor)

Arrancadorelectromagnético


Tinaco

Agua

Agua

CisternaMáquina: bomba para agua

Pulsadores remotos(estación de botones)

Fig. 2.7. Representación esquemática de control semiautomático en una máquina.

Estación de botonesremota para

parar-arrancar

Arrancar en lugarde la máquina

Controlsemiautomático

Operación arranque yparo a control remoto

OL OL

N

M

M

AP

L1

Fig. 2.8. Diagrama de control semiautomático.

Donde:

Botón parar

Botón arrancar

Bobina del arrancador (la letra M1 significa el número demotor que controla el arrancador)

Revelador de sobrecarga (protección contra sobrecarga)

Contacto de sello (contacto auxiliar del arrancador M1)

L1 Línea

N Neutro

El diagrama lineal del control para este tipo se representa en la figura 2.4,donde se observa que el control es remoto a través del dispositivo piloto, eneste caso, con una estación de botones parar-arrancar.

Nota: El diagrama esquemático de la figura 2.3 representa el ejemplo de con-trol semiautomático de la bomba para agua en el llenado del tinaco.

En la figura 2.9 se representa otro ejemplo del control semiautomático,en éste se instala un dispositivo piloto remoto en el tinaco que tiene la fun-


M1

M1

L1

N

ción de parar en forma automática el llenado del recipiente y el arranque seefectúa desde otro punto remoto con un dispositivo piloto selector dentro yfuera, efectuando una operación manual.

El diagrama lineal de control para el ejemplo de la figura 2.9 se represen-ta en la forma siguiente:


LÍNEAProtección del circuito derivadode fuerza (interruptor)

Arrancador

Máquina: bomba para agua


Tinaco

Agua

Agua

Dispositivopilotointerruptorde flotador

Cisterna

Selectordentro-fuera

remoto

Interruptor deflotador remoto Arrancador

Control semiautomático

Operación:arranque manual

y paro automático

Fuera

Dentro ContactoNC

M1

OL OL

NL

Fig. 2.10. Diagrama lineal de control semiautomático con dispositivos pilotos remotos.

Fig. 2.9. Representación esquemática del control semiautomáticopara el llenado con agua de un tinaco.

Donde:

Selector de dos posiciones, dentro-fuera

Contacto normalmente cerrado del interruptor de flotador

Bobina del arrancador electromagnético

Revelador de sobrecarga

Línea

Neutro

Caja moldeada que aloja a los dispositivos pilotos y arrancador.

En el diagrama lineal de control de la figura 2.10 el arranque se efectúacon una operación manual al accionar el selector de la posición fuera a laposición dentro, y la parada de la bomba se efectúa con una operaciónautomática a través del interruptor de flotador cuando el nivel de agua llegahasta la esfera ejerciendo presión por medio de una varilla que actúa sobre elcontacto normalmente cerrado y con esta acción se abre el contacto inte-rrumpiendo el circuito de control y para la bomba.


M1

NC

E.T E.T

L

N

Obsérvese, muy independientemente hay una acción manual (arrancar labomba) y otra automática (parar la bomba); la operación integral del llenadocon agua del tinaco es semiautomática.

Corolario:

Control semiautomático:

“Es la combinación de una acción manual sobre unamáquina o motor eléctrico a través de dispositivospilotos actuados desde un lugar distante al de la má-quina.”

El control automático ha sido estudiado por expertos los cuales ofrecendiferentes definiciones de éste, para efectos de este texto estableceremos elcontrol automático de la siguiente manera:

Se entiende por control automático a la comparaciónde una señal de salida con una señal de entrada (refe-rencia) sin la intervención de la mano del hombre.

En el caso de los motores el control automático utiliza fundamental-mente un arrancador electromagnético cuyas funciones están controladas poruno o más dispositivos pilotos automáticos a través de los cuales se inicia laoperación en forma automática; pero generalmente para romper la inercia delsistema se inicia con una operación manual.

Cuando en un circuito existe la combinación de un dispositivo manualcon uno o más dispositivos automáticos, debe considerarse como controlautomático. En particular el control automático actúa solo, sin la intervenciónde la mano del hombre.


Para su estudio, algunos autores lo agrupan de la siguiente manera:

• Control del orden de eventos.• Control de variables físicas.

El primero tiene gran aplicación en el área de robótica y esencialmente seda cuando se requiere programar una serie de acciones con secuencia prede-terminada para que se cumplan o sucedan los eventos deseados. En un edifi-cio inteligente, las escaleras eléctricas, las bandas transportadoras y elevadoresson ejemplos de la aplicación de este tipo de control automático.

El control de variables físicas se presenta cuando un sistema de controlmaneja variables físicas como velocidad, temperatura, flujo, volumen, presiónetc., y su aplicación se encuentra en el control de procesos industriales. Este tipode control utiliza en su sistema diferentes tipos de sensores para control de lasvariables como temperatura (termostato), la presión (presostato) etcétera.

La aplicación de este tipo de control automático en un edificio inteligentese encuentra en las instalaciones hidrosanitarias, de aire acondicionado yseguridad principalmente.

Un ejemplo de un sistema de control automático del orden de cuentas esel llenado con agua de una cisterna, utilizando un interruptor de flotadorcomo dispositivo piloto, instalado en forma predeterminada como lo mues-tra la figura 2.11, el nivel alto y bajo es determinado por el brazo del interrup-tor del flotador como se observa en el esquema.


LÍNEA

Interruptor


Tubería paraagua

Tubería paraagua

Bomba conmotor eléctrico

Cisterna

Nivel bajo

Nivel alto

Interruptorde flotador

Agua

Pozo profundo

Fig. 2.11. Representación esquemática de control automáticopara el llenado de una cisterna.

Cuando la cisterna se descarga por el consumo de agua y llega al nivel bajodeterminado por el brazo del interruptor del flotador, en esta condición el con-tacto normalmente abierto NC del flotador, conectado en serie con la bobinadel arrancador M se cierra y activa el circuito del control, ver figura 2.12;arrancando la bomba e iniciando el llenado o la reposición de agua en la cis-terna.

En el momento de llegar el líquido al nivel alto, el brazo del flotador quesube con el nivel, abre el contacto normalmente cerrado NC, como conse-cuencia de la presión que ejerce el nivel de agua sobre la esfera del flotador yque se transmite a través del brazo del flotador parando en forma automáticala bomba. El contacto NC se conecta en serie con el contacto NA, ambos delinterruptor del flotador y además con la bobina del arrancador electromag-nético. Nótese que no hay intervención de la mano del hombre, tanto en elarranque, como en la parada del motor; por lo que se tiene una operaciónautomática, para romper la inercia del sistema bastará energizar a través delinterruptor.

El ejemplo anterior es un sistema de control automático del orden deevento, la operación de llenado es el evento a controlar en forma automática.


Interruptor de flotador

nivel alto

Interruptor de flotador

nivel bajo


Controlautomático

Operaciónmanual

L1 NC NA

M

OL OL

BobinaN1Nivel alto

Fig. 2.12. Diagrama lineal de control automático para el llenado de una cisternacon agua, utilizando un interruptor de flotador.

Corolario:

Control automático:Es el control que actúa solo, sin la intervención delhombre; esto significa que las funciones están contro-ladas por uno o más dispositivos pilotos remotos, con-siguiendo con éstos la operación automática.


4. SIMBOLOGÍA

En el lenguaje de control hay un grupo de símbolos básicos que se aplicanpara el diseño del circuito de control; en este punto se representan los símbo-los más comúnmente empleados en los diagramas.

SÍMBOLO DESCRIPCIÓN

Representa un contacto normalmente abierto y es accio-nado automáticamente.

Representa un contacto normalmente cerrado automáti-camente.

Representa un contacto normalmente abierto, accionadonormalmente por un pulsador.

IDEM anterior pero normalmente cerrado.

Representa el contacto normalmente abierto de un inte-rruptor de palanca y su accionamiento es manual.

IDEM anterior, pero normalmente cerrado.

Representa el contacto normalmente abierto de un inte-rruptor de nivel de líquido, su accionamiento es automá-tico.

91



Representa el contacto normalmente abierto de un inte-rruptor de presión o vacío, su accionamiento es auto-mático.


Representa el contacto normalmente abierto de un inte-rruptor activado por temperatura, su accionamiento esautomático.


Representa el contacto normalmente abierto de un inte-rruptor de flujo o caudal, su accionamiento es automático.


Representa el contacto normalmente abierto de un inte-rruptor de límite o fin de carrera, su accionamiento esdirecto.


Representa el contacto normalmente abierto de un inte-rruptor de pedal, su accionamiento es manual.


Representa el contacto normalmente abierto temporiza-do con retardo al activarse, su operación es automática.




Representa una lámpara piloto o una lámpara indicadora.

Representa una bobina de un arrancador.

Representa una bobina de un relevador.

Representa una bobina de un elevador de tiempo o rele-vador temporizador.

Representa una protección de sobrecarga (proteccióncontra carga).

Representa un interruptor selector dentro fuera.

Representa un interruptor selector de dos posicionesmanual y automático.

Representa un contactor trifásico.

Representa la línea viva de alimentación al circuito decontrol.

Representa el neutro de la alimentación al circuito decontrol.


M

R

RT

M

A

L

N

BLANCAPÁG. 94

5. LENGUAJE DE LOS CIRCUITOS DE CONTROL

Los diagramas son los lenguajes escritos de los circuitos eléctricos y adoptandiversas formas según sean las necesidades específicas para su empleo. Desdeel punto de vista del control existen tres tipos y son:

Tipos de diagramas

• Diagrama de haces o unifilar.• Diagrama de conexiones o físicos.• Diagrama lineal de control.

El primer tipo de diagrama es el que se aplica para efectuar los cableados yconexiones físicas cuando se conecta un sistema de control; asimismo, se uti-liza para detectar fallas cuando se presentan durante la operación del sistema.

Este diagrama se elabora dibujando, por medio de símbolos conven-cionales, los equipos y dispositivos pilotos que intervienen, aproximadamenteen el lugar físico que les corresponde en la instalación. Dicho en otras pala-bras:

“El diagrama de conexiones o físicos es la represen-tación del circuito de control con la distribución ysituación física relativa de sus componentes.”

95

A continuación como ejemplo, en la figura 2.13 se representa el diagra-ma físico para el arranque y paro de un motor eléctrico con estación debotones remota.

En este diagrama se representan, en esencia, los componentes como bobinadel arrancador, contactos de carga o fuerza, contactos auxiliares y relevadoresde sobrecarga, además, la estación de botones arrancar y parar, los cuales sonidentificables perfectamente, así como los hilos conductores que inter-conectan al circuito de control y fuerza.

La principal ventaja que ofrece este tipo de diagrama es que ayuda a iden-tificar sus componentes en la conexión correcta. Nótese que el diagrama delcircuito de control se representa con una línea roja, motivo de este tema y elde fuerza o carga con una línea azul.

La numeración empleada para señalar los puntos de identificación seanotan en función del diagrama lineal de control presentado en la figura 2.15.



Arrancar

3

3

4

5

6

5

6

32

2

21

1

Parar

Relevador desobrecarga

Relevador desobrecarga

Contactos de carga o fuerzaContacto

auxiliar

Bobina

Motor

Dispositivo pilotoremoto

L1 L2 L3

OL

T3

M

OL

T2

Fig. 2.13. Diagrama de conexiones o físico, arranque y paro de un motoreléctrico con estación de botones remota.

Diagrama de haces o unifilar

Si bien no está claro como el primer tipo de diagrama, en cuanto a la com-prensión de funcionamiento del circuito de control, pero tiene la ventaja deser más compacto, ahorrando línea con varios conductores en una sola, lo queda claridad cuando se trata de conectar a grupos de componentes de varioscircuitos de control.

Un ejemplo de este tipo de diagrama es el que se ilustra en la figura 2.14y corresponde al diagrama lineal de control de la figura 2.15.


Arrancar

1

1 6

6

L1 L3 L3

Contactos decarga o fuerza


T3

M

OL OL

T1 T2

Bobina

Motor

2

2

3

3

Parar

Estación remota

Contactoauxiliar

Circuito de control

Circuito de fuerza

Fig. 2.14. Diagrama de haces o unifilar para conexión física; arranquey paro de un motor eléctrico con estación de botones remota.

Obsérvese que en este diagrama el cableado y conexión se identifica con unnúmero donde el punto de conexión, origen y el de conexión final tienen elmismo número.

En este ejemplo, el origen y final del cableado se presenta entre la estaciónde botones remota y el arrancador. Este tipo de diagrama tiene gran apli-cación en lo trabajos de montajes, por ejemplo de tableros.Diagrama lineal de control. El estudio de dicho diagrama es el motivo de estetema, por la importancia que tiene para la comprensión y análisis de los cir-cuitos de control, pues a partir de éste se efectúa la lectura e interpretación delas funciones de control, y mediante éste se elabora el diagrama físico o deconexiones de cada componente incluido en el circuito.

El diagrama lineal es la representación del circuito de control con los ele-mentos o componentes dispuestos en orden a su relación eléctrica, ver figura2.15.

La lectura o interpretación de este tipo de diagrama es a partir de laizquierda, de la línea superior denotada como L1 y se sigue hacia la derechahasta la línea denotado como N. Si un contacto está abierto la corriente nopasará por éste, si está cerrado la corriente circulará para excitar o activar labobina en este ejemplo, pero puede ser cualquier otro dispositivo conectadoen el circuito; será necesario que cada contacto e interruptor estén cerrados yactivar el circuito de control. Es decir, si hay un contacto abierto, la bobinaestará inactiva y si no lo hay la bobina estará activada (energizada).

Lo anterior significa que la lógica aplicada en el diagrama lineal de controles por medio de las conexiones cerrado/abierto, dicho de otra manera sí/no,que es la operación de los bits.


L1

MN

1 1 2 2

2

3

3

3 4

Fig. 2.15. Diagrama lineal de control, arranque y paro de un motorcon estación de botones.

El uso de contactos abiertos o cerrados de relevadores y contactores elec-tromagnéticos para diseñar sistemas de control eléctrico automáticos ha sidola base durante muchos años para este fin, pero actualmente es consideradauna tecnología antigua como consecuencia de la aparición del controladorlógico programable (PLC) que tiene una gran aplicación para la automati-zación de procesos. Pero el estudio de los diagramas de control lineal siguesiendo la base para el uso del PLC ya que en su programación el lenguaje másutilizado es el diagrama de contactos o diagrama de escalera.

Ésta es una de las ventajas que tiene el diagrama lineal de control, otra esque muestra el circuito en su propia o correcta secuencia eléctrica, dondecada componente está indicado en su sitio en el circuito eléctrico, indepen-dientemente de su posición física; esto permite la comprensión del circuito decontrol y facilita su análisis para localizar una falla cuando se encuentre enoperación.

Los símbolos utilizados para el diagrama lineal de control, están coloca-dos en su posición eléctrica del circuito de control en lugar de su posición físicay los contactos “NA” y “NC” de un relevador pueden estar separados o repar-tidos entre un extremo y el otro del diagrama, éstos se identifican con unaletra o varias y un número en función de la bobina del relevador, esto seentiende mejor si atendemos a las figuras 2.16 y 2.17.

Cada uno de los contactos que son activados por el relevador de controltiene la letra y número de identificación que tiene la bobina de dicho rele-vador; en este caso la bobina se identifica como R1 y los juegos de contactosabiertos (2) y los cerrados (2) se denotan como R1 en cada uno.


R1 R1 R1 R1 RT1 RT1 RT1

RT1

RT1

R1

Relevador de control

Posición física de loscontactos “NA” y ”NC”

Relevador de tiempo

Fig. 2.16. Disposición física de contactos “NA” y “NC” en relevadorescon contactos instantáneos y contactos temporizados.

En el caso del relevador de tiempo se identifican análogamente, la diferen-cia del contacto temporizado NC se identifica con las letras inversas TR1.

La numeración que acompaña a la letra de identificación del símbolo seda porque en un sistema de control se presenta la necesidad de emplear variosrelevadores o bobinas de arrancadores como ocurre por ejemplo en el arran-que secuencial de dos motores figura 2.17.

En el diagrama de la figura 2.17, se identifican las bobinas de los arran-cadores correspondientes a los dos motores con la letra y número M1, M2 yel relevador de control con la letra y numero R1, así se pueden indicar Nmotores y relevadores requeridos por el sistema de control.

En este sistema de control el arranque y paro se logra por medio del rele-vador de control, al activarse su bobina a través del pulsador arrancar (línea1 del diagrama) cierra instantáneamente sus contactos R1 y de esta formaarranca el motor M1 y se prepara el arranque del motor M2 (línea 3 del dia-grama); éste arranca al oprimir el pulsador arrancar y el paro simultáneo delos motores es a través del pulsador paro (línea 1 del diagrama). Al oprimireste pulsador se desenergiza la bobina de R1 e instantáneamente se abren loscontactos del relevador interrumpiendo los circuitos de control donde se


L1

P A

R1

R1

R1

AM1

M1OL OL

OLOL

N

M2

M2

Posición eléctricaen el circuito de controlde contactos “NA”

NA Contacto normalmente abiertoNC Contacto normalmente cerrado

Fig. 2.17. Arranque de motores en secuencia y paro simultáneo.

encuentran conectados. El contacto auxiliar identificado como M1, establecela condición de primero arrancar el motor 1 para poder arrancar el motor 2,esto es lo que se denomina arranque en secuencia de motores.

De este diagrama lineal de control se observa lo siguiente:

Primero: el sistema de control es del tipo manual, pues las operaciones arran-car y parar se efectúan con la intervención de la mano del hombre.

Segunda: el diagrama presenta tres líneas para situar los componentes del sis-tema de control, por esto se conoce como diagrama de escalera.


BLANCAPÁG. 102

6. TIPOS DE CIRCUITOS DE CONTROL

Existen dos tipos básicos de circuitos de control y esta designación se da porel número de hilos o conductores que llegan a la bobina del arrancador.

• De dos hilos.• De tres hilos.

En el primero solamente llegan dos hilos a la bobina del arrancador, verfigura 2.18 y en el segundo son tres hilos los que llegan, ver figura 2.19.

Circuito de control a dos hilos: en éste el dispositivo primario de mando o dis-positivo piloto primario debe ser de contacto sostenido, como se indica en lafigura 2.16, el cual puede ser un interruptor selector, un interruptor de flota-dor, un interruptor de limite, etc., en general cualquier tipo de componentede control que cierre un juego de contactos y lo mantenga en posición cerradadurante el tiempo que el motor esté operando. La apertura de este contactoprovoca el paro del motor o máquina al interrumpir el circuito, dese-nergizando la bobina del arrancador.

103

L1Hilo 1

M

Hilo 2

OL OL

N

Contacto del dispositivopiloto (interruptor de nivel,presión, etc.)

Fig. 2.18. Circuito de control del tipo dos hilos, se identifican con los números 1 y 2.

Circuito de control a tres hilos: el circuito de control con tres hilos requiere queel dispositivo piloto primario sea del tipo de contacto momentáneo como unpulsador, arrancar; pero además se caracteriza por el uso de un contacto auxi-liar del arrancador o de un relevador como se muestra en la figura 2.19, paramantener cerrado el circuito de la bobina durante el tiempo que el motor estéen marcha.

En el circuito de control tipo tres hilos, el contacto auxiliar tiene la fun-ción de mantener cerrado el circuito durante el tiempo que el motor esté enmarcha y justamente su conexión provoca la utilización de tener un tercerhilo o conductor en el circuito. Este contacto también se conoce por algunoscomo “contacto de sello” del circuito de control.

Corolario:

Todos los circuitos de control, independientementede su complejidad son el resultado de la aplicación deestos dos tipos de circuitos básicos (a dos o tres hilos)o bien son variaciones o combinaciones de éstos.


L1Contactosostenido

Contactomomentáneo

Contactoauxiliar

OL OLN

M1M

Hilo

HilosP1 3

2

Fig. 2.19. Circuito de control tipo de tres hilos, se identifican con los números 1, 2 y 3.

7. DESARROLLO DE LOS CIRCUITOS DE CONTROL

La mayoría de los circuitos de control se diseñan o proyectan muy pocas vecescomo unidad completa. Normalmente se procede a desarrollarlos por etapassucesivas, donde cada una de las cuales provee la función de control que sedesea realizar.

El desarrollo de todo tipo de sistema de control se recomienda iniciarlocon un circuito básico de control y después transformarlo y ampliar cada unode estos circuitos para el control deseado de uno o varios motores mediantela adición de dispositivos pilotos o de contactos activados por uno o más dis-positivos de control. Para desarrollar los circuitos de control se recomiendausar el diagrama lineal de control, estudiado en el punto cinco de este ca-pítulo, pues este tipo de esquema otorga más facilidad para el diseño y com-prensión de ellos.

A continuación se ofrecen recomendaciones básicas para desarrollarestos circuitos de control, los cuales, si se aplican, se podrán diseñar sistemasde control tan sencillos o más complejos como se quiera.

Primera: trazando las líneas de alimentación que puede ser línea y neutro odos líneas vivas (L1, L2), comenzar por la bobina del contactor y los disposi-tivos de sobrecarga como se ilustra en la figura 2.20.

105

L1

M

Bobina

OL OLN

Fig. 2.20.

Enseguida se añade el dispositivo o piloto primario para el arranque yparo del motor, normalmente en un circuito de tres hilos son botones pulsa-dores, utilizados conjuntamente con el contacto auxiliar del arrancador (con-tacto de sello). El circuito se transforma como se representa en la figura 2.21.

Además al circuito se deben incorporar sucesivamente los contactos opulsadores requeridos para realizar las funciones adicionales de control hastadesarrollar el circuito deseado o final; por ejemplo adicionar la función deseñalización de paro y puesta en marcha del motor del circuito de la figura2.22 con lámparas piloto.

En la figura 2.22 se representa el diagrama del circuito de control con lafunción de señalización y esto se logra utilizando conjuntamente lámparaspiloto, un contacto adicional normalmente cerrado del arrancador electro-magnético.


L1 PA

Dispositivo piloto (parar-arrancar)

M1

OL OL

N

Contacto auxiliar

M1

Fig. 2.21.

Proceso porautomatizar

(accionadores)

Sensores,transductores Preaccionadores:

Fig. 2.22.

Otra solución es utilizar un relevador de control en lugar del contactoNC del arrancador electromagnético, como se ilustra en la figura 2.23. Nóteseque en este circuito al incorporar un componente adicional de control (rele-vador) el circuito se vuelve más complejo.

Segunda: siempre que se trate de un circuito de control a tres hilos, se debetener presente que todos los dispositivos para realizar la función de paro seandispositivos normalmente cerrados y estén conectados en serie con el pul-sador piloto primario de parada; y los dispositivos que han de realizar la fun-ción de arranque sean contactos normalmente abiertos y estén conectados enparalelo con el pulsador piloto primario de arranque.

Esta segunda recomendación se ilustra en el circuito de control de la figu-ra 2.24.


L1P

A

NA

NA

NC

R1

R1

M1

M1

OL OL

N

Piloto verde (marcha)

Relevador

Piloto rojo (paro )

V

R

NA Contacto normalmente abiertoNC Contacto normalmente cerrado

Fig. 2.23.

L1P A

Interruptorde palanca

A

M1

M1OL OL

N

Fig. 2.24.

En el circuito de control del ejemplo anterior, figura 2.24, el motor searranca desde dos lugares distintos por medio de dos pulsadores arrancarconectados en paralelo con el contacto de sello NA, y el paro también se efec-túa de dos lugares diferentes con un interruptor de palanca conectado en seriecon el motor pulsador de paro.

Tercera: cuando se requiere de una secuencia definida para la actuación dediversos componentes de control, deben adicionarse sucesivamente al circuitode control en el mismo orden de la secuencia de operación o funcionamien-to deseado. Verificando el funcionamiento después de adicionar cada contactoo dispositivo piloto y comprobando que no se ha impedido el funcionamientode algún componente de control existente en el circuito de control.

Una aplicación típica de esta recomendación es cuando se requiere con-trolar bandas transportadoras de materiales. Como se ilustra en el diagramalineal de control que se presenta a continuación:

En este ejemplo se presenta el sistema de control para tres transporta-dores de materiales, de tal manera que el transportador 1 descargue materialal transportador 2, éste a su vez lo descarga en el transportador 3, con el cualse puede cargar un vehículo o bien una tolva; el lugar puede ser un muelle oun almacén de materia prima.

En el circuito de control figura 2.25; al pulsar el botón arrancar A, el rele-vador R1 se activa y se mantiene a través del contacto auxiliar R1 conectadoen paralelo con este pulsador; asimismo cierra el contacto R1 y arranca elmotor del transportador M3, el cual está listo para recibir material del trans-portador M2 y éste arranca cuando el contacto auxiliar M3 del arrancador deltransportador 3 cierra activando el circuito de la bobina del arrancador M3.

Análogamente el contacto auxiliar M2 del arrancador que está conecta-do en el circuito del motor M1; se cierra y activa el transportador 1 y con estose tiene en operación a los tres transportadores.

El paro del sistema se efectúa desenergizando el circuito del relevador decontrol a través del pulsador “P”. Otra condición por la cual debe parar el sis-tema de los transportadores es debido a falla de sobrecarga en cualquiera deellos. Esto se efectúa conectando en serie los ET de los relevadores de sobre-carga de los tres arrancadores con la bobina del relevador de control que seencuentra en la línea 1 del diagrama de control (figura 2.25).


En este ejercicio, primero arranca el transportador 3, enseguida el 2, ydespués el 1; esto es porque se desea descargar material en el transportador unohasta que estén funcionando los otros a efecto de que no se tire material sialguno de los otros está parado; es decir existe una condición de secuencia.

Cuarta (Enclavamiento): cuando se requiere que una máquina arranque en losdos sentidos y pare, es decir, marche directa e inversamente, se está ante lacondición de enclavamiento eléctrico; esta condición se cumple aplicando dosarrancadores, uno produce la marcha directa y el otro la marcha inversa perose tiene que bloquear a través de un contacto auxiliar normalmente cerrado(NC) de cada uno de los arrancadores y conectados en los circuitos de con-trol de arranque directo e inverso, ver figura 2.26, de tal forma que no se activensimultáneamente los dos arrancadores; cuando se arranque el motor en mar-cha directa, manteniéndose bloqueado el circuito de control de marcha inversay análogamente cuando se arranque el motor en marcha inversa prevaleceráesta misma condición, en el circuito a marcha directa.

Para comprender la aplicación de enclavamiento en la marcha de un mo-tor en ambos sentidos, se ilustra en el diagrama lineal de control de la figura2.26, donde se tienen dos arrancadores uno identificado por la bobina (MD),que proporcionan la marcha directa y (MI) para la marcha inversa; el paro yarranque se efectúan manualmente con los pulsadores identificados como (P)y (A), respectivamente.

El requisito de enclavamiento eléctrico se cumple con la incorporaciónde los contactos auxiliares NC, identificados como MI2 del arrancador paramarcha inversa y el MD2 del arrancador para marcha adelante.


L1P

A

R1

R1

M2M1

M2

M3

M3

R1

OL OL OL OL OL OL

N


Transportador 1

Transportador 2

Transportador 3

Línea 1

Línea 2

Línea 3

Línea 4

Fig. 2.25.

En la línea 1 del diagrama lineal de control, figura 2.26, se tiene conecta-do el contacto normalmente cerrado MI2 en serie con la bobina MD, cuandose oprima el pulsador A, el motor arranca en marcha directa, proporcionan-do a la máquina una marcha hacia delante, el circuito se mantiene energizado através del contacto auxiliar MD1, línea 2 del diagrama de la figura 2.26 y elcontacto MD2 de este mismo, conectado en serie con la bobina MI del arran-cador que proporciona la marcha atrás (línea 3), en este momento se abre(normalmente cerrado); bloqueado el circuito de marcha atrás y por lo tantono se tendrá la posibilidad de que éste arranque en marcha inversa.

Cuando se necesite la marcha del motor inversa; se oprime el pulsador Apara parar el motor e inmediatamente se oprime el pulsador B conectado enserie con MD2 y la bobina MI (línea 3), arrancando en este sentido y semantiene el circuito activado a través del contacto auxiliar MI1 (línea 4), elcontacto auxiliar normalmente cerrado MI2 (línea 1), se abre manteniendobloqueado el circuito de marcha directa.

Del análisis de este diagrama lineal de control, se concluye que este sis-tema de control satisface la condición de arranque y paro de una máquina encualquiera de los dos sentidos:

marcha directa o marcha adelante e inverso o marcha atrás con un pul-sador de paro y dos de arranque uno para el giro directo y el otro para el giroinverso del motor eléctrico; cumpliendo la condición de enclavamiento.


L1P

A

M1

M1

M1

MD

MD

MD

MD2

B

OL OL

N

Línea 1

Línea 2

Línea 3

Línea 4

Contactosauxiliares paraenclavamiento

Marcha directao adelante

Marcha inversao atrás

Fig. 2.26.

Corolario:

Durante esta unidad se han estudiado conceptos bá-sicos del control eléctrico y se aplica la lógica sencillade sí/no; es decir en el circuito de control la corrientecircula o no circula, el circuito está cerrado o abierto yestas condiciones se cumplirán en función de los con-tactos del circuito de control cuando están abiertos ocerrados.

Si se comprende y se tiene presente esta lógica; y si sehan asimilado las explicaciones sobre este tema, se es-tará en condiciones de proyectar y diseñar los circuitoseléctricos de control requeridos en los diferentes sis-temas del edificio inteligente como se plantean en loscapítulos del manejo y control del agua, la ilumina-ción, el confort y la seguridad.


BLANCAPÁG. 112

8. ¿QUÉ ES LA AUTOMATIZACIÓN?

En los puntos anteriores de este capítulo, se definió el control automático y seacotó que en particular es un control que actúa solo, sin intervención delhombre.

En la actualidad la mayoría de los sistemas de control automático en laindustria no funcionarían si éstos dependieran de operadores humanos(individuos); porque el tiempo de reacción del hombre es aproximadamentede 0.2 segundos y además la tendencia de éste es a distraerse y aburrirse; éstaes una de las principales razones por lo que se excluye del manejo de estossistemas y en consecuencia es uno de los factores que propicia la automati-zación.

Los objetivos de la automatización desde su origen siempre han sido:

Procurar la reducción de costos de fabricación, una ca-lidad constante (estándar) en los medios de produc-ción y liberar al ser humano de las tareas tediosas,insalubres y peligrosas.

Por esto, uno de los objetivos más importantes de las empresas es laautomatización de los procesos industriales, en un escenario donde la tareaprincipal es la búsqueda de la competitividad en un entorno cambiante yagresivo.

La automatización de un proceso industrial consiste en incorporarle unconjunto de elementos y dispositivos tecnológicos que aseguren su control y

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buen comportamiento. Dicha automatización ha de ser capaz de reaccionarfrente a situaciones previstas de antemano y además frente a imponderables;tener como objetivo situar al proceso y a los recursos humanos que la asistenen la situación más favorable. Por ejemplo, como resultado del entorno com-petitivo cualquier empresa se ve sometida a grandes y rápidos procesos decambio en búsqueda de su adecuación para enfrentar las demandas del merca-do o simplemente como maniobra de cambio de estrategia al verse acortado elciclo de vida de algunos de sus productos; verbigracia la industria automotrizy sus modelos; lo anterior obliga a mantener medios de producción, como laautomatización, que posean una gran flexibilidad y puedan modificar opor-tunamente la estrategia de producción.

Asimismo, con la aparición de la microelectrónica y la computadora y suaplicación en el campo de la automatización, se ha facilitado incrementar losniveles de integración de los diferentes sistemas productivos y, en consecuen-cia, también de los centros de decisión empresarial.

También, la tecnología de la automatización se centra en el conocimientodel control automático de los dispositivos tecnológicos utilizados en la implan-tación de la automatización; como transductores, sensores, temporizadores,contadores, etc., y los dispositivos lógicos de control, como son los autómatasprogramables; por ejemplo el controlador lógico programable (PLC), el cual secomentará más adelante en este capítulo.


Fig. 2.27. Aspecto de una sección automatizada en una planta.

Definición de automatización. Hasta ahora no ha sido posible establecer una

definición precisa de automatización pero la preferida de la mayoría es la que

se define en la Enciclopedia Británica y establece:

“Automatización” se define como el desempeño deoperaciones automaticás dirigidas por medio de co-mandos programados con una medición automáticade la acción, retroalimentación y toma de decisiones.

Por la definición se puede establecer que el concepto de automatizaciónen forma esquemática es de la forma siguiente:

Concepto de automatización:

También esta definición indica claramente que parte de la automati-zación consiste en un programa para determinar el orden de los eventos asícomo para instruir al sistema sobre cómo debe realizarse cada uno de lospasos de la operación. La computadora ofrece la forma más flexible de pro-gramación; por esto no es sorprendente que en la actualidad la automati-zación tienda a asociarse con el control por computadora.

Por ejemplo, por medio de una computadora y un PLC, encontramosautomatizado un proceso de lácteos (leche en polvo) o la automatización delos sistemas de un edificio inteligente o de un sistema de gestión bancario osistemas de llenado y embalaje de diferentes productos de las factorías.


Control

automático+ Programación = Automatización

Componentes de la automatización. Los principales componentes de la auto-matización son los sensores, transductores, los captadores, preaccionadores, yaccionadores como motores y arrancadores; así como los órganos de trata-miento de la información; en particular el dispositivo de control (PLC) y elordenador (computadora). A continuación se representan en forma esque-mática sus componentes y el concepto de automatización.


Fig. 2.28. Esquema de automatización.

La automatización y sus componentes.

Control automático + Programación = Automatización

Sensorestransductores

Dispositivo decontrol PLC

Captadores

Automatización

AccionadoresPreaccionadores

Computadoray programa

Sensorestransductores

Dispositivode control PLC

Accionadores

Preaccionadores

ComputadoraPrograma

Componentes de laautomatización

Captadores

Corolario:

El concepto de automatización lleva implícita la supre-sión total o parcial de la intervención humana en laejecución de diversas tareas industriales, agrícolas, do-mésticas, administrativas o científicas y además sepuede aplicar la automatización a tareas tan sencillascomo la regulación de la temperatura de un horno o elmando secuencial de una máquina herramienta, comola más compleja (control de un proceso industrial).


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9. NIVELES DE AUTOMATIZACIÓN

El nivel de automatización de cualquier proceso o sistema, siempre está deter-minado, fundamentalmente por dos factores:

• Económico.• Tecnológico.

Por esto, se podrá encontrar una gama muy amplia y variada de los gra-dos de automatización y estará en función de los objetivos deseados; pero enforma general se establece una clasificación básica.

Niveles de automatización

• Nivel básico o elemental.• Nivel intermedio.• Nivel superior.

Automatización básica. Este nivel corresponde al instalado en una máquinasencilla o parte de una máquina, programándole tareas de supervisión detiempos muertos, posicionamiento de piezas y funciones de seguridad.

Un ejemplo de esta automatización es el control de la operación de unagrúa viajera, la cual se automatiza a través de un microprocesador y con dispo-sitivos pilotos como interruptores de límite, se fijan los límites del recorrido enambos sentidos y el posicionamiento para el transporte de material por mediode un programa. Otro ejemplo es también una tolva viajera para transportarcualquier tipo de material pulverizado (azúcar, gravilla, café granulado, etcétera).

119

Automatización intermedia. Ésta corresponde a la automatización de un con-junto de máquinas elementales para una etapa determinada de un proceso obien de una máquina compleja. Siendo este nivel de automatización, la clási-ca aplicación en la automatización industrial.

Un ejemplo de automatización es una línea de llenado; donde inter-vienen varias máquinas como una llenadora, una banda transportadora, unamáquina que tapa el envase lleno, etc. El ejemplo de una máquina complejaes el de un compresor de aire automatizado el cual vigila la presión máxima ymínima, el nivel de aceite, el paro y arranque del motor en función de lademanda de la cantidad de aire y presión requerida en la red que alimenta elcompresor, etcétera.

Nivel superior de automatización. Es el instalado cuando se tiene o se desea laautomatización de un proceso completo, incluye aspectos de servicio, gestiónde mantenimiento, entre otros. Un ejemplo de este nivel es de la figura 2.28.

Corolario:

Los niveles de automatizacion indican el grado decomplejidad de los sistemas automatizados.


10. TIPOS DE SISTEMAS DE CONTROL

Existen varios tipos de sistemas de control que se han desarrollado por la evo-lución de la automatización para conseguir los objetivos de ésta en los dife-rentes procesos y sistemas, pero, sobre todo, estos sistemas de control se handerivado de la complejidad desarrollada por la tecnología de la automatiza-ción; de éstos se mencionan dos que han encontrado gran aplicación en lasolución para automatizar procesos industriales y sistemas de gestión, admi-nistración o mantenimiento.

Tipos de sistemas de control

• Sistema de control directo.• Sistema de control distribuido.

Sistema de control directo. Es un sistema de control directo que depende desensores, actuadores (relevadores, dispositivos pilotos), accionadores (moto-res, etc.), para enviar información a través de un dispositivo de control (PLC)en un enlace cerrado de un control de supervisión (computadora), éste regu-la las máquinas, aparatos mecánicos y electromecánicos en el sistema y a tra-vés de un programa (software). Toma decisiones basadas en su programaciónpara controlar los elementos del proceso automatizado.

La representación esquematizada de este sistema se representa en la figu-ra 2.29. El nivel superior está constituido por una computadora central quesupervisa y establece órdenes en función de un programa (software) conecta-do al controlador local, además atiende tareas de impresión de reportes ymantenimiento.

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Sistema de control distribuido. Es un sistema formado por varios dispositivosde control programables, que efectúan las mismas tareas con base en una áreaespecífica o proceso y están enlazados a un control de supervisión a través deun programa (software), tomando decisiones en función de la programaciónpara controlar los elementos de cada proceso, o sistema en su área específica(figura 2.30).


Control de supervisión(computadora)

Dispositivo de control(Controlador Lógico Programable)

Recepción ymanejo materia

prima “A“

Materiaprima

Fabricación“B”

Llenado yenvasado

“C“

Empacado yalmacén

“D“

Impresión de reportes(impresora)

productoterminado

Fig. 2.29. Sistema de control directo.

Fig. 2.30. Sistema de control distribuido.

Monitoreo

Dispositivo decontrol PLC I

Dispositivo decontrol PLC II

Dispositivo decontrol PLC III

Dispositivo decontrol PLC IV

Impresión dereportes

(impresora)

Control de supervisión(computadora)

Materiaprima

ABCD ABCD ABCD ABCD

Productoterminado

Proceso

Donde:

a) Recepción y manejo de materia prima.b) Fabricación.c) Llenado y envasado.d) Empacado y almacenado.

Ventajas:

Primero: si se presenta una falla o una sobrecarga de trabajo, es posible trans-ferir todo o parte de las tareas a otras unidades.

Segundo: los interfaces hombre-máquina basados en la computadora crean elambiente apropiado para la comunicación inteligente entre el sistema de con-trol y el hombre operador.

Desventaja:

Primera. Inversión inicial en la adquisición de más de un PLC.

Corolario 1:

"Un sistema o proceso automatizado está formado porla parte operativa, conjunto de máquinas y/o subpro-cesos que desarrollan diversas tareas de producción yla parte de control, compuesta por los dispositivos decontrol utilizados para someter a un correcto compor-tamiento a la primera."


Corolario 2:

El enfoque integrador de la producción o de los dife-rentes sistemas de ésta, requiere para su consecuciónla integración de las islas automatizadas; por lo cual eldesarrollo y aplicación del sistema de control consti-tuye la piedra angular de los modernos sistemas auto-matizados a emplear para integrar la producción.


11. EL CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE (PLC)

Antecedentes

El controlador lógico programable (PLC) tiene sus antecedentes en los añossetenta, cuando la empresa estadunidense General Motors trataba de solu-cionar los problemas de falta de flexibilidad y adaptación al proceso produc-tivo de los nuevos modelos de automóviles en la cadena de producción.Asimismo, los altos costos producidos por reparaciones, como consecuenciade las paradas en la cadena de producción, generadas por las averías en losautomatismos basados en los tableros de control con relevadores electromag-néticos, promovieron el desarrollo del proyecto de un dispositivo de controlque permitiera la automatización del proceso en esta armadora de automó-viles.

Con el desarrollo de la electrónica industrial y con los microprocesadoresindustriales en los setenta, se dio paso al control electrónico; durante la se-gunda mitad de esta década se formaliza el PLC y se desarrolla un incrementode la capacidad de memoria en ellos y con esto la posibilidad de entradas/sali-das analógicas y numéricas, funciones de control de posicionamiento y, sobretodo, desarrollo de comunicación con periféricos y computadoras.

En este contexto, su aplicación llega al control de procesos con caráctercontinuo, pues hace posible la comunicación del PLC con equipos e instru-mentación específica para lograr sistemas automatizados. Es así como la Ge-neral Motors, en 1978 instala los primeros PLC para automatizar su cadenaproductiva de automóviles.

Durante la década de los ochenta, un número mayor de controladoresprogramables (PLC) hizo acto de presencia en el mercado. Éstos proporcio-naban un marco secuencial lineal sobre el cual el ingeniero o técnico podía

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programar salidas y entradas con suma facilidad. Estos dispositivos de con-trol alcanzaron un elevado nivel de desarrollo, ofreciendo funciones de tem-porizadores, contadores y lazos de control. Es en esta década (mediados delos ochenta) cuando en México empiezan sus aplicaciones; en principiopara remplazar los tableros de control con relevadores electromagnéticos yenseguida para automatizar etapas o procesos completos de producción.

¿Qué es un controlador lógico programable (PLC)? Las siglas de PLC pro-vienen de su nombre en inglés, que significa: Programmable Logic Controller.También a este dispositivo de control electrónico se le conoce como: “Autó-mata programable industrial.”

El controlador lógico programable es un dispositivo que permite mayorlibertad de programación, pues se pueden controlar secuencias de dos máqui-nas o más en paralelo al mismo tiempo, aun cuando éstas operan de formaindependiente, y responder a informaciones no secuenciales para la toma dedecisiones.

Se puede establecer que un PLC es un dispositivo elec-trónico que controla una máquina o un proceso ypuede considerarse simplemente que es una caja decontrol con dos filas de terminales, una para conectarsalidas y otra para conectar entradas.


Fig. 2.31. Controladores lógicos programables (PLC) tipo industrial(cortesía SQUARED y TELEMECANIQUE).

Las terminales de salida proporcionan instrucciones o comandos paraconectar dispositivos como válvulas selenoides, bobinas de arrancadores,bobinas de contactores, lámparas indicadoras, alarmas acústicas y otros dis-positivos de salidas (preaccionadores).

Las terminales de entrada son para recibir señales de retroalimentación através de la conexión de dispositivos pilotos, como pulsadores, interruptoresde límite, de nivel, de temperatura, etc.; sensores de proximidad, fotoeléctri-cos, presostatos y otros dispositivos de entrada (accionadores).

El circuito interno del PLC para producir las instrucciones deseadas de lassalidas en el momento adecuado o en la secuencia requerida se programa conel control requerido a través de un programa (software) en la memoria del PLC

con instrucciones lógicas.No requiere de ningún alambrado interno; el único cableado necesario es

para conectar los diferentes dispositivos a las entradas y salidas (E/S). Comose muestra en la figura 2.32.

Nota: Las salidas se denotan por O (out) y las entradas por I (in).


Bobinas de arrancadoresPreaccionadores

MemoriaCPU

PLC

AccionadoresEntradas (I)Dispositivos

pilotos

Salidas (O)

Lámpara piloto

Motores

M1 M2

Fig. 2.32. PLC indicando entradas y salidas (E/S).

Corolario:

El PLC es un dispositivo de control electrónico basadoen un microprocesador que energiza (enciende) y de-senergiza (apaga) un cierto número de salidas eléc-tricas de acuerdo con una secuencia previamenteprogramada; incluyendo la sincronización y toma dedecisiones en función de la retroalimentacion de uncierto número de entradas eléctricas. Ademas el PLC escapaz de suministrar un control en función del tiempo,así como un control de eventos y operaciones; tam-bién cuenta con un amplificador que puede adaptarseñales analógicas generadas por un transductor quepuede medir variables como temperatura o presión.

Clasificación estructural de los plc. Hay dos criterios para la clasificación:el primero está en función de los factores cuantitativos, que tienen en cuentael número de entradas-salidas (E/S) y la capacidad de memoria.


Fig. 2.33. PLC y visualización de datos (cortesía de TELEMECANIQUE).

El segundo depende de los factores cualitativos, en donde los PLC de unagama baja disponen de funciones para el control de variables discretas, numé-ricas, aritméticas y de comunicación elemental, considerando que el PLC, básica-mente, se divide en dos sistemas principales: la unidad central (CPU) y el sistemade entradas y salidas (módulo de E/S). En atención a estos conceptos, se puedeestablecer la clasificación siguiente:

Clasificación de los PLC

• Estructura modular.• Estructura compacta.

La estructura modular divide en distintos módulos a las estructuras fun-cionales, de tal forma que físicamente existen módulos para la CPU y para losdistintos tipos de módulos de entrada y salida (E/S).

Las ventajas de esta estructura en el PLC son:

• Permite la adecuación de la arquitectura del sistema a los requeri-mientos de diseño y funcionamiento.

• También permite el funcionamiento parcial del sistema en el caso deuna falla; simultáneamente permite reducir los tiempos de la repa-ración en forma notoria, con la sola sustitución del módulo dise-ñado; esto inclusive puede ser en pleno funcionamiento del sistema.

La estructura compacta resulta adecuada para pequeñas aplicaciones conun número predeterminado de entradas y salidas. Los PLC conocidos en elmercado como nanocontroladores son un ejemplo de estos dispositivos diseña-dos con estructura compacta.

Arquitectura del PLC o autómata programable tipo industrial

La arquitectura de un PLC o un autómata programable está constituida por:

• Bloque de entradas: reciben señales, información del proceso.

• Unidad central CPU: constituida por procesador y memoria.


• Bloque de salidas: proporcionan instrumentación para el proceso.

• Periféricos: consolas de programación y unidades de diálogos.

Para tener una idea más clara de la arquitectura de un PLC, se presenta enforma esquematizada en la figura 2.34.

Dispositivos de programación: los controladores lógicos programables seprograman a través de cuatro dispositivos diferentes:

• Unidad de programación manual (consola).• Unidad de programación gráfica (consola).• Una terminal inteligente de fábrica.


Proceso porautomatizar

(Accionadores)

Sensores,transductores. Preaccionadores:

Módulode

entradas

Unidadcentral

CPU

Módulode

salidas

Módulo deaplicaciones

especiales

Dispositivos deprogramación

Tablero decontrol

Visualizadoresde datos

Fig. 2.34. Esquema general de la arquitectura de un PLC.

• Un ordenador o computadora con un programa (software) especí-fico.

El dispositivo de programación manual es una unidad portátil y de acce-sible manejo que se conecta al PLC mediante un cable interfase. Los programasse introducen, controlan y se editan por medio de un lenguaje mnemónico yde esta forma se programa en campo un PLC (figura 2.35).

Dispositivos de programación

• Consolas.• Computadoras.

La computadora con un software adecuado de soporte como el de con-tacto o diagrama de escalera ofrece el método de programación más completoy favorable para el PLC. El programa puede trasladarse en una pantalla comoun diagrama de contactos, el cual es convertido a código mnemónico y trans-ferido al PLC o introducido directamente en código mnemónico, permitiendoal computador se encargue de dibujar el diagrama. Asimismo, los programasexistentes en el plc pueden ser transferidos a la computadora para su almace-namiento o edición. Ya que la unidad de disco duro o disquete proporcionaun método ideal para almacenar y recuperar programas.


Fig. 2.35. Dispositivos de programaciónmanual tipo terminal con pantalla

(cortesía de SQUARED).

Tipos de lenguajes para programación de un PLC. La clasificación generalde los lenguajes utilizados en la programación se realiza en función de tresniveles: bajo, medio y alto; dentro de estos niveles tenemos:

• Informáticos.• Gráficos.

Los informáticos son:

• Bajo nivel: (Lenguaje máquina).Lista de instrucciones.

• Alto nivel:Basic.Pascal.C.


Microordenador

COMPUTADORA

TERMINAL INTELIGENTE

EN FÁBRICA

CONSOLA

Fig. 2.36. (Cortesía de TELEMECANIQUE).

Lenguajes gráficos:

• Diagrama de escalera o contactos (ladder Diagrams) (ver fig. 2.37,inciso a)

• Flujogramas (ver fig. 2.37, inciso b)• Diagrama de funciones lógicas (ver fig. 2.37 inciso c)• Grafcet (ver fig. 2.37, inciso d)

Los lenguajes gráficos (ver su forma y disposición en la figura 2.37 y el delista de instrucciones), denominados también lenguajes-máquina, son losmás apropiados o utilizados para programar un autómata programable in-dustrial.


α

α≥

≥

(a)

(b)

D

(d)

n

B

C

D

H

A

n+1

n+2

n+3

n+4

(c)

Operación 1

Condición

Operación 2

Operación 3

Operación 4

Fig. 2.37. Representación de los lenguajes gráficos.

LENGUAJES GRÁFICOS

De estos lenguajes para programar los PLC, el tipo casi imprescindible parahacer esta tarea en la automatización es el tipo diagrama de escalera o contac-tos, cuyo desarrollo forma parte de las especificaciones del diseño original delPLC, y esto fue para que el personal de mantenimiento de los tableros de con-trol con relevadores pudiese operar sin dificultades los sistemas automatiza-dos del proceso industrial.

Este lenguaje es una simulación gráfica de los diagramas de control eléc-trico basados en contactos abiertos y cerrados y bobinas de accionamiento. Suforma y disposición se presenta en la figura 2.38.

Fundamentalmente este lenguaje de diagrama de contactos representacaminos gráficos desde el extremo izquierdo del diagrama a través de condi-ciones abierto/cerrado (de los bits) hasta una instrucción en el extremo dere-cho del diagrama. Si el estado que prevalece de las condiciones de los bits encada línea coincide con el estado solicitado, la instrucción se ejecutará.

En la figura 2.38 se ilustra una línea de programa aplicando el lenguajede contactos; las condiciones solicitadas son para que la entrada denominada02 esté abierta, recuérdese que ésta puede estar conectada a cualquier disposi-tivo piloto a través del módulo de entrada, y la entrada 03 cerrada, cuandoestas condiciones son cumplidas, la salida 04 permanecerá abierta (no se acti-va la bobina); pero cuando la entrada 02 se aplica o se activa y la entrada 03permanece cerrada, la salida 04 se activará (normalmente éste es un preac-cionador, que puede ser la bobina de un arrancador).

La memoria del programa se explora en todo momento; como si estuvie-ran vivas todas las líneas y cuando se produce una coincidencia en alguna deellas la instrucción se ejecuta independientemente de su posición general en eldiagrama. Otro tipo de lenguaje para programación de un autómata progra-mable PLC, son los diagramas de funciones lógicas, que están basados en las téc-


02 03

04

Fig. 2.38.

nicas de electrónica digital. En éstos se encuentran bloques programables depuertas lógicas, temporizadores, contactores, etc. (inciso c, fig. 2.37). Otroslenguajes son inminentemente del tipo informático y estos están formadospor lenguajes de instrucciones basadas en nemotécnicas (inciso b, fig. 2.37).

En la actualidad se han desarrollado e incorporado lenguajes para la pro-gramación de PLC, derivados de grafos basados en estado y eventos como elGrafcet, que se muestra en el inciso d) de la figura 2.37.

La programación del PLC puede realizarse fuera de línea o en línea (co-nectado el proceso). La primera se aplica en la etapa de diseño e implantacióndel programa en cuestión.

La segunda (en línea) se efectúa para la programación en planta, cuan-do se desean hacer modificaciones al programa (software) inicialmente insta-lado en el PLC; estas modificaciones se realizan, incluso sin detener el fun-cionamiento del PLC, a través del dispositivo para programación.

Aplicaciones. El desarrollo del PLC se tiene por una necesidad del campoindustrial; por lo que su aplicación se inició automatizando etapas de un pro-ceso, para después automatizar procesos completos de producción.

A finales de los años ochenta y en los noventa el PLC

encontró otra gran aplicación en el campo inmobi-liario, cuando los empresarios demandaron la automa-tización de los sistemas de un edificio, desarrollandocon ello el concepto de edificio inteligente.

El esquema para la instalación de un PLC, se representa en la figura 2.39.

Con el desarrollo de los PLC compactos, debido a la alta integración en los cir-cuitos integrados, hoy en el mercado se tienen los mini PLC, denominadosnanocontroladores, que hacen posible su aplicación en la automatización dealgunas actividades domésticas, como apertura y cierre de puertas, control de ilu-minación, control de riesgo de jardines, etc., y con esto en la actualidad setiene un nuevo concepto: la domótica, que significa el concepto de casa inte-ligente (figura 2.40).


Corolario:

Los PLC (controladores lógicos programables) son dis-positivos electrónicos basados en microprocesadorescon arquitectura (módulos e/s) adaptada al medioindustrial.

Por ser herramientas informáticas, permiten la imple-mentación de algoritmos de control realmente com-plejos, así como el almacenamiento de datos y grancapacidad de comunicación.

Los módulos de entradas/salidas (E/S), además decubrir los objetivos de comunicacion con el procesopor automatizar, también tienen funciones de protec-ción y aislamiento eléctrico a los circuitos internos delPLC.


Módulo de salidas

Módulo deentradas

Tablero de control(gabinete metálico)

Arrancador (preaccionador)CPU

Motor(accionador)

Tablillas de fuerza

Salidas(preaccionadoras)

Entradas(captadores)

Tablillas deconexión

Fig. 2.39. Instalación de un PLC.


Indicador del sistemade detención de presencia

CalefacciónAire acondicionado

Electroválvula de gas

Opción libre: A

Magnetotérmico

Teléfono

Líneatelefónica

Sondade temperatura

Detención fuga de agua

Detención fuga de gasDetención de humo

Emergencia médica

Detención de presencia

Fig. 2.40. Domótica (concepto de casa inteligente)(Cortesía SIMON).

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12. LA INTEGRACIÓN DE LOS SISTEMAS DE SERVICIOSDEL EDIFICIO INTELIGENTE

Los edificios que se diseñan inteligentes, manejan sistemas de: comunicación(voz, datos, texto), prevención de incendios (red contra incendios, red deextinguidores), confort (aire acondicionado, calefacción, ventilación) hidro-sanitario (red hidráulica, sanitaria, reciclado de aguas), iluminación (automa-tización, ahorro de energía) seguridad (control de acceso, vigilancia), todosestos sistemas pueden ser integrados o bien sólo algunos.

La tendencia hacia la integración de los servicios en un inmueble ha sidogradual; primero estos servicios se agruparon en sistemas, para luego dar pasoal concepto de “integración de los servicios”; en principio se intentó sinningún éxito, pero con el desarrollo de las tecnologías de la automatización sepropició la integración de estos servicios en un edificio, volviéndose unrequerimiento imprescindible en el diseño del edificio inteligente.

La integración de los sistemas de servicios es factible a través de la auto-matización y con un sistema de control adecuado, con el cual se permite con-trolar y monitorear el estado de las distintas instalaciones de los servicios yéstas actúen de acuerdo con el programa (software), previamente diseñado,con el fin de evitar fallas en su funcionamiento. Asimismo conservar los dis-tintos grados de confort, llevar las estadísticas de mantenimiento de cadaequipo que interviene en las instalaciones y reducir el personal requerido paramantener dichas instalaciones.

Finalidad. Con la integración de los sistemas de servicios se pretende:

• Abatir costos de mantenimiento.• Abatir costos de operación.• Lograr una operación más eficaz de los sistemas.

139

• Monitorear los distintos sistemas de servicios.• Ahorro de energía.• Ahorro de agua.• Mantener los grados de confort para el bienestar físico del empleado.• Entre otros.

La integración de los sistemas de servicios se muestra a continuación,donde se observa que estas finalidades se cumplen.

El esquema nos muestra la integración de los diferentes sistemas queintervienen en un edificio inteligente y éstos son los mencionados en launidad I; esto se logra a través del sistema de control; observando el esquema,se tiene un nivel I para la administración técnica o bien para la gerencia de


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Fig. 2.41. Esquema de la integración de los sistemas de servicios a travésde la automatización.

servicios generales; desde donde se controla y monitorean todos los serviciosque intervienen en el edificio inteligente. Esto se logra por medio de un equi-po de cómputo; el cual se encuentra conectado al control y automatización,nivel II, donde se instala el dispositivo de control con el cual se mantiene elcontrol de las diferentes instalaciones enlazadas desde el nivel III a través delos dispositivos pilotos, sensores captadores y accionadores.

Corolario:

Como se habrá notado, no es posible tener la integra-ción de los servicios con los cuales opera un edificiointeligente, sin un sistema de control. Para establecerun sistema de control, previamente se debe diseñar suesquema general, además diseñar los circuitos de con-trol que luego son parte del diseño del programa (soft-ware) y del dispositivo de control (PLC) el cual operacon el software, utilizando un dispositivo de progra-mación (computadora).


BLANCAPÁG. 142

13. ÁREAS DE APLICACIÓN DEL CONTROL ELÉCTRICOY AUTOMATIZACIÓN EN EL EDIFICIO INTELIGENTE

En el punto anterior se acotó la razón del control eléctrico y la automati-zación en el mercado de los edificios inteligentes, y ahora lo que se necesita essaber cuáles son las áreas del edificio donde se requiere la aplicación del con-trol y la automatización.

La identificación de las diferentes áreas donde se aplican estas tecnologíasse presentan a continuación:

143

Sistemas deseguridad yprotección

Áreas de aplicacióndel control

eléctrico y laautomatización

Sistemas deservicios para

operación

Seguridad patrimonial

• Control de acceso• Vigilancia perimetral• Control de rondas de vigilancia

Protección

• Detección contra fuego• Red contra incendio• Seguridad contra sismos• Señalización salidas de emergencia

Hidrosanitaria

• Instalación hidráulica• Instalación sanitaria• Reciclado de aguas

Iluminación inteligente

• Alumbrado de privados• Alumbrado de áreas generales de trabajo

Confort

• Aire acondicionado• Calefacción• Ventilación

Transporte

• Elevadores• Escaleras eléctricas• Robotización• EstacionamientoFig. 2.42.

BLANCA PÁG. 144

14. EL SISTEMA DE CONTROL EN UN EDIFICIO INTELIGENTE

Los sistemas de control fueron introducidos al ámbito industrial en Méxicopor empresas especializadas en el campo de la instrumentación y la auto-matización en los años ochenta para controlar y administrar la producción enla factoría. Fueron adoptados en el mercado de los edificios inteligentes cuan-do se pretendió la integración de los servicios, y dos de ellos actualmenteencuentran una gran aplicación en este campo para enlazar todas las instala-ciones y equipos que intervienen en los sistemas del inmueble.

Tipos de sistemas de control en el edificio inteligente

• Sistema de control directo.• Sistema de control distribuido.

Finalidad. El sistema de control tiene como finalidad en el edificio inteligenteenlazar todas las instalaciones de los sistemas para que éstas puedan ser:

• Automatizadas.• Supervisadas.• Monitoreadas.• Administradas.

A través de una computadora y aplicando las tecnologías de automatiza-ción (PLC + captadores + preaccionadores + programación).

145

Diagrama esquemático del sistema de control directo. Atendiendo los sistemasde control explicados en este capítulo; un sistema de control directo paraautomatizar los sistemas de servicios con los cuales opera un edificio inteli-gente se representa en la forma siguiente:

Donde:

1. Servomotor con compuerta para modular el aire.2. Válvula selenoide de agua al humidificador.3. Ventilador.4. Sensor de temperatura.5. Sensor de presencia.6. Atenuador manual para encendido y apagado de la iluminación.7. Fotocelda eléctrica.8. Sensor de presión (presostato).


Fig. 2.43.

9. Sensor de flujo (flujómetro).10. Válvula solenoide para control de líquido.11. Bomba de agua.12. Controlador lógico programable (PLC).13. Centro de control de motores (CCM).

Cableados de interconexión.

En el ejemplo mostrado en la figura 2.43, el nivel superior está constitui-do por la computadora central a través de la cual se supervisa, monitorea y seestablecen las instrucciones al dispositivo de control (PLC) por medio del soft-ware, con el cual se establecen los enlaces de control para cada elemento oequipo de las instalaciones que integran los sistemas con que opera el edificio.

En el diagrama esquemático del sistema de control directo están repre-sentados algunos de los elementos de entrada como son los sensores de tem-peratura, de presión, de presencia, de flujo, fotocelda, con esto se efectúa laobservación o bien a través de ellos son sensadas las variables de entrada(temperatura, presión, flujo, entre otras) alimentando al sistema de control.Asimismo, se muestran los elementos de salida: las bobinas de los contactoresque están agrupadas en el centro de control de motores (CCM), para arrancary parar los diferentes motores y válvulas actuadoras; todos estos elementosasociados a las variables de salida y mando de operaciones del sistema de con-trol.

Recordando que en una situación de falla de la computadora central, elcontrol de las variables de los sistemas de servicios queda garantizado a travésdel controlador lógico programable.

Diagrama esquemático de un sistema de control distribuido. La aplicaciónde este sistema depende de varios controladores programables (PLC) enlaza-dos a una computadora central; que realiza la supervisión y monitoreo, y aplicalas instrucciones a través de un programa a cada plc que controla uno o mássistemas de servicios y con ello se establecen los enlaces cerrados de controlpara cada sistema o área específica, ver figura 2.44.

La elección de uno o más sistemas de servicios a controlar con un con-trolador lógico programable es parte del diseño del sistema de control, y éstadebe efectuarse considerando las necesidades de la administración del edifi-cio. El ejemplo mostrado en la figura 2.43 para ilustrar el sistema de control


distribuido nos muestra algunos de los sistemas controlados cada uno por unPLC; pero también se pueden integrar a un PLC dos sistemas o más; esto deacuerdo con las necesidades del diseño y del cliente.

Ventaja del sistema. En éste existen varios dispositivos de control que realizanlas mismas tareas, y en caso de presentarse una avería en alguno de los sis-temas del edificio inteligente es posible transferir estas tareas a cualesquierade las otras unidades; lo anterior permite incrementar la confiabilidad del sis-tema de control análogamente a su mantenimiento; pues los cambios en cadasistema de servicios o instalaciones, solamente provocan efectos parciales al siste-ma de control. Quizá sus desventajas comparado con el sistema de controldirecto es la inversión inicial al tener que adquirir más de un PLC.


PLC PLC

PLC

PC

Sensores detemperatura

Unidad de aireacondicionado

Confort Protección

Válvula delextintor

Detectoresde incendios

Sensor deintrusión

Sensor demovimiento

CerraduraLector de

tarjeta Sirena

Control de acceso

Fig. 2.44.

Corolario:

Un sistema de control directo en un edificio inteligen-te depende de los captadores sensores de tempera-tura, de presión, de presencia y dispositivos pilotos(interruptores de nivel, etc.) los cuales envían informa-ción a través de un dispositivo de control PLC, forman-do un enlace de control, y por medio del programainstalado previamente controla los preaccionadores,como ventiladores, servomotores, electroválvulas, cen-tros de control de motores, alarmas visuales y de audiode los sistemas (aire acondicionado, iluminación, ins-talación hidrosanitaria, sistema de protección y segu-ridad). Existiendo una computadora con la cual seefectúa la supervisión de cada uno de los sistemas deledificio inteligente.

El sistema de control distribuido depende de varioscontroladores programables PLC enlazados y que con-trolan uno o varios sistemas del edificio inteligente pormedio de un programa y de los captadores preac-cionadores. Existiendo una computadora central quecoordina a los PLC y efectúa la supervisión.


BLANCAPÁG. 150

15. EJERCICIO

Elaborar el diagrama de control de arranque, paro y marcha intermitente deun motor.

Primero: asumimos que el motor funciona en una sola dirección.Segundo: la operación es manual.

Aplicando los conocimientos de control eléctrico adquiridos en este capí-tulo, se proyecta el circuito siguiente:

151

L1

P A

R1

R2Operaciónintermitente

R1 M1

M1

OL OL

N


Motor M1

Fig. 2.45.

Arranque y paro manual de un motor

Al oprimir el pulsador A (arranca) de contacto momentáneo, se cierra el cir-cuito a través del pulsador P (parar) de contacto normalmente sostenido yenergiza el relevador R1, de control que a su vez cierra los contactos NA, de-nominados R1 y R2. Al activarse el contacto R1 prepara el arranque de M1.

En esta condición la bobina M1 del arrancador del motor M1 se energizaa través del contacto R2 y con el contacto auxiliar M1, normalmente abiertoNA, se pondrá en marcha el motor. Al estar energizada la bobina M1 se man-tiene cerrado el contacto M1, normalmente abierto. Todo esto sostiene enmarcha al motor, independientemente que el pulsador de arranque fue opri-mido momentáneamente. En esta situación el contacto M1 se dice que hace lafunción de sello en el circuito. El motor se para cuando se opere el pulsador P,porque en ese momento se interrumpe el circuito y, en consecuencia, se dese-nergiza.

Operación intermitente del motor

Si se oprime el pulsador A1 de contacto momentáneo, denominado opera-ción intermitente, el circuito se cierra desde L1 hasta N, a través del pulsadorP, contacto sostenido y normalmente cerrado, hasta la bobina M1 y tambiéna través de los contactos de los relevadores de sobrecarga OLS. En esta condi-ción la bobina M1 de arrancador es excitada y produce la marcha del motoren una sola dirección, éste estará en marcha el tiempo que se mantengaaccionado manualmente el pulsador A2 de operación intermitente y se paraen el momento que se deja de accionar (oprimir) dicho pulsador y nue-vamente se oprime para poner en marcha el motor una vez más. De esta for-ma el circuito provee la puesta en marcha intermitente del motor, ademáscumple con la protección de seguridad por medio del relevador R1, que encla-va el arrancador M1 durante la operación intermitente, a través del contactoR1.


UNIDAD III

PROYECTO: EL CONTROL ELÉCTRICOEN EL SISTEMA HIDROSANITARIO


En esta unidad se presenta el proyecto del control eléctrico, aplicado al serviciode agua, éste es uno de los tres ejercicios que se ofrecen en esta obra y con estose pretende verificar si se ha asimilado la parte procedente de este libro (unidadII), aplicando los conocimientos necesarios de las funciones y tipos de control,diagramas de circuito, para iniciar el modo de diseñar los circuitos y con ello sercapaz de interpretar o realizar un proyecto de control, además de tener laseguridad de si funciona correctamente; es decir, poder efectuar el proyecto decontrol eléctrico de un sistema de servicios en un “edificio inteligente”.

Asimismo, se tiene la finalidad de conocer el sistema hidrosanitario contodos sus elementos para identificar en cuál de ellos se aplica el control eléctri-co para proporcionar el suministro de agua potable a los consumidores del“edificio inteligente”, con un enfoque del ahorro de agua.

También, comprender el procedimiento para establecer las condicionesque deben cumplir los circuitos de control; considerando para esto diagra-mas de flujo y esquemas ilustrativos y variables a efecto de visualizar condi-ciones o requisitos y en atención a esto diseñar los diferentes circuitos decontrol hasta obtener el proyecto de control para el sistema hidrosanitario.

En el control de uso de agua en muebles sanitarios (descargas de aguas

153

negras) se tiene el objetivo de aprender la aplicación de dispositivos electróni-cos, con tecnologías nuevas, como son los sensores ópticos a efecto de ahorraragua y con esto cumplir con una de las finalidades del “edificio inteligente”.


1. EL SISTEMA HIDROSANITARIO DEL EDIFICIO

El sistema hidrosanitario de un edificio está formada por:

• Instalación hidráulica.• Instalación sanitaria.

La instalación hidráulica tiene la función de suministrar agua potable atodos los consumidores del edificio.

La instalación sanitaria tiene como función principal manejar todas las des-cargas (afluentes) de aguas negras, aguas jabonosas, aguas grasosas y aguasgrises (pluviales) del edificio.

1.1. Consumidores de agua potabley descargas de aguas negras en el edificio

Los consumidores de agua potable en el edificio son:

• Lavabos.• Retrete.• Mingitorios.• La limpieza.• Cocina (en el caso de tener servicio de comedor).• Calderas.

Las descargas de aguas negras (afluentes) son producidas por:

• Regaderas.

155

• Lavabos.• Retrete.• Mingitorios.• Fregaderos.

1.2. Elementos de la instalación hidráulica

Básicamente los elementos son:

• Abastecimiento de agua.• Red de distribución de agua potable.• Red de aguas negras.


2. EL ABASTECIMIENTO DE AGUA Y SU CONTROL

La seguridad en la alimentación de agua es muy importante y debe ser capazde satisfacer la demanda creada por la necesidad inmediata de los diferentesservicios sin interrumpirse el suministro por grande y prolongado que éste sea.Esto implica a todos los elementos necesarios para proporcionar agua a cadauno de los consumidores del edificio. Para el control y automatización del ser-vicio de agua se recomienda utilizar como dispositivo de control la aplicaciónde un controlador lógico programable (PLC).

El abastecimiento de agua puede lograrse por medio de:

• Pozo profundo.• Red municipal.

En un edificio inteligente se pugna por tener el abastecimiento de agua através de las dos formas, siendo la segunda la alimentación principal ordina-ria; la primera sirve para una situación de emergencia.

2. 1. La red de abastecimiento para agua

La red de abastecimiento estará formada por:

• Pozo profundo con bomba y/o toma de agua de la red municipal.• Cisterna de agua cruda.• Control eléctrico (gobierno) del llenado de la cisterna.

157

La cisterna de agua cruda debe tener capacidad para almacenar el volu-men total de aguas para servicios y protección contra incendio requerido, porlo menos para un día. Además, debe contar con un sistema de control para sullenado, vaciado y mantener un nivel de agua suficiente.

En el caso de abastecimiento por pozo y bomba; ésta tendrá la capacidadadecuada para el llenado de la cisterna, asimismo el control que gobierne elllenado de la cisterna de agua cruda.

2.2. Diagrama de flujo para el abastecimiento de agua potablea través de un pozo profundo

Primer caso: abastecimiento de agua por pozo y bomba.

Donde:

1. Pozo profundo suministrado de agua.2. Bomba de pozo profundo.3. Manómetro.


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Fig. 3.1. Diagrama de flujo para el llenado de una cisternaque es alimentada por agua de pozo.

4. Equipo de medición con by pass.5. Interruptor de flotador.6. Cisterna.7. Tubería de llenado.8. Enlace eléctrico para control.9. Filtro.

El abastecimiento de agua de pozo profundo es un caso que se puede pre-sentar en un edificio inteligente y el control de llenado por medio de la bombade agua es el primer circuito de control eléctrico a resolver. En el punto 2.4 semuestra una solución para este caso.

2.3. Diagrama de flujo para abastecimiento de agua potablea través de la red municipal

Segundo caso: abastecimiento de agua a través de la red de agua potablemunicipal

Donde:

1. Red de agua potable municipal.2. Equipo de medición con by pass.

UNIDAD III. EL CONTROL ELÉCTRICO EN EL SISTEMA HIDROSANITARIO159

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Fig. 3.2. Diagrama de flujo.Llenado de cisterna a través de la red municipal de agua.

3. Válvula de flotador.4. Cisterna del edificio.

Como se observa, en este caso el control eléctrico no es necesario, pues elcontrol se efectúa mecánicamente a través de una válvula de flotador, con lacual se controla el nivel de llenado de la cisterna.

A través del circuito hidráulico de llenado para la cisterna, figura 3.1, sedetermina el diagrama lineal de control de operación manual, como a conti-nuación se ilustra.

2.4. Control eléctrico para el abastecimiento de agua

Los circuitos de control pocas veces se diseñan como unidad completa. Laexperiencia nos indica que éstos se deben desarrollar por etapas sucesivas, enlas que cada una provee la función de control que se desea realizar en ella,hasta tener un sistema de control completo. Considerando este procedimien-to se seguirá para desarrollar los circuitos de control de cada uno de los sis-temas del edificio inteligente.

Una vez resuelta la lógica de los circuitos de control eléctrico, se procede asu programación en PLC para, de esta forma, lograr la automatización deseada.

Es muy importante primero concebir la idea del conjunto de todas lasfunciones de control de tal manera que se efectúe cada función en su depen-dencia correcta con las otras funciones que deba realizar el circuito para com-prender mejor el comportamiento del circuito requerido para este evento.


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Fig. 3.3. Arranque y paro manual de bomba pozo profundo.

Operación manual

En esta solución, que no es la deseada, el circuito de control está destinado aoperar manualmente el arranque y paro de la bomba por medio de los pul-sadores de arranque y paro, y protecciones de sobrecarga. El operador alaccionar el botón de arranque inicia el llenado de la cisterna y la bomba debefuncionar hasta que se observe llena y entonces el operador pulsará el botónde paro dando por terminado el evento (llenado de cisterna). La estación depulsadores debe encontrarse junto a la cisterna (remota) para observar física-mente que se llene.

Ahora, lo que se necesita es automatizar el circuito de control para el lle-nado de la cisterna y de esta forma integrarlo a la programación dentro de unPLC. Si se observa la figura 3.2, se puede establecer el diagrama esquemáticoque permita, en este caso, el control del llenado de agua, el cual es automáticopor medio de una válvula de flotador; la cual cierra al momento de que el nivelde agua ejerce presión sobre la superficie de la esfera integrante de la válvulamencionada, y cuando deja de ejercerse esta presión la válvula abre y empiezael llenado automático en la cisterna. En este segundo caso de llenado dela cisterna, el control automático se efectúa mecánicamente; pero se desea sabercuándo se llena o se está llenando. Bastará acoplar un microinterruptor con uncontacto normalmente cerrado y uno normalmente abierto, la señal de éstos selleva al PLC para su programación, y así monitorear este evento.


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Fig. 3.4. Diagrama esquemático para el diseño del control automáticodel llenado de cisterna.

Operación automática

Ahora lo que se requiere es automatizar el circuito de control para el llenadode la cisterna y de esta forma integrarlo a la programación dentro de un PLC.La figura 3.5 representa el circuito de control eléctrico para una operaciónautomática y manual, siendo ésta la solución al problema propuesto.

Como se observa, el circuito se resuelve instalando dos dispositivospilotos, tipo interruptores nivel o bien, también se puede aplicar electroniveles.

En la figura 3.4, se observa un interruptor de nivel FS1 en la parte supe-rior, que fija el nivel máximo de agua y tiene la función de parar automáti-camente la bomba cuando el agua llega a este nivel, el arranque automáticose cumple con el interruptor de flotador FS2 que se instala en el nivel infe-rior de agua deseada, que normalmente es determinado por el volumen deagua requerido para un conato de incendio. (Normalmente al atender el di-seño de la red contra incendios se determina el volumen de agua para com-batir el incendio.)

Como se observa en el circuito de control, figura 3.5, el contacto delinterruptor de nivel FS1 se tiene que conectar en cerrado NC (normalmentecerrado), para que al llegar a dicho nivel de agua el contacto abra y pare labomba. Para efectuar el arranque automático es necesario conectar el con-tacto del nivel FS2 en abierto, de tal manera que al llegar el agua al nivelinferior deseado, éste cierra y arranca la bomba. Al subir el nivel de agua, se


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Fig. 3.5. Circuito de control eléctrico para operación automáticadel llenado de agua en una cisterna.

ejerce una presión sobre la esfera del interruptor y éste abre el contacto;para mantener el circuito cerrado. Se proyecta un contacto auxiliar MI, nor-malmente abierto y conectado en paralelo con “FS2”, como se advierte en lafigura 3.5, para que a través de éste se energice la bobina del arrancador yponga en acción el motor de la bomba, esto sucede cuando se oprime elbotón pulsador A.

Nótese que en esta propuesta los interruptores de nivel efectúan la fun-ción de controlar un nivel de líquido almacenado en un recipiente; en estecaso es una cisterna, pero puede ser un tanque o cualquier otro recipiente.

La alternativa en operación manual o automática

Se obtiene intercalando un selector de dos posiciones; manual / automático,con el cual seleccionamos el tipo de sistema que deseamos operar.

Esta alternativa se recomienda siempre, porque en algún momento sepuede dar una falla en el circuito automático y entonces se podrá mantener elllenado de la cisterna a través del circuito en manual.

El botón pulsador de paro, tipo hongo, se proyecta de contacto sostenidopara una operación de paro emergente que se requiera y, como se observa enel circuito, se intercala en serie con el punto común del selector y entre labobina del arrancador con el objeto de lograr el paro emergente en cualquiercondición de operación (manual o automática) del circuito.

2.5. Elaboración de los diagramas de control para programación en PLC

Para la programación de los diagramas de los circuitos de control eléctricoen PLC, elegimos un lenguaje de contactos o de escalera (comentado en elcapítulo II).

A continuación se presentan estos diagramas (figura 3.6) en el lenguaje decontactos, como se observarán en la pantalla del monitor de la PC, cuando sehan programado en el PLC. También, se puede efectuar una impresión de ellos.

Primero: circuito de control operación manual de arranque y paro deuna bomba de agua para llenado de una cisterna.


Segundo: circuito de control para operación automática del llenado deagua en la cisterna.

Obsérvese que únicamente se tienen contactos abiertos y cerrados y parala salida al preaccionador (bobina del arrancador electromagnético) se sim-boliza o se representa con un paréntesis y el número 11, por consiguiente, elcontacto auxiliar se identifica también con el número 11. Por esta razón se leconoce como lenguaje de contactos.


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Fig. 3.6. Representación de los circuitos que controlan el lenguajede contactos para el PLC.

3. RED DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA POTABLE

El sistema de distribución de agua fría comprende el equipo necesario paraalimentar con gasto y presión requeridos a cada uno de los consumidores deledificio inteligente y que forman parte de la red hidráulica.

3. 1. Elementos de la red de agua potable

Los elementos que integran la red de agua potable en el edificio son:

• Bombas.• Red de tuberías con accesorios y válvulas.

3.2. Variables de la red de agua potable

Las variables que intervienen en la red son:

• Presión (P).• Gasto (Q).

La red de tuberías de agua en un edificio es inyectada con una presión(P), que pueda llevar el líquido al grifo o llave más alejada y alta del edificiocon la cantidad (Gasto Q) deseada. Esta presión y gasto en la red se puedeobtener de dos maneras:

• Por carga de gravedad.• Equipo de bombeo y un tanque hidroneumático.

165

Normalmente, en un edificio se aplica el segundo caso y se conoce comoun sistema hidroneumático. Este sistema está formado por: tanque cilíndricode presión acoplado a un compresor, equipo de bombeo adecuado para ungasto máximo de presión requerida por la red de distribución de agua; y unsistema de control automático.

3.3. Diagrama de flujo típico para la red de agua

El diagrama de flujo para una red de distribución de agua más común que seaplica en un edificio inteligente, se muestra a continuación.

Donde:

1. Cisterna de agua. 4. Bomba con motor eléctrico.2. Cabezal de bombas. 5. Válvula succión de agua.3. Juego de check y válvula 6. Interruptor de nivel.

compuerta.


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Fig. 3.7.

7. Compresor. 10. Manómetro.8. Tanque hidroneumático. 11. Válvula de seguridad.9. Interruptor de presión 12. Interruptor de nivel.

(presostato).

El diagrama de flujo de la figura 3.7, como se observa, es un diagrama dise-ñado con la instrumentación o con los dispositivos pilotos necesarios paraelaborar los circuitos de control automático, que permiten crear un sistema decontrol automático que gobierna la red de distribución de agua.

Es conveniente tratar siempre de establecer un diagrama esquemático apartir del diagrama de flujo del problema y con esto facilitar la interpre-tación o el análisis del circuito de control, y así proyectar el sistema de con-trol que garantice el funcionamiento correcto; de la figura 3.7 se establece eldiagrama siguiente:

Donde:

1. Cisterna agua.2. Bomba M1 y M2 en operación normal.


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Fig. 3.8. Diagrama esquemático para el sistema de control que gobiernael suministro de agua en la red de distribución.

3. Bomba M3 operación “en espera” (stand by).4. Interruptor de nivel inferior.5. Tanque regulador de presión (hidroneumático).6. Interruptores de nivel superior e inferior.7. Interruptor de presión (presostato).8. Válvula solenoide.

3.4. Control típico para la red de agua

Si partimos del diagrama esquemático y consideramos que dos bombas operaninvariablemente para dar el gasto y la presión en la red, la tercera estará enespera o stand by, para operaciones de mantenimiento o bien para remplazocuando una de las dos bombas falle y salga a reparación. Este problema se puederesolver de diferentes maneras, siendo una solución de éstas la que se presentaen el diagrama de la figura 3.9.


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Fig. 3.9.

Al proyectar el sistema de control anterior se asumen las condiciones si-guientes:

Núm. 1. Selección de control manual o automático (selector manual-automático).

Núm. 2. Debe existir un dispositivo para “paro emergente”.

Núm. 3. Las bombas deben controlarse para mantener el nivel de agua en eldepósito presurizado (tanque regulador de presión) entre un nivelsuperior FS4 y el inferior (FS5).

Núm. 4. Las bombas no deben funcionar cuando el nivel de agua, previamen-te establecido en la cisterna, sea igual o menor al inferior deseado(FS3).

Núm. 5. La presión en el tanque presurizado debe mantenerse mediante laadición de aire siempre que sea necesario (PS1 y compresor).

Núm. 6. Permisible o dispositivo piloto (interruptor tipo llave) de seguridad pa-ra operar bomba en espera (stand by) y bombas en operación manual.

Núm. 7. El arranque de las bombas en operación normal, invariablemente,debe de ser diferido en 10 segundos.

Análisis del diagrama de control

Interruptor selector manual-automático e Interruptor paro emergente(condiciones núms. 1 y 2)

Para cumplir con la primera condición se proyecta un “interruptor selector”de operación manual y automático. Éste se conecta en serie con un interrup-tor para efectuar el paro de emergencia, en caso de ser necesario; condiciónnúm. 2 requerida, tipo hongo, de contacto sostenido y su operación normal-mente es en cerrado, de tal forma, si se necesita un paro emergente en el sis-tema de control, bastará oprimir el hongo con la palma de la mano y éstedesenergizará el circuito de control parando todo el sistema. También elinterruptor selector en posición manual se conecta en serie con los pulsadoresparar-arrancar. Ver figura (a).


Operación Manual

Cuando se acciona el interruptor selector a la posición manual el sistema operaen manual y el o los circuitos de control estarán destinados a controlar lasbombas para el trasiego del agua desde la cisterna hasta el tanque hidro-neumático regulador de presión. Con el botón pulsador arrancar se energizael circuito y primero arranca la bomba M1 y simultáneamente se cierra elcontacto auxiliar M1 con esto se energiza el temporizador RT1 y arranca labomba 10 segundos después al cerrar con tiempo el contacto TR1, como seobserva en la figura (a).

Obsérvese que el diagrama anterior incluye al selector y al interruptor dehongo. Luego las bombas funcionarán hasta que el operador observe eldepósito lleno de agua (esto se logra con un nivel físico extremo al recipien-te), entonces el operador acciona el pulsador de paro y las bombas dejan defuncionar.

La función del “premisible“, condición núm. 6

Ésta tiene como finalidad bloquear la bomba M3, que está en espera y sólose opera con la autorización del personal indicado de mantenimiento, y esto


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0 !

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-ANUAL

!UTOMÉTICO

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(ONGO

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3EGURIDAD

3EGURIDAD

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"OMBA�-�EN�ESPERA

"OMBA�-��ENOPERACIØN�NORMAL

"OMBA�-��EN�ESPERA

Fig. (a).

es cuando se desea hacer tareas de mantenimiento preventivo o correctivo. Seproyecta porque es una condición de seguridad solicitada (condición núm. 6);esto se logra conectando un interruptor tipo llave, de contacto sostenido, enserie con la bobina del arrancador electromagnético del motor M3 y suoperación normalmente es abierto y sólo se cerrará el interruptor con estallave cuando se requiera, y en ese momento el circuito de la bomba M3 estarálisto para operar. Análogamente se instala el interruptor tipo llave pero enoperación NC para cada una de las otras bombas con objeto de tener seguri-dad al sacarlas de operación para las tareas de mantenimiento.

Operación automática

Cuando se desea la operación automática, se acciona el selector a la posiciónautomático, para lograrlo se incluyen los interruptores de nivel, un interrup-tor de presión (presostato) y válvula solenoide para la inyección de aire altanque regulador de presión, además de los dispositivos pilotos mencionadosen la operación manual.

Control automático de las bombas con interruptores de nivelen tanque presurizado (condición 3)

Si se atiende la condición núm. 3, se interpreta que las bombas arranquen yparen en automático, esto se logra proyectando dos interruptores de nivel unosuperior y otro inferior en el tanque regulador de presión; éstos se denomi-nan FS4 y FS5, respectivamente. De tal forma que cuando el nivel del agua haalcanzado el deseado, el interruptor de nivel FS4, abrirá su contacto NC yparan las bombas, como la función es de paro los contactos del interruptor seconectan en operación normalmente cerrados (NC) y en serie.

La función de arrancar se efectúa con el interruptor de nivel FS5, el cualse instala o se proyecta para controlar el nivel inferior del agua dentro deltanque regulador. El circuito de control debe hacer que la bomba arranquecuando el agua llega al nivel inferior predeterminado.

Lo anterior implica, conectar el juego de contactos del interruptor denivel FS5 en operación normalmente abierto (NA) en serie con el contactoFS4, normalmente cerrado (NC), así mismo con el selector en la posiciónautomático; como se indica en el diagrama de control figura (b).


El contacto FS5 (NA) del interruptor de nivel bajo, se cerrará cuando elagua descienda ligeramente por abajo del nivel inferior y este contacto (FS5)a su vez se conecta en paralelo con un contacto auxiliar M1, el cual actúacomo sello o enclave para realizar la función del arranque de las bombas yparan cuando el agua llegue al nivel superior por medio del contacto FS4, queabre y se desenergiza el circuito, como se observa en la figura (b).

Paro automático con interruptor de nivel en la cisterna(condición núm 4)

Para cumplir con la condición núm. 4 se instala un interruptor de nivel en lacisterna, el cual se denomina FS3, con los contactos en operación NC, nor-malmente cerrado para controlar el nivel de agua inferior de parar; un con-tacto de FS3 en operación NC se debe conectar en serie con el contacto deFS4, también en operación NC como se observa en el diagrama de controlfigura (c).

El interruptor de nivel FS3 abrirá sus contactos en operación NC cuandoel nivel del agua haya descendido hasta el nivel inferior y en ese momento se


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-ANUAL

!UTOMÉTICO

(ONGO

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0ERMISIBLE

3EGURIDAD

3EGURIDAD

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"OMBA�EN�ESPERA

"OMBA�-��ENOPERACIØN�NORMAL


2ELEVADOR�DE�TIEMPO

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Fig. (b)

abrirá el circuito de control parando el sistema de bombeo al tanque regu-lador de presión. En esta condición el sistema permanecerá parado hasta queel nivel del agua se restablezca ligeramente por el nivel inferior predetermina-do y en ese momento se cerrará el circuito de control iniciando nuevamentesu operación de bombeo al tanque regulador y volverá a parar sólo cuandodescienda el agua al nivel inferior controlado por el interruptor FS3.

Control de la presión en el tanque hidroneumático (condición núm. 5)

Con ésta, se desea regular la presión en el tanque hidroneumático a efecto demantener las variables presión (P) y flujo (Q) o gasto en todo el sistema hidro-sanitario, para esto es necesario abastecer el tanque regulador de presión conagua y además con aire, lo cual se logra inyectando el aire con un compresor,una válvula solenoide y un interruptor de presión, con lo que se controla lapresión requerida por el sistema.

La función de la válvula solenoide es controlar el suministro de aire cuan-do se requiere, de tal forma que permita el paso de aire sólo cuando se excite oenergice la bobina de ésta. Como se trata de llenar con aire el espacio quequeda entre el nivel superior de agua y la tapa del tanque con una presión pre-


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-ANUAL

!UTOMÉTICO

(ONGO

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0ERMISIBLE

3EGURIDAD

3EGURIDAD

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"OMBA�EN�ESPERA




Fig. (c)

determinada, por lo tanto, será necesario controlar el nivel de presión y esto selogra instalando un interruptor de presión (presostato) en la parte superior deltanque el cual se denomina PS1, ver figura (d).

Cuando la presión sea inferior a la calibrada en el interruptor de presión, sucontacto debe cerrar porque operan normalmente abiertos NA pues ésta esuna función arrancar, de tal forma que cierra el circuito de la válvula sole-noide y permite el paso de aire al tanque regulador y si se tiene conectado elcompresor directamente al tanque a través de una tubería, entonces éste debearrancar para el suministro de aire, luego el interruptor de aire (presostato)gobernará el cierre y apertura de la válvula solenoide y del arrancador, talcomo se muestra en la figura (d). En el momento que se tiene la presión pre-determinada el contacto NA de interruptor de aire abrirá el circuito de laválvula cerrándola e interrumpiendo el suministro de aire y también efectúael paro del compresor. Sin embargo, si el nivel de agua es menor al nivel supe-rior, la presión descenderá, pero no debe abrirse la válvula solenoide y tam-poco arrancar el compresor para que se permita hacer la reposición de agua y


-ANUAL

!UTOMÉTICO

(ONGO

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&3� &3�

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3EGURIDAD

3EGURIDAD

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"OMBA�EN�ESPERA






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Fig. (d)

tener otra vez el nivel superior de agua predeterminado. Por lo que se requierela función parar en los circuitos de válvula solenoide y compresor a fin de evitarque entre aire en el depósito bajo esta condición.

Lo anterior se puede lograr interconectando en serie un contacto de FS4,en operación normalmente abierto NA con el interruptor de presión y sedebe conectar en serie porque es una función arrancar como se muestra enel figura (d).

En el circuito de la válvula solenoide se requiere que cierren los contactosde FS4 (contacto NA) y el contacto del interruptor PS1 (contacto NA) para queel circuito se cierre y entre aire al recipiente por el accionamiento de la válvu-la. Eso sucederá cuando el nivel de agua llegue al nivel superior abriendo elcontacto NC del interruptor FS4 y en ese momento cerrará su contacto NA(para esto, en el interruptor FS4 se instalan los dos juegos de contactos, uno enoperación NC y el otro en operación NA ) y si la presión del aire es menor a lacalibrada el contacto del interruptor PS1, también cerrará y el circuito se acti-vará accionando la válvula solenoide arrancando el compresor y el aire entraráal depósito (tanque regulador de presión). Este circuito se desenergizará cuan-do se tenga presión calibrada en el interruptor PS1 y en ese momento se abrela válvula solenoide y el compresor “para” también.

Arranque diferido de la bomba M2 (condición núm. 7)

La condición 7, arranque diferido de la segunda bomba en operación normal(M2), se logra proyectando un relevador de tiempo (temporizador), el cual seenergiza a través de un contacto auxiliar M1 del arrancador de la bomba M1.Con el temporizador se programa un contacto con cierre diferido (10 segundos)y se conecta en serie con la bobina del arrancador M2. Este contacto tempori-zado al cumplirse el tiempo de 10 segundos, después que es excitado el relevadorde tiempo, cierra el circuito en forma automática y energiza la bobina (M2) delarrancador de la bomba M2 (operación normal) y ésta arranca, ver figura (d).

Cuando se requiere la operación de la bomba en espera (M3), se debeinstalar un contacto auxiliar (M1) del arrancador de la bomba en espera (M3)en paralelo con el contacto M1 del circuito del relevador de tiempo para tenerel arranque diferido de la bomba M, análogamente a la operación con labomba M1, véase figura (d).


Si se integran los circuitos de control correspondientes al abastecimientode agua (bomba pozo profundo) y red de distribución se tiene el sistema decontrol para este servicio, como se muestra en el diagrama siguiente:


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!UTOMÉTICO

(ONGO

-ANUAL

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3EGURIDAD

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"OMBA�-��POZO�PROFUNDO


6ÉLVULA�SOLENOIDESUMINISTRO�AIRE





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#ONTROL�NIVEL�DEAGUA�EN�CISTERNA

3

Fig. 3.10. Diagrama de control lineal para el suministro de aguaen la red de distribución con bomba de pozo profundo.

Nótese al integrar el diagrama lineal de control de la bomba de pozo pro-fundo, se hace un recorrido en la numeración de los motores eléctricos, de talforma que ahora el núm. 1 lo toma el motor de la bomba de pozo profundo,los núms. 2, 3, y 4 serán los motores de las bombas para el suministro de aguaa la red y el núm. 5 será el motor de compresor; de esta manera se tiene el sis-tema de control automático para el abastecimiento del agua en el edificio.También obsérvese cómo el diagrama de control se vuelve más complejo.


Blanca

4. CONTROL DEL USO DE AGUA EN MUEBLES SANITARIOS

Todas las descargas de agua en el edificio son consideradas como parte de lainstalación sanitaria, actualmente en los edificios inteligentes existe la inquie-tud de ahorrar la mayor cantidad de agua posible y, especialmente se ha pues-to énfasis en el uso del agua durante la operación cotidiana de limpieza ohigiene en los:

• Retretes.• Mingitorios.• Lavabos.• Regaderas.

Esto se ha logrado introduciendo nuevas tecnologías del área de elec-trónica, como son los sensores optoelectrónicos con los cuales realmente secumple este cometido.

4.1. Control automático del uso de agua en retretes,mingitorios, lavabos y regaderas

Actualmente para el control y uso de agua en forma racionalizada en edificiosinteligentes y en otros inmuebles, se aplican válvulas solenoides dirigidas porun control electrónico, estos dispositivos combinados se representan en lafigura 3.11.

179

Donde:1. Válvula solenoide (electroválvula).2. Control electrónico con detector fotoeléctrico.3. Lavabo.

Este sistema automático, para operar la llave de agua en la higiene o lim-pieza, tiene tres ventajas:

• Ahorro de agua.• Evitar la contaminación de bacterias por contacto físico con mani-

jas o maneral de la llave.• Libre de mantenimiento (control de estado sólido electrónico).

Principio de funcionamiento

Este control electrónico equipado con un detector fotoeléctrico (rayo infra-rrojo, el más común en el mercado) detecta la presencia de las manos dentrodel lavado y de inmediato actúa sobre el solenoide permitiendo la apertura dela válvula, con lo que se inicia instantáneamente el suministro de agua paralavarse a manos libres, cuando éstas se retiran, el rayo corta inmediatamenteel agua porque manda cerrar la válvula solenoide permitiendo significativoahorro de agua con la más absoluta higiene.

Elementos que forman el sistema:


2ED�DEAGUA

2AYOSINFRARROJOS

!GUA

3 # �

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Fig. 3.11.

• Alimentación eléctrica 120 V o batería.• Control electrónico equipado con detector fotoeléctrico.• Válvula solenoide.

Corolario:

La aplicación de esta tecnología actualmente se haextendido más allá del edificio inteligente y actual-mente se encuentra en los servicios de baños derestaurantes, baños generales de hoteles, etcétera.

En el mercado se ofrecen en muy diferentes presenta-ciones, pero todos operan bajo el mismo principio.


3ENSOR

��v��MM�

#ABLE�FLEXIBLE

,UZ�INDICADORA

#AJA�DE�ACERO�INOXIDABLE

#UBIERTA

6ÉLVULA�SOLENOIDE

&ILTRO�EN�LÓNEA

!JUSTADOR�DE�TEMPERATURACON�VÉLVULA�CHECK

)NSTALACIØN�OPCIONAL

Fig. 3.12. Sistema de control electrónico para operar en forma automática el uso del agua en un mueble sanitario.

A continuación se presenta su aplicación típica en cada uno de los mue-bles sanitarios (consumidores) de la instalación sanitaria.

4.2. Aplicaciones del control automático en muebles sanitarios


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DE�PAS

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)NSTALA

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Fig. 3.13. Instalación del control electrónicoen un lavabo.

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6ÉLVULA�SOLENOIDEREGULADORA�ELECTROVÉLVULA

#ODOS�Y�TUBOSDE�COBRE��MM��h��

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Fig. 3.14. Aplicación típica en retrete.


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&UENTE�DE��6#$

6ÉLVULASOLENOIDE�ELECTROVÉLVULA

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0LACA�CUBIERTA�DELCONTROL�ELECTRØNICO�SENSOR

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Fig. 3.15. Aplicación típica en regadera.

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ELECTRØNICO

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Fig. 3.16. Aplicación típicaen mingitorios.


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DE�CEN

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ALIMENT

ACIØN�DE

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DE�CEN

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ALIMENT

ACIØN�ELÏ

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%SPACIO�PARALLAVE�DE�PASO

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Fig. 3.16. Bis.

5. RECICLADO DE AGUAS RESIDUALES

En el concepto de edificio inteligente se considera el aspecto ecológico al tenerpresente el impacto ambiental. Por esta razón al diseñarse o proyectarse uninmueble con este concepto no se puede soslayar el tratamiento de aguas re-siduales.

Las aguas residuales se forman por los siguientes afluentes:

Aguas negras: formadas por las descargas de agua de los inodoros o WC ymingitorios.

Aguas jabonosas: formadas por las descargas de agua en las regaderas y la-vabos.

Aguas grises: son las aguas captadas por las descargas pluviales provocadaspor las precipitaciones pluviales captadas en azoteas del edificio.

Normalmente estas descargas son unidas a través de una red denomina-da de drenajes y son conectadas a la red municipal de drenajes.

En general el objetivo del tratamiento de aguas residuales en el edificiointeligente es evitar las descargas de agua contaminadas a la red de drenajemunicipal, por esto surge la necesidad de aplicarles un tipo de tratamiento, elcual puede ser aeróbico o anaeróbico.

5.1. Reciclado de aguas jabonosas y grises

El tratamiento de las aguas residuales además, de cumplir con aspectos ecológi-cos, también tiene la finalidad de aprovecharlas para ahorrar agua, lo cual es po-

185

sible reciclando una parte de las afluentes como son las aguas jabonosas y grises,para luego utilizarlas en la alimentación de algunos de los consumidores de agua.

La finalidad principal de tener en el edificio el reciclado de las aguas jabo-nosas y grises es para recuperar un volumen de aguas a través de un tratamien-to adecuado que permita alimentar la red de inodoros y mingitorios. Esto selogra discriminando las afluentes de descarga por medio de redes de drenajeindependiente, de modo que en una red se manejen las descargas de aguasjabonosas y grises y en otra red la descarga de aguas negras. Lo anterior implicadesarrollar, durante el proyecto de edificio inteligente, el diseño de estas redesque permitan manejar las aguas residuales.

Este concepto para el ahorro y tratamiento de aguas residuales se ilustraa continuación con el siguiente diagrama de flujo:

En la alternativa anterior (diagrama de flujo) se separan a través de una redindependiente de drenajes, las aguas captadas de regaderas, lavabos y descargas


$ESCARGASPLUVIALES

!GUAS�GRISES

,AVABOS 2EGADERAS

2ED�DEAGUA�POTABLE

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BY�PASS

#RIBA FILTROMEDIDOR

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4RATAMIENTODE�AGUAS�

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#ISTERNA�DEDESINFECCIØN

)NODOROS7#

-INGITORIOS

4RATAMIENTODE�AGUAS

RESIDUALES�))

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!�RED�DE�DRENAJEMUNICIPAL

Fig. 3.17. Diagrama de flujo para el reciclado de aguas jabonosas-grisesy tratamiento de aguas negras.

pluviales, estas últimas son captadas en las azoteas del edificio y con bajadas pro-pias, denominadas bajadas de aguas pluviales (BAP), se conectan a dicha red.

Teniendo esta red las aguas son pasadas por un dispositivo criba-filtro y,si se considera conveniente, se instala un medidor de agua y después son lle-vadas a una planta de tratamiento de aguas I, posteriormente se desinfectapor medio de una cisterna donde se aplica un tratamiento de desinfección conun elemento químico como es el cloro u otro. En esta cisterna es convenienteinstalar un by pass (ver figura 3.17) entre la línea de reposición y la red de ali-mentación a los inodoros y mingitorios con el objeto de operarlo cuando estéfuera la planta de tratamiento de agua I por cualquier razón.

La alimentación con agua reciclada a los inodoros y mingitorios se efectúadesde la cisterna de desinfección a través de una red de alimentación indepen-diente de la red de agua potable. En esta cisterna es conveniente instalar unalínea de agua potable para reposición o complemento del volumen requerido.

Las descargas de aguas negras producidas por los inodoros y mingitoriosson llevadas a través de una red de aguas negras hasta la planta de tratamientode aguas residuales II y la descarga de aguas de ésta se conecta al drenaje mu-nicipal, para con esto cumplir con el ciclo de tratamiento de aguas residuales.

Este concepto se ilustra con el diagrama esquemático siguiente:


2ED�DEAGUA�POTABLE

$ESCARGASPLUVIALES

!�RED�DE�DRENAJEMUNICIPAL

2EPOSICIØN�DE�AGUAPOTABLE�DE�RED

,AVABOS

)NODOROS

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-INGITORIOS

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Fig. 3.18. Reciclado de aguas jabonosas-grises y tratamiento de aguas negras.

Donde:1. Afluentes.2. Criba-Filtro.3. Válvula compuerta normalmente abierta (NA).4. Tanque tratamiento de agua.5. Aereador.6. Cisterna de desinfección.7. Bombas para red de agua reciclada.8. Válvula de compuerta normalmente cerrada (NC).9. Válvula de flotador.

Las plantas de tratamiento utilizadas en el esquema anterior son del tipoaeróbico; esto significa que el proceso de tratamiento de aguas se efectúa conmicroorganismos ante la presencia de oxígeno, pero en el mercado nacionaltambién se cuenta con plantas tipo paquete para tratamiento de aguas conproceso anaeróbico que significa utilizar microorganismos ante la ausencia deoxígeno.

La solución del control eléctrico para el bombeo de agua reciclada a losinodoros y mingitorios a través de la red independiente, es análoga a la delpunto 3.4 (control típico para la red de agua potable) de esta unidad, con laúnica diferencia que son dos bombas, una en operación normal y la otra enoperación espera.

El control para la reposición de agua en la cisterna de desinfección seefectúa mecánicamente (ver punto 2.3 de esta unidad) con una válvula de flo-tador, la cual controla el nivel de reposición del agua.

5.2. Control para la red de agua reciclada

En el esquema de la figura 3.18, se establece el diagrama esquemático con lainstrumentación adecuada para facilitar el análisis de los circuitos de control,que se desea proyectar para este sistema. A continuación se presenta (ver figu-ra 3.19) en todos los elementos que se requieran controlar (bombas), asícomo los eventos que se deben controlar como son: llenado y presión entanque hidroneumático así como el control por nivel mínimo en la cisternade agua reciclada.


Donde:

1. Cisterna de agua reciclada desinfectada.

2. Bomba M1 en operación normal.3. Bomba M2 en espera.4. Interruptor de nivel inferior (mínimo) en cisterna.5. Tanque regulador de presión (hidroneumático).6. Interruptor de nivel superior e inferior en tanque.7. Interruptor de presión (presostato).8. Válvula solenoide.9. Válvula de flotador.

La numeración aplicada para identificar los interruptores de nivel, pre-sostatos y motores es consecutiva en función de la utilizada en la figura 3.10;porque este sistema es adicional al del suministro de agua bomba pozo pro-fundo y red de distribución de agua potable en el edificio.

Al diseñar el sistema de control parar la red de reciclado de aguasjabonosas y grises, se consideran dos bombas: una para operar normalmentecon la cual se da el gasto y la presión en la red; la otra estará en espera pararemplazar a la bomba que opera normalmente cuando ésta falle por cual-


!GUARECICLADA

2EPOSICIØNAGUA�POTABLE

!IRE�DECOMPRESOR�-�

)NODOROS�7�#

-INGITORIOS

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Fig. 3.19. Diagrama esquemático para la elaboracióndel diagrama de control.

quier razón. También se incluye un tanque hidroneumático, acoplado a uncompresor a efecto de mantener las variables presión (P) y flujo (Q) en todala red de alimentación a los inodoros y mingitorios.

Se debe tener en cuenta que un edificio de estas características, nor-malmente tiene n pisos y los consumidores se pueden encontrar hasta elúltimo nivel, y es menester garantizar gasto y presión adecuados y ahorrode agua y justificar la inversión de este tipo de equipo en la red de aguareciclada.

En el diseño de los circuitos de control para este caso, se asumen lassiguientes condiciones:

Núm. 1. Elección de control manual o automático o bien ambas (selectormanual-automático).

Núm. 2. Debe proyectarse un dispositivo para “paro emergente” (interruptorde hongo).

Núm. 3. La bomba M5 debe controlarse para mantener el nivel de agua supe-rior (FS7) y en el inferior (FS8) en el tanque regulador de presión.

Núm 4. La bomba no debe operar cuando el nivel de agua sea mínimo (FS6)en la cisterna de agua reciclada.

Núm. 5. La presión en el tanque regulador debe mantenerse mediante la adi-ción de aire, siempre que sea necesario (PS2 y compresor).

Núm. 6. Debe proyectarse un dispositivo (interruptor de llave) de seguridaden la bomba operación manual y en la bomba de espera, pero en estaúltima debe cumplirse con la función de “permitir” su operación porparte del personal indicado.

De acuerdo con las condiciones anteriores se diseña el sistema de controleléctrico, el cual se presenta en la figura 3.20.

Como se puede observar este sistema de control es muy similar al siste-ma de la figura 3.10 en la parte del suministro de agua de la red de distribu-ción, pero en el sistema de control para la red de agua reciclada sólo se utili-


zan dos bombas en lugar de tres que tiene el otro sistema y, en consecuencia,no se requiere del temporizador. En cambio, si se cuenta con un compresorde aire con su respectivo tanque regulador de presión y existe su control parala variable presión (presostato), esto para adicionar aire cuando sea requerido.

El funcionamiento del sistema de control para la red de agua reciclada esanálogo al sistema para suministro de agua potable en la red de distribución(ver explicación en pp. 121 a 128).

Al integrar los sistemas de control para abastecimiento de agua, red dedistribución de agua potable y reciclado de aguas, se tiene el sistema de con-trol eléctrico para el sistema hidrosanitario, éste se muestra en la figura 3.21.

El dimensionamiento de los equipos del sistema hidrosanitario, como bom-bas, tanque regulador de presión y compresor de aire son responsabilidad delespecialista mecánico pero se debe coordinar con el de instrumentación y poten-cia de los motores eléctricos para prever su inclusión en un diseño integral.


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"OMBA�-�OPERACIØN�NORMAL


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#OMPRESOR�-�AIRE

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Fig. 3.20. Diagrama de control para la red de agua reciclada,suministro a inodoros y mingitorios


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0RESOSTATO

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"OMBA�-��POZOPROFUNDO

#ONTROL�NIVEL�DEAGUA�EN�CISTERNA






#OMPRESOR�-�AIRE

"OMBA�-�OPERACIØN�NORMAL



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!UTOMÉTICO

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3ISTEMA�DE�CONTROL��ALIMENTACIØN�AGUA�BOMBA�POZO�PROFUNDO

3ISTEMA�DE�CONTROL��SUMINISTRO�DE�AGUA�POTABLE

3ISTEMA�DE�CONTROL��RED�AGUA�RECICLADA

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��SEG

Fig. 3.21. Sistema de control eléctrico del sistema hidrosanitario.

Corolario:

El exceso de población, la concentración de gente enlas ciudades, aunada a la complejidad creciente de losprocesos agrícolas y de manufactura,sobrecarga los ríos,lagos y mares rebasando su capacidad de autolimpie-za; produce un incremento en su contaminación yaque el hombre ha venido usándolos en forma irracio-nal como basureros y desagües desde épocas pasadas,y como el agua acepta casi cualquier sustancia queentre en contacto con ella, se generan impurezas detoda especie, y los efectos de esta contaminación nose advierten de inmediato. Por esta razón el tratamien-to de las aguas residuales y en particular el de lasaguas negras se debe considerar como un triunfosobre la contaminación, producto de la concienciaadquirida por el hombre en el sentido de cuidar elagua.

Toda inversión económica relacionada con el trata-miento de aguas residuales en el edificio inteligente,siempre será justificada independientemente de suamortización a largo plazo por el ahorro de agua pro-ducto del reciclado de aguas jabonosas y grises;porque se debe tener presente el impacto ecológicopositivo que se logra con este proceso, pues el agua,como todos sabemos, es fuente de vida en nuestroplaneta.


BLANCAPÁG. 194

6. EJERCICIO

Del sistema de control eléctrico para el suministro y distribución de aguaen el edificio inteligente presentado en la figura 4.9, efectuar la maniobrade parar una de las bombas operación normal (M3 y M4) y operar la bom-ba en espera para remplazar cualquiera de éstas y teniendo en cuenta lascondiciones que a continuación se indican, desarrollar los diagramas decontrol:

Primero: una de las bombas en operación normal sale de servicio paramantenimiento; para esto será necesario utilizar el botón pulsador “paroemergente”.

Segundo: la bomba en espera M3, entra en operación para sustituir labomba que sale de operación (bomba M2 fuera de operación).

Tercero: la operación será en automático.

Maniobra con interruptor de seguridad

Primero, se solicita a la persona de mantenimiento indicada la llave del inte-rruptor de seguridad de la bomba en espera y de la bomba que requiere man-tenimiento (para este ejemplo se elige la bomba M3 en operación normal).

Con las llaves en mano, se opera el paro emergente (botón hongo) re-cordando que éste es un pulsador de contacto sostenido NC (normalmentecerrado) y con esta acción se interrumpe el sistema y se desenergizan y parantodas las bombas. Inmediatamente, con la llave, se actúa el interruptor de se-guridad a la posición fuera de la bomba M3 y se desconecta del sistema, tam-bién recuerde que este interruptor de seguridad es de contacto sostenido porlo que únicamente opera manualmente.

195

Después se opera el interruptor permisible con la clave correspondientede la bomba en espera M2 a la posición dentro y con esto se cierra el circui-to, el cual se pone en la condición de listo para energizarse como se muestraen la figura (a); recuerde que el sistema se encuentra desenergizado porque elpulsador de paro emergente está fuera.

Restablecimiento del sistema

Con las condiciones anteriores figura (a) se opera el pulsador de paro emer-gente a la posición dentro y el sistema se energiza iniciando nuevamente suoperación en automático, con la diferencia que ahora la bomba M2 (enespera) opera normalmente y la bomba M3 está fuera para practicarle el man-tenimiento requerido. La figura (b) nos muestra el sistema restablecido. Laparte del hidroneumático no afecta y mantiene las condiciones iniciales delsistema del control, por esta razón no aparece en este diagrama, figura (b).


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Fig. (a).

Al estar actuando el botón tipo hongo del paro emergente a su posiciónnormal (normalmente cerrado), se energizan los circuitos de control arran-cando las bombas M2 y M4. Cuando se energiza o activa la bobina delarrancador electromagnético de la bomba M2 (normalmente en espera),también cierra el contacto auxiliar denominado M2, normalmente abierto(NA) y a través de éste se excita el relevador de tiempo o temporizador y diezsegundos después actúa el contacto temporizado TR1, cerrando el circuitode la bomba M4 y, en consecuencia, energizándose la bobina M4 del arran-cador electromagnético y con esto arranca dicha bomba.

También en el circuito de arrancar las bombas en automático por nivelbajo en el tanque hidroneumático a través del interruptor de nivel denomi-nado FS5, el sello eléctrico ahora se efectúa por medio del contacto M2,normalmente cerrado del arrancador electromagnético de la bomba M2 (enespera), pues cuando se excita la bobina de éste inmediatamente cierra di-cho contacto (M2) auxiliar y sella el circuito, manteniéndose energizadotodo el sistema.


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Fig. (b)

BLANCAPÁG. 198

UNIDAD IV

PROYECTO: EL CONTROL ELÉCTRICO EN EL SISTEMADE AIRE ACONDICIONADO


En esta unidad se tiene como finalidad entender qué es el acondicionamientode aire, comprender los tipos de acondicionamiento para producir el confortdeseado en cada uno de los locales o áreas de un “edificio inteligente”.

Conocer en forma general los equipos utilizados y los tipos de sistemas deaire acondicionado utilizados para adecuar los diferentes locales.

También conocer los dispositivos y aparatos utilizados en control de aireacondicionado, así como la aplicación deseada.

Además, con la comprensión de los conocimientos anteriores y de controleléctrico, aplicarlos para un proyecto de control que opere en forma auto-mática un sistema de aire acondicionado, procediendo en forma análogacomo se indica en el capítulo III en el diseño de los circuitos de control eléc-trico, incluyendo los elementos de control necesarios para cumplir con loscriterios de seguridad contra siniestros, como sismos y conatos de incendio,los cuales forman parte del concepto de “edificio inteligente”.

199

hoja blanca sin folioP.200

1. ¿QUÉ ES EL AIRE ACONDICIONADO?

Se entiende por acondicionamiento a la técnica empleada para mantener enel interior de un local un estado del aire que proporciona confort a los ocu-pantes o bien, en el caso industrial, mantener condiciones necesarias para losdiferentes procesos de manufactura.

Un sistema de acondicionamiento de aire para lograr su objetivo, debeoperar en forma constante y simultánea con las cuatro características siguientes:

• Temperatura de aire.

• Humedad del aire.

• Velocidad del aire.

• Pureza del aire.

1.1. Tipos de acondicionamiento

Existen dos tipos de acondicionamiento en función de las estaciones del año.Acondicionamiento total. se denomina acondicionamiento total o de

todo el año aquel que mantiene el interior en estado de confort durante lascuatro estaciones del año.

Acondicionamiento de verano-invierno. es aquel que actúa, mantenien-do las condiciones de confort durante alguna de las temporadas de verano oinvierno.

201

hoja blanca sin folioP. 202

2. LOCALES QUE REQUIEREN ACONDICIONAMIENTO

Los inmuebles que se diseñan u operan bajo el concepto de edificio inteligenteno pueden prescindir del acondicionamiento en sus diferentes áreas o locales,para producir el confort necesario que contribuya al incremento de la pro-ductividad y creatividad de los empleados o usuarios del edificio.

Los locales o áreas que se recomienda acondicionar en un edificiointeligente de oficinas, son las siguientes:

• Privados.

• Áreas de oficinas generales.

• Salas de junta.

• Auditorios.

• Aulas de capacitación.

• Salas de recepción.

• Comedores.

• Salas de cómputo.

• Locales que albergan equipos de comunicaciones.

En general, los locales mencionados son los principales que requieren deun acondicionamiento, pero se recomienda, en conjunto y en forma coordi-nada con los técnicos en aire acondicionado y control, se defina y precise conlos arquitectos, administradores o usuarios del edificio todos los locales quenecesiten del acondicionamiento.

Es importante recordar que el concepto de edificio inteligente puedeaplicarse a otro tipo de inmuebles, como bancos, hospitales, aeropuertos; porlo tanto, la coordinación de los diferentes especialistas, para determinar con-diciones, sobre todo el acondicionamiento de los locales, es muy importante,porque la respuesta más inmediata del usuario es con el servicio de aireacondicionado.

203

hoja blanca sin foliop. 204

3. ¿QUÉ ES UN SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO?

Un sistema de aire acondicionado es un conjunto de equipos y elementos quetienen como objeto suministrar condiciones de confort en un determinadolugar a las personas que lo habitan en función del comportamiento fisiológi-co del cuerpo humano (control interno de la temperatura del cuerpo huma-no y calor interno producido por el cuerpo humano).

Fig. 4.1. Esquema típico de un sistema de aire acondicionado.

Donde:

1. Equipo enfriador de agua o condensadora.

2. Filtros.

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!GUA�HELADA

2ETORNO

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205

3. Máquina acondicionadora de aire.

4. Ducto de inyección de aire al local.

5. Ducto de retorno de aire acondicionado.

6. Control de humedad.

7. Control de temperatura.

8. Compuerta modulante.

9. Serpentín para agua helada.

La figura anterior representa un sistema de aire acondicionado elemen-tal el cual está formado por un equipo enfriador de agua, equipo de bombeo,máquina acondicionadora de aire elemental, que a su vez está formada porun ventilador y un serpentín por el cual circula el elemento que proporcionael acondicionamiento (por ejemplo: agua helada o agua caliente); según seael caso de acondicionamiento.


4. EQUIPOS UTILIZADOS EN AIRE ACONDICIONADO

Los equipos más comúnmente utilizados en México para las diferentes insta-laciones de acondicionamiento de aire son:

• Unidad tipo ventana.• Unidad tipo paquete.• Unidad dividida.• Enfriadores de agua.

4.1. Unidad tipo ventana

Es una unidad paquete, autocontenida y su capacidad varía de 2 000 hasta9 000 kcal/hora. Está compuesta de un compresor hermético para refrigerante,un condensador enfriado por aire, tubo capilar, serpentín evaporativo y des-carga por medio de rejilla tetradireccional. Su aplicación se limita al acon-dicionamiento de un local como privado; también tiene una gran aplicaciónen residencias o casas habitación.

4.2. Unidad tipo paquete

Igual que la anterior, es una unidad autocontenida, su capacidad varía de6 000 hasta 60 000 kcal/hora. Está formada por uno o dos compresores semi-herméticos para refrigerante, condensador enfriado por aire, filtro deshidra-tador, indicador de líquido y humedad, válvula de expansión, ventilador axialpara el condensador, ventilador centrífugo para el aire de inyección y con-troles integrados para operación automática.

207

4.3. Unidad dividida

Se le denomina así porque está compuesta de dos secciones:

• Unidad condensadora.• Unidad evaporadora.

La unidad condensadora está formada por compresor, condensador(enfriador de aire o agua), controles: interruptor de alta y baja presión, interrup-tor de presión de aceite, manómetros y arrancadores.

La unidad evaporadora, mejor conocida como manejadora de aire estáformada por válvulas de expansión, serpentín evaporador, sección de venti-lador y sección de filtros.

Se fabrican de dos tipos:

• Unidad manejadora unizona.• Unidad manejadora multizona.

La unidad manejadora unizona. Se aplica para acondicionar una solazona, con una sola condición de temperatura y humedad.

La unidad manejadora multizona puede acondicionar diferentes o variaszonas con diferentes temperaturas y/o humedades simultáneamente.

4.4. Enfriadores de agua

Éstos se fabrican en tres tipos:

• Reciprocante o tornillo.• Centrífuga.• Absorción.

Éstos tienen la función de proveer el elemento para complementar elequipo que suministra el aire de acondicionamiento.


Enfriador de agua reciprocante o tornillo

Recibe este nombre por el tipo de compresor de refrigeración que utiliza y esuna unidad compuesta por un compresor refrigerante que puede ser recipro-cante o de tornillo, condensador enfriador por aire o agua, accesorios de controly válvula; este tipo de enfriador es normalmente de cascos y tubos, su capaci-dad va desde 15 000 hasta 150 000 kcal/hora.

Unidad enfriadora centrifuga

Todos los componentes son iguales al anterior, excepto el compresor pararefrigeración, el cual es del tipo centrífugo y las capacidades comercialespara este tipo de enfriador son de 30 000 hasta 1 500 000 kcal/hora. En algu-nas ocasiones se fabrican de capacidades muy superiores a las comerciales.

Unidad de absorción

Esta unidad es totalmente diferente a las anteriores, el principio de fun-cionamiento es básicamente químico, se utiliza como refrigerante el agua y elbromuro de litio como absorbente; estos dos elementos se evaporan al vacíoy se utiliza como fuente de energía vapor de baja presión. Las unidades deabsorción se construyen en capacidades de 30 000 hasta 150 000 kcal/hora.

UNIDAD IV. EL CONTROL ELÉCTRICO EN EL SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO209

hoja blanca sin foliop. 210

5. LOS TIPOS DE SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO

Existen dos tipos de sistemas para acondicionar y su aplicación es de acuerdocon los locales que se desean acondicionar y estos son:

• De cuarto o sistema unitario de zona.• Sistema central de agua refrigerada o agua helada.

La aplicación del sistema unitario de zona o de cuarto se clasifica por lacapacidad del sistema en toneladas de refrigeración.

Cuartos de 1/3 a 2 TN refrigeración:

• Casas habitación. • Peluquerías.• Restaurantes pequeños. • Bares.• Estudio de radio y TV.

Sistema unitario de zona 2 TN refrigeración:

• Residencias. • Casas de campo.• Tiendas comerciales. • Velatorios.• Restaurantes.

TN - Toneladas de refrigeración:

Sistema central de agua refrigerada o helada con aire para acondiciona-miento:

• Edificios de oficinas. • Bancos.• Edificios inteligentes. • Hoteles.• Hospitales. • Escuelas.• Aeropuertos. • Laboratorios.• Supermercados. • Museos.• Centrales telefónicas.

211

5.1. Sistema central de agua refrigerada o helada

La capacidad de este sistema es superior y es variable al tipo anterior; esto puedeaplicarse por unizonas, multizonas o bien combinando ambos métodos.

Este sistema consiste en generar agua helada a 7 °C por medio de unenfriador y hacerla circular a través de la red con una bomba para agua, for-mando un circuito cerrado al cual se conectan las manejadoras que suministranaire por medio de ductos en los locales que requieren aire acondicionado.

El sistema descrito anteriormente tiene una gran aplicación en los edifi-cios inteligentes; a continuación se representa un sistema elemental de este tipo.

1. Enfriador de agua.2. Bomba de circulación de agua.3. Ventilador de la unidad manejadora.4. Serpentín de agua helada.5. Filtros.6. Ductos.7. Compuerta modulante.

Fig. 4.2. Esquema típico de un sistema central de agua heladapara un acondicionamiento de verano.


Las unidades manejadoras, las cuales pueden ser unizonas, para acondicionaruna zona o multizona, para una o más zonas, está formada por un ventilador,el cual suministra aire y al pasar por el serpentín de agua helada, éste se enfríaa la temperatura deseada para que proporcione un confort en el cuarto. La tem-peratura de confort se controla por medio de termostatos, válvulas motorizadasy compuertas modulantes.

Elementos que forman el sistema central de agua refrigerada:

• Unidades manejadoras de aire.• Sistema de ductos; inyección y retorno de aire.• Difusores para la inyección del aire.• Rejillas para el retorno del aire.• Enfriadores de agua.• Agente refrigerante.• Tuberías para la red de agua helada.• Bombas de agua para la circulación.• Controles.

5.2. El sistema central de calefacción con agua caliente

Este sistema se aplica para la temporada de invierno; su funcionamiento ycomponentes es similar al sistema central de agua refrigerada, únicamenteque se debe considerar como el sistema inverso u opuesto al primero porquepara acondicionar en invierno es necesario agregar calor a los locales. Esto sig-nifica que el sistema requiere de agua caliente en lugar de agua helada.

A continuación se representa el sistema para acondicionar en temporadade invierno.

Donde:

1. Generador de agua caliente. 5. Filtros.2. Bomba para agua caliente. 6. Ductos.3. Ventilador de la unidad manejadora. 7. Compuerta modulante.4. Serpentín de agua caliente.


Fig. 4.3. Esquema típico de un sistema centralde calefacción con agua caliente.

Observando el dibujo anterior, se notan las diferencias entre sistema cen-tral de agua helada para acondicionar en verano y el sistema central de aguacaliente para acondicionar en invierno y éstas son:

1. Este sistema requiere un generador de agua caliente, normalmente a 60-70 °Cen lugar de un enfriador de agua.

2. El elemento principal para acondicionar es agua caliente.Todos los demás componentes son comunes en cada sistema, ya sea para

acondicionar en verano o en invierno.

5.3. El sistema central de agua helada y agua caliente para el aireacondicionado y calefacción

Este sistema es una combinación de los dos anteriores y se aplica cuando sedesea tener un acondicionamiento total, es decir de verano e invierno.


Cuarto

acondicionado

Cuarto

acondicionado

A continuación se presenta el esquema de este sistema para su comprensión:

Fig. 4.4. Esquema típico de acondicionamiento total.

1.Enfriador de agua. 6. Serpentín de agua caliente.2.Generador de agua caliente. 7. Serpentín de agua helada.3.Bomba de circulación de agua helada. 8. Filtros.4.Bomba de circulación de agua caliente. 9. Ductos.5.Ventilador unidad manejadora. 10. Compuerta modulante.

Obsérvese que las unidades manejadoras tienen un serpentín para aguacaliente y otro para el agua fría.

En un sistema total de acondicionamiento como el anterior, en veranoopera únicamente el sistema de aire con agua helada para acondicionar loslocales y en invierno cuando se requiere la calefacción, solamente opera el sis-tema de agua caliente y el sistema de agua helada se mantiene fuera.


Sistema de calefacción

Sistema de acondicionamiento

Cuarto

acondicionado

Cuarto

acondicionado

HOJA BLANCAP. 216

6. CONTROL Y DISPOSITIVOS APLICADOS EN EL AIRE ACONDICIONADO

Se ha comentado en un principio el acondicionamiento, cómo producirlo, losequipos para hacerlo y su razón de ser, pero para lograrlo en los diferentes lo-cales es necesario controlarlo y esto se puede lograr aplicando la instrumen-tación adecuada.

6.1. Los dispositivos y/o aparatos utilizados en el control de aire acondicionado

Los dispositivos y aparatos que se utilizan en el control de aire acondicionadoy calefacción son:

• Termostato.• Humidistato.• Compuerta modulante.• Válvula solenoide.• Sensor sísmico o interruptor sísmico.• Sensor de humo.• Humidificador.

Los dispositivos como termostatos, humidificadores, compuertasmodulantes y electroválvulas son comunes en cualquier sistema de aireacondicionado que se aplica a locales convencionales para un edificio diseña-do con el concepto de “edificio inteligente” su aire acondicionado deberá con-tar con sensores de humo y sensores sísmicos si éste se encuentra en territo-rio telúrico, para parar en forma automática los ventiladores de las unidadesmanejadoras. Análogamente se debe efectuar la función parar, con el sensorde humos cuando exista un conato de incendio.

217

Termostato: es un control de temperatura que se instala en el cuarto oducto de inyección y su función principal es vigilar la temperatura dentro deun rango prestablecido en el cuarto o local que se requiere acondicionar.

Acondicionamiento:

rangos: 23-27 ºC o 25-29 ºC

Calefacción:

rangos: 0-25 ºC 21-25 ºC

Humidificador: dispositivo para controlar la humedad relativa en la cale-facción; es un elemento que se instala en el ducto de inyección y los rangosrecomendados son:

Verano: 45-55% humedad relativa.

Invierno: 30-40% humedad relativa.

La humedad relativa es el porcentaje de humedad comparado con lahumedad total de las condiciones del diseño.

Compuerta modulante: es un dispositivo que está formado por una com-puerta de aspas opuestas o paralelas y un motor eléctrico que actúa sobre lasaspas de la compuerta. Su función principal es modular o regular el volumende aire en los ductos a la salida de la máquina de aire acondicionado o en laentrada del aire al cuarto por acondicionar y es comandada por el termosta-to instalado en el cuarto que se desea acondicionar.

Válvula solenoide: la válvula solenoide es de dos vías: de entrada y saliday pueden ser normalmente abiertas o normalmente cerradas.

Es un dispositivo que está formado por una solenoide y una válvula com-puerta y tiene como función principal controlar el flujo de agua potable. Seinstala a la entrada del serpentín, según sea el caso y normalmente la comandael humidistato instalado en el cuarto por acondicionar.


Sensor sísmico o interruptor sísmico: es un dispositivo que tiene la fun-ción de proteger los equipos de aire acondicionado (ventiladores) cuando sepresenta un movimiento telúrico en el edificio causado por un sismo.

Su operación se presenta cuando se detecta un movimiento, se desconectanlos circuitos de control que comandan los equipos de aire acondicionado y, deesta manera, no se permite daño alguno en el equipo; este sensor presenta unjuego de contactos normalmente cerrados, los cuales se interconectan al cir-cuito en cuestión.

Humidistato: dispositivo para controlar la humidificación a través delhumi-dificador, cuenta con un elemento sensor y sus rangos de operaciónnormalmente son de 20 a 80% de humedad relativa y se instala en el local ocuarto que se desea acondicionar.

Sensor de humo: es un dispositivo electrónico con contactos normal-mente cerrados que detecta el humo ocasionado por un conato de incendio,actuando sobre los circuitos de control que comandan las manejadoras,desconectándolas y de esta manera evitan la propagación del humo y el fuegoa través de los ductos, y, en consecuencia, en el edificio.

6.2. Función de los elementos de control del sistema de aire acondicionado

Unidad manejadora de aire:

Esta máquina está formada básicamente por una sección que aloja el venti-lador, sección de serpentín o serpentíns (agua helada y agua caliente) y unasección de filtros, su función es inyectar y retornar el aire a los locales o áreasacondicionadas.

Ductos: conducen el aire desde la unidad manejadora hasta los locales poracondicionar, asimismo retornar el aire a la manejadora.

Difusores: inyectan el aire acondicionado a los locales de manera uniformey distribuida.


Rejillas: retornan o extraen el aire acondicionado a la manejadora o alexterior.

Agente refrigerante: agente que se emplea como absorbedor de calor.

Enfriadores de agua: en este equipo se realiza el proceso de refrigeracióncon objeto de suministrar el agua helada para las manejadoras.

Compuerta modulante: este equipo regula el volumen de aire que seinyecta al local por acondicionar y su control es por medio del termostato.

Bombas: este equipo efectúa la circulación del agua helada en circuitocerrado.

Controles: controlan las condiciones que se mantienen en los locales poracondicionar, gobernando la operación de los equipos en forma automática.(termostato, humidistato, válvula solenoide compuerta modulante).

6.3. Control típico para un sistema de calefacción con agua caliente

El control eléctrico automático típico para un sistema de calefacción con aguacaliente para oficinas en uso horario semanal se plantea como un ejerciciopara elaborar el proyecto de control eléctrico de un sistema que debe operaren forma automática a través de una semana completa de trabajo, de tal formaque el evento sucede a través de siete días y éstos equivalen a 168 horas deoperación ininterrumpida del sistema para después iniciar nuevamente elmismo ciclo.

Para este sistema se tiene a continuación el esquema donde se muestranlos elementos o partes que se involucran en el control como ventilador de uni-dad acondicionadora (manejadora) válvula solenoide para agua, así como loscontroles de temperatura (termostato) y humidificación (humidistato).


Fig. 4.5. Esquema para un sistema de calefacción con sus elementos de control.

Donde:

1. Generador de agua caliente.2. Bomba para agua caliente.3. Ventilador de la unidad manejadora.4. Serpentín de agua caliente.5. Filtros.6. Ductos.7. Compuerta modulante.8. Humidificador.9. Termostato.

10. Humidistato.11. Líneas de control.


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Además de este esquema se tienen las condiciones siguientes:

Primera: el sistema opera desde el día lunes a partir de las seis horas(arranque del sistema) y hasta las seis horas del día sábado (paro del sistema).

Segunda: el sistema de calefacción se mantiene fuera de servicio los díassábado y domingo.

Tercera: el sistema de calefacción debe restablecerse el día lunes a las 6horas, para así tener el horario semanal de calefacción en las oficinas.

Cuarta: toda la operación del sistema es en automático.

Una alternativa del sistema de control eléctrico para estas condiciones decalefacción en oficinas se muestra en la siguiente página.


Fig. (a). Diagrama lineal de control para un sistema de calefacción con agua calienteuso horario semanal.


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Análisis de diagrama de control

PARO Y ARRANQUE DEL SISTEMA

Observando el diagrama de la figura (a), se tiene instalado un pulsador deparo, con el cual se efectúa la función de paro (línea 1) del sistema; ademásse tiene instalado un pulsador, arrancar (línea 1) para realizar la función dearranque. Al oprimir este botón se energiza el relevador de control R1 y sesostiene a través del contacto auxiliar de sello normalmente abierto (NC)R1 (línea 2). Con esta condición el temporizador RT1 de 0-120 horas (línea3), denominado arranque del sistema se energiza a través del contacto auxiliarRT2 normalmente cerrado (NC) del temporizador TR2 (línea 4), denomi-nado restablecer sistema; como este temporizador se encuentra desactivado semantiene el contacto TR2 en la posición de cerrado permitiendo cortar elcircuito del temporizador RT1 (línea 3).

Con el temporizador RT1 energizado se activa el contacto auxiliar RT1(línea 5), normalmente abierto (NC), el cual se cierra en esta condición yademás se conecta en serie con un contacto auxiliar RT2, normalmente cerrado(NC) del temporizador RT2 (línea 4), energizando al relevador R2 (línea 5),denominado control de unidad de calefacción. Con la condición de energizarel relevador R2 se activa el contacto auxiliar R2 (línea 9) normalmente abierto(NA), el cual se encuentra conectado en serie, con un contacto auxiliar R1,normalmente abierto (NA) del relevador de control R1 como este relevadorse encuentra activado, en consecuencia, el contacto auxiliar R1 está actuado;asimismo, como estos se encuentran conectados en el circuito de la bobina delarrancador electromagnético del ventilador de la unidad de calefacción y eneste mismo circuito también se encuentran conectados en serie los contactosnormalmente cerrados (NC) denominados HM y TM (línea 8) correspon-dientes a los sensores de humo y movimiento telúrico, respectivamente, conlo cual dicho circuito se cierra y energiza la bobina del arrancador electro-magnético de la unidad calefactora, con esto arranca el ventilador y envía elaire caliente a través de los ductos, para producir el confort deseado durantela semana de lunes a viernes (120 horas) en las oficinas.

La función del contacto auxiliar RT2 (línea 4) control de unidad de cale-facción es para producir un enclavamiento y que éste no se energice cuando


el temporizador RT2 está activado durante las 48 horas y de esta manera noarranque el ventilador de la unidad manejadora el día sábado y domingo; asi-mismo, no permita el funcionamiento del humidistato y termostato.

RESTABLECIMIENTO DEL SISTEMA

Para restablecer el sistema de calefacción después de transcurrir las 48 horasdel día sábado y domingo, se instala el temporizador RT2, precisamentedenominado restablecer sistema, éste se energiza cuando el contacto normal-mente abierto TR1 (línea 4) temporizado de 0 a 120 horas, se actúa cerrandolo cual sucede cuando han transcurrido las 120 horas. Con la condición deenergizado el temporizador RT2 (línea 4), éste acciona el contacto auxiliar TR2(línea 3), normalmente cerrado (NC), conectado en el circuito del temporizadorRT1, el cual cambia su condición de NC a NA y desenergiza al temporizadorRT1 (línea 3). Éste acciona a su vez el contacto auxiliar RT1 NA, que se encuen-tra en el circuito del relevador R2 (línea 5), desenergizándolo y, en consecuencia,también actúa el contacto auxiliar R2 NA, que está conectado en el circuito de labobina del arrancador electromagnético (línea 9) y como consecuencia de estopara la unidad manejadora de aire, mientras está activado el relevador RT2restablecer sistema (línea 4).

Regresando al circuito del temporizador RT2, éste se encuentra energiza-do por lo que también acciona al contacto auxiliar TR2 (línea 5) del circuitodel relevador R2, cambiando su estado de cerrado ha abierto y con esto nopermite que se active este circuito mientras el temporizador RT2 restablecersistema se mantenga energizado, cumpliéndose la función de enclave.

Una vez que se energiza el temporizador RT2 de 0-48 horas, activa al con-tacto temporizado TR2 con 48 horas de cerrado a abierto y sus contactosdespués de transcurrir este tiempo (sábado y domingo) energiza nuevamenteel temporizador RT1; en esta condición simultánea, éste acciona el contactotemporizado TR1 el cual cambia su estado de cerrado a abierto y desenergizael temporizador RT2, y éste también simultáneamente acciona el contactoRT2 de abierto (NA) a cerrado (NC) y con esto sella el circuito del tempo-rizador RT1 restableciendo el sistema de calefacción cuando el contacto tem-porizado TR2 se actúa y abre sus contactos, en ese momento reinicia su conteode 0-120 horas, iniciando nuevamente el ciclo de calefacción y operara nue-vamente cuando el tiempo programado (120 horas) se cumpla y energizará


una vez más el temporizador RT2 de 48 horas, y queda el sistema fuera deoperación nuevamente sábado y domingo, se cumple el ciclo de uso horariosemanal.

La operación de válvula solenoide y compuerta modulante

La operación de la válvula solenoide para agua de humidificación se efectúaen forma automática con el humidistato (línea 6) el cual está instalado en elcuarto acondicionado, y se calibra previamente en el rango deseado de humi-dificación; análogamente se efectúa la operación de la compuerta modulantecon el termostato calibrado (línea 7) en el rango de temperatura deseada yéste también está instalado en el cuarto acondicionado.

La operación del humidistato y del termostato no se efectúa durante elsábado y domingo porque estos circuitos quedan desenergizados al estar ac-tuando el temporizador RT2 que acciona al contacto auxiliar RT2, conectadoen el circuito de relevador de control R2 de la unidad de calefacción, puescambia su estado NC a NA y en esta condición desenergiza dicho circuito einterrumpe a su vez los circuitos que alimentan al humidistato y termostato.

6.4. Control típico para un sistema de acondicionamientocon agua helada

Análogamente al sistema típico de control eléctrico planteado para el sistemade calefacción se resuelve éste con iguales consideraciones y las mismas condi-ciones. Es decir, se proyecta para un uso horario semanal y con el mismohorario de operación.

El esquema para el sistema de acondicionamiento de unas oficinas se pre-senta a continuación, donde se muestran los elementos o partes que incluyenel control, como el ventilador de la unidad acondicionadora (manejadora), decompuerta modulante y el termostato.


Fig. 4.6. Esquema para un sistema de acondicionamientocon sus elementos de control.

Donde:1. Enfriador de agua.2. Bomba de circulación de agua.3. Ventilador de la unidad manejadora.4. Serpentín de agua helada.5. Filtros.6. Ductos.7. Compuerta modulante.8. Termostato.9. Línea de control.

Con las consideraciones anteriores, se resuelve el proyecto de control eléctricopara este caso y el diagrama de la figura. (b) muestra una alternativa de solución:


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2ETORNO2ETORNO

#UARTOACONDICIONADO

Fig. (b). Diagrama lineal de control eléctrico para un sistema de acondicionamientocon agua fría, uso horario semanal.

Análisis del diagrama de control:

En el diagrama eléctrico (figura b) se observa que éste se resuelve de lamisma forma que el anterior (ver figura a); es decir, aplicando dos tempo-rizadores uno para arranque del sistema y otro para restablecer; asimismose tiene un relevador de control y un segundo relevador para control de launidad acondicionadora, presentando como única diferencia que en estesistema no existe el control eléctrico para la humidificación, pues el esquema


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2ELEVADOR�DECONTROL

4EMPORIZADORARRANQUE�DESISTEMA4EMPORIZADORRESTABLECER�ELSISTEMA

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5NIDADACONDICIONADORADE�AIRE�MANEJADORA

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del sistema de acondicionamiento no presenta este requerimiento, por lo quesolamente existe el circuito de control para la compuerta modulante que escontrolada por el termostato y con lo cual se regula el volumen de airedeseado en el cuarto por acondicionar para tener el confort deseado.

El circuito de control automático y manual para el ventilador de launidad acondicionadora es idem al del sistema para calefacción. Ver figura(a); de la misma manera se controla la bomba de agua helada con el venti-lador de la unidad manejadora.

6.5. Control para la ventilación del estacionamiento

La ventilación del estacionamiento para vehículos es importante cuandoéste es cerrado, pues la acumulación de humos producidos por sus escapesresulta peligrosa para los usuarios; esto implica considerar un medio paradesalojarlos.

La ventilación del estacionamiento por inyección de aire usando unmedio electromecánico como es un ventilador; esto es una solución comúnpara desalojar los humos producidos por los automotores, pues al inyectarseaire desplaza a los humos y los desaloja a través de la entrada del estacio-namiento. Es condición mantener la puerta abierta o bien usar una tipo rejapara permitir la salida de los humos. La alternativa de solución explicada serepresenta en el esquema siguiente:


Fig 4.7. Esquema típico de inyección de aire en el estacionamientopara desalojar los humos de vehículos.

El esquema presenta un sistema formado por un ventilador inyectandoaire a través de ductos y rejillas al estacionamiento y el control se efectúa a travésde detectores de humos, los cuales se instalan dentro del estacionamiento enpuntos estratégicos. Esto, muy independiente del cálculo que hace el técnicoen aire acondicionado para seleccionar el tamaño del ventilador a efecto delograr el número de cambios de aire en el estacionamiento, y normalmenteson de seis cambios de aire por hora. Pero esto puede ser adaptado a lasnecesidades del local y del usuario, por ejemplo, seis cambios por media hora.

Considerando el esquema anterior y las condiciones siguientes:

Primera: la operación del ventilador es automática (para lograr un ahorrode energía); porque únicamente debe funcionar cuando se detecte una acu-mulación de humos.

Segunda considerar también la operación manual; ya que el detector dehumos puede fallar por cualquier causa.

Una alternativa de solución para controlar en forma automática laoperación del ventilador con detectores de humos es la siguiente:


3ALIDA�AIRECONTAMINADO PORENTRADAESTACIONAMIENTO

$(� $ETECTORES�DE�HUMOS

,ÓNEA�DE�CONTROL

2EJILLAS

$UCTO

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Fig. (c). Diagrama lineal de control para la ventilación del estacionamiento.

Arranque y paro automático

La figura (c) representa el diagrama lineal de control automático para el sistemade ventilación en el estacionamiento. Examinando el circuito del relevador decontrol R1, si se oprime el pulsador arrancar (A), se energiza el relevador de con-trol y éste pone a funcionar a los dos contactos auxiliares denotados por R1,normalmente abierto (NA); el primero, al estar conectado el paralelo con elpulsador arrancar se efectúa la función de sello pues cambia su estado de NAa NC cerrando el circuito a través de éste y por esto se mantiene permanen-temente energizado el relevador R1. Con esta condición también se operasimultáneamente el segundo contacto auxiliar R1 normalmente abierto, elcual se encuentra conectado en el circuito de la bobina del arrancador elec-tromagnético, al accionarse este contacto cambia su estado de NA a NC y, enconsecuencia, cierra el circuito, porque se encuentra el interruptor automáti-co-manual en posición de automático y conectado en serie con éste y a su vezcon los contactos de los detectores normalmente abiertos, los cuales se operaráncuando se detecten los humos del escape de los vehículos; cambiando su estado


2ELEVADOR�CONTROL

6ENTILADOR�INYECCIØNDE�AIRE

$ETECTORES�DE�HUMOS

-ANUAL

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de NA a NC y en ese momento arrancará el motor del ventilador, inyectandoaire para desalojar los humos no deseados en el estacionamiento.

El ventilador para automáticamente cuando no hay humo en el estacio-namiento, ya que los contactos del detector de humos se acciona de NC a NA,logrando la función de paro.

Operación manual

La operación en manual se efectúa cuando se activa el interruptor de la posiciónautomático (normal) a la posición manual y en ese momento se prepara paraarrancar el ventilador en forma manual, esto se logra oprimiendo el pulsadorde arranque, energizando el relevador de control que actúa y cierra el segundocontacto auxiliar R1, conectado en el circuito de la bobina del arrancador elec-tromagnético lo activa y arranca el motor del ventilador y el paro se efectúaoprimiendo el pulsador parar (P).

En esta operación se entiende que antes de operar el interruptor deautomático-manual, se ha puesto fuera el sistema oprimiendo el pulsadorparar (P) del circuito del relevador de control, a través del cual se desenergizatodo el sistema de control eléctrico (paro total).

La necesidad de un segundo ventilador

En el caso de la necesidad de contar con un segundo ventilador por el volu-men de aire por mover en el estacionamiento cubierto, la solución es conectarla bobina del arrancador electromagnético del segundo ventilador en paraleloal circuito del primero con un tercer contacto auxiliar R1, normalmenteabierto (NA) del relevador de control como se indica a continuación en lafigura (d).


Fig. (d). Diagrama lineal de control para la ventilación del estacionamiento con dosventiladores en operación simultánea.

Al energizarse el relevador de control promedio del pulsador arrancar(A) se activan los contactos auxiliares normalmente abiertos (NA) y de unestado normalmente abiertos (NA) pasan a un estado de cerrados (NC); elprimer contacto auxiliar R1, sella el circuito del propio relevador de control,simultáneamente se cierran los dos contactos auxiliares R1 que se encuentranconectados a los circuitos de las bobinas de los arrancadores electromagnéti-cos de ventiladores 1 y 2 preparando su arranque, lo cual se efectúa cuandolos contactos NA de los detectores de humos cierren por la presencia de ellosy arrancan los ventiladores, estos paran el forma automática por la ausenciadel humo de escape de los vehículos.


2ELEVADOR�CONTROL

6ENTILADOR��PARAINYECCIØN�DE�AIRE

6ENTILADOR��PARAINYECCIØN�DE�AIRE

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Corolario:

La inversión efectuada para automatizar el sistema deaire acondicionado se justifica con la amortización amediano plazo con el ahorro de energía eléctrica quese logra cuando los equipos empleados operan única-mente en los momentos requeridos para producir elconfort deseado en cada uno de los locales y con estolograr el incremento de la productividad en los usuariosdel edificio.


7. EJERCICIO: ACONDICIONAMIENTO TOTAL

Se tiene un sistema de acondicionamiento total para oficinas y se desea ope-rarlo en forma automática, con uso horario diario de las ocho a las veintehoras, manteniéndose el sistema apagado a partir de las ocho de la noche y searranca al día siguiente a partir de las ocho horas de la mañana.

Recordar que un sistema total de acondicionamiento en verano operaúnicamente el acondicionamiento y en invierno la calefacción.

Fig. 4.8. Esquema para un acondicionamiento total con sus elementos de control.

,OCALACONDICIONAMIENTO

TOTAL

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235

Solución: en principio se establece un esquema del sistema de acondi-cionamiento total, incluyendo la instrumentación requerida para suoperación automática de la forma siguiente:

Donde:1 . Enfriador de agua. 10 . Válvula manual (para2 . Calentador de agua. tarea de mantenimiento).3 . Bomba circ. agua helada. 11 . Chocador manual (para4 . Bomba circ. agua caliente. área de mantenimiento).5 . Ventilador unidad manejadora. 12 . Humidificador.6 . Serpentín agua caliente. 13 . Válvula solenoide humidificador.7 . Serpentín agua helada. 14 . Termostato.8 . Filtros. 15 . Humidistato.9 . Ductos 16 . Línea de control.

Del esquema (figura 4.8) se acota lo siguiente:

Primero: es un sistema central con enfriador de agua y con generador deagua caliente.

Segundo: el agua helada y caliente circula en un circuito cerrado pormedio de una bomba.

Tercero: la unidad manejadora tiene un serpentín para agua fría y otropara agua caliente y forman parte de cada uno de los circuitos cerrados.

Cuarto: en la unidad manejadora se tiene instalado un humidificador ali-mentado con agua de red potable a través de una tubería y una válvula sole-noide para controlar el flujo de este líquido.

Quinto: se tiene una compuerta modulante con un motor a la salida de lamanejadora e inicio del ducto de aire para regular el volumen de aire.

Las condiciones que se plantean y de acuerdo con el esquema del sistemason las siguientes:

Primera: la operación es totalmente automática y durante las 24 horas.Segunda: el sistema está en operación durante 12 horas (de 8-20 horas) y,

en consecuencia, estará 12 horas fuera (20-8 horas del día siguiente).Tercera: el control automático es para operar en verano (acondicionamien-

to) o en invierno (calefacción) indistintamente.


Cuarta: los elementos de control son el termostato y el humidistato insta-lados en el cuarto por acondicionar (según el esquema).

Quinta: incluir seguridad para conato de incendio y movimientos sísmicosdel ventilador de la manejadora.

Sexta: también incluir operación manual, independientemente de laautomática, para las seguridades del ventilador de la manejadora.

Séptima: incluir señalización visual para indicar cuando opere en veranoe invierno.

Del análisis e interpretación de las condiciones establecidas se diseña eldiagrama lineal de control siguiente:


Fig. (e). Diagrama lineal de control eléctrico para un sistemade acondicionamiento total, uso horario diario.


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6ENTILADORMANEJADORA

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)NVIERNO


PARO TOTAL

Éste se puede efectuar en el momento que se desea, basta con oprimir el pul-sador parar (P), para desenergizar el circuito del relevador de control (línea1), pues instantáneamente el contacto auxiliar R1 (línea 2) cambia su estadode cerrado a la condición normalmente abierto y con esto también se des-energiza el circuito del temporizador RT1 (línea 3) que desenergiza los demáscircuitos, además de que el relevador de control para directamente el venti-lador de la unidad manejadora a través de su contacto auxiliar R1, instaladoen el circuito de éste (línea 9) y las bombas también paran a través del con-tacto auxiliar M1 del arrancador electromagnético del ventilador, pues esoperado y su estado cambia de cerrado a normalmente abierto logrando conesto el paro total del sistema.

ARRANQUE DEL SISTEMA

En el diagrama de la figura (E) se tiene instalado un pulsador arrancar (A),conectado en serie con el pulsador parar normalmente cerrado (línea 1),complementando el circuito está el relevador de control R1, también conec-tado en serie; al oprimir el pulsador arrancar, el circuito se cierra y se sostienea través de un contacto auxiliar R1 (línea 2), que al ser operado por el rele-vador de control cambia su estado de normalmente abierto a cerrado y conesto se mantiene energizado el relevador R1 (línea 1); pero también actúa unsegundo contacto auxiliar R1, normalmente abierto (línea 10), cambiando suestado a cerrado y con esto prepara el arranque del ventilador de la unidadmanejadora.

El temporizador TR1 de 0-12 horas para arrancar el sistema se energizapor medio del contacto temporizado TR2, normalmente cerrado (línea 3) deltemporizador RT2 (línea 4) que se encuentra desenergizado y por esta razónel contacto auxiliar TR2 mantiene su estado normalmente cerrado (NC); conello se mantiene energizado el temporizador TR1; energizado TR1 se tienenlos siguientes eventos:


Primero: activa el contacto temporizado RT1 normalmente abierto de 0-12horas (línea 4) e inicia su conteo de tiempo, el cual cambiará su estado deabierto a cerrado, pero hasta que transcurra el tiempo programado previa-mente, para este caso es de 12 horas.

Segundo: también actúa simultáneamente el contacto auxiliar RT1normalmente abierto (línea 5), cambiando su estado de normalmente abierto acerrado, éste se encuentra conectado en serie con el contacto auxiliar RT2,normalmente cerrado, manteniendo tal situación por no estar energizado eltemporizado RR2, de esta forma se energiza el relevador R2 control mane-jadora.

Tercero: con el relevador R2 energizado (línea 5) activa su contacto auxiliarR2 normalmente abierto (línea 10), cambiando su estado a cerrado y como elselector de automático-manual (línea 10) se encuentra en la posición“automático”, los contactos de seguridad correspondientes a los sensores dehumos y movimiento sísmico se encuentran normalmente cerrados, conecta-dos en serie, entonces se energiza la bobina M1 del arrancador electromag-nético (línea 10) y arranca el ventilador de la manejadora inyectando airepara tener el confort deseado.

Cuarto: una vez energizada la bobina M1 del arrancador, actúa el contac-to auxiliar M1 (línea 12) normalmente abierto, cerrándolo y con esto seprepara el arranque de la bomba agua helada M2 (línea 12) y con un segundocontacto auxiliar M1 (línea 13) prepara el arranque o de la bomba aguacaliente M3 (línea 13).

OPERACIÓN INVIERNO

Para la operación en invierno o verano se instala un selector de dos posicionescon las cuales se efectúa la operación en cualquier temporada; se recomienda queantes de arrancar el sistema de acondicionamiento total se opere el selector a laposición requerida en función de la temporada del año, después, se arranca elsistema de acondicionamiento total y se logran las condiciones siguientes:

Primera: con el sistema activado el circuito del relevador de controlmanejadora (línea 5) se encuentra energizado y consecuentemente se energiza


el selector invierno-verano (línea 7); luego, si desea la calefacción, éste se operaa la posición invierno energizando a través del contacto normalmente cerradodel humidistato (línea 6) la válvula solenoide que es activada y abre permi-tiendo la alimentación de agua potable al humidificador para tener lahumedad relativa deseada; para este caso se calibra el humidistato previa-mente en el rango de 40-50% (esto implica que el contacto del humidistatoestará en estado normalmente cerrado cuando el valor de la humedad relativaes de 40% y a estado normalmente abierto cuando llega a 50%). La válvulasolenoide cambia su estado de abierta a cerrada, cuando el humidistato regis-tra su rango superior (50% humedad relativa) y actúa su contacto de cerradoa normalmente abierto desenergizando la válvula solenoide y cuando llega alrango inferior (40%), ésta vuelve a cerrar. Cuando el rango llega a 40%, elcontacto del humidistato pasa de un estado normalmente abierto a normal-mente cerrado, activando nuevamente a la válvula solenoide para que éstaabra y permita el paso del agua al humidificador logrando la humedad desea-da en el aire.

Segunda: con el selector en la posición invierno, también se energiza elrelevador de control R3 (línea 7) de bomba agua caliente y helada; que actúasimultáneamente los contactos auxiliares R3, el primero conectado en paralelo(línea nueve) con la posición del selector verano (línea 7) normalmente abier-to y cambia a cerrado; energizando el circuito de la compuerta modulante(línea 8) donde también se encuentra el termostato en estado normalmentecerrado, por esta razón se energiza la bobina del arrancador del motor de lacompuerta modulante.

El termostato opera en el rango previamente calibrado, para este caso esde 23-27 ºC y dentro de este rango comanda a la compuerta, también calibra-da para abrir más o menos sus aspas, y con esto se regula el volumen de airepara tener el confort deseado.

El circuito del termostato (línea 8) se energiza con el termostato cerradocuando la temperatura está en el rango superior 27 ºC, energizando la bobinaCM del arrancador electromagnético del motor de la compuerta modulante,y cuando el termostato pasa al estado abierto como consecuencia de registrarel rango inferior de 23 ºC, desenergiza la bobina del arrancador de la com-puerta parándola. Un segundo contacto R3 instalado en serie en el circuito


de la bomba agua helada (línea 12), también es activado de su estado nor-malmente cerrado y cambia a normalmente abierto, lo cual no permite ener-gizar la bobina del arrancador M2 y con esto impide la operación de labomba de agua helada, pues es para acondicionamiento de verano.

El tercer contacto R3 normalmente abierto se encuentra instalado en el cir-cuito de la bomba de agua caliente (línea 13), el cual al ser activado por el re-levador R3, cambia de estado abierto a cerrado, energiza la bobina del arrancadorelectromagnético M3, y permite el arranque de la bomba de agua caliente,haciendo circular el agua caliente por el serpentín y con esto se calienta el airedel ventilador de la unidad manejadora; que también está en operación paraproducir el acondicionamiento del invierno y tener el confort deseado en lasoficinas.

OPERACIÓN VERANO

Para el acondicionamiento de verano se opera el selector a la posición “vera-no” y se tienen las condiciones siguientes en el sistema de control:

Primera: se desenergiza el circuito del humidistato y del relevador R3 controlbomba agua caliente y helada; el cual actúa sus relevadores auxiliares R3. Elprimer contacto auxiliar R3 normalmente abierto instalado en paralelo (líneanueve) con la posición del selector verano, es actuado y cambia su estado decerrado ha normalmente abierto; por lo que el circuito del termostato (líneaocho) se energiza solamente a través del selector

El segundo contacto auxiliar R3 normalmente cerrado (línea 12), aldesenergizarse el relevador mantiene su estado normalmente cerrado permi-tiendo energizar la bobina del arrancador electromagnético M2, con estoarranca la bomba de agua helada, haciendo circular agua helada por el ser-pentín de la unidad manejadora y enfriando el aire del ventilador que tambiénestá en operación.

El tercer contacto auxiliar R3 normalmente abierto (línea 13) mantienesu estado y esto no permite energizar la bobina del arrancador electromag-nético M3 y, en consecuencia, la bomba de agua caliente no opera, ya que éstaes para condicionamiento de invierno.


Segunda: el circuito del termostato que comanda la compuerta modulante, seenergiza solamente a través del selector, ahora en la posición verano como semuestra a continuación.

Fig. (f).

Energizando el circuito, el termostato activa la bobina del arrancador electro-magnético CM (línea 8) arrancando el motor de la compuerta modulante,que regula el volumen de aire por medio de sus aspas, las cuales están cali-bradas para abrir más o menos (nunca se cierran totalmente) en función delrango del termostato.

El motor de la compuerta modulante arranca con el rango superior detemperatura del termostato, en este caso 27 ºC y para cuando la temperaturallega al rango inferior 23 ºC; pues el termostato actúa de normalmente cerrado27 ºC a abierto cuando llega al rango inferior, veintitrés grados centígrados.


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Parada y restablecimiento del sistema (ciclo de 24 horas)

Una vez puesto en operación el sistema, trabajará durante las 12 horas (de 8-12 horas) como se ha programado con el temporizador RT1, cuando ha trans-currido el tiempo programado el contacto temporizado TR1 (línea 4) actúa ysu estado de normalmente abierto cambia a cerrado, energizando el tempo-rizador RT2 de 0-12 horas, como se muestra a continuación.

Fig. (g).

Con el temporizador RT2 energizado (línea 4) denominado: restablecer sis-tema, se cumplen las siguientes operaciones:

Primero: es activado el contacto temporizado TR2 con 12 horas (línea 3) cam-bian su estado de normalmente cerrado a normalmente abierto e inicia su conteode 0-12 horas y cerrará cuando haya transcurrido este tiempo para volver aenergizar el temporizador RT1; el cual permanece desenergizado durante estetiempo.


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2ELEVADOR�DECONTROL

4EMPORIZADORARRANQUE�DESISTEMA

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2ELEVADOR�CONTROLMANEJADORA

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Segundo: el contacto auxiliar RT2 normalmente cerrado (línea 5) es activadocambiando su estado a normalmente abierto; también el contacto auxiliar RT1normalmente abierto (línea 5), que se encuentra en serie ha sido activadopor el temporizador RT1 (línea 3) permaneciendo en estado abierto, des-energizando el relevador de control-manejadora con lo cual se desactivanlas bobinas de los arrancadores del ventilador de la manejadora (línea 12), lasbombas de agua helada (línea 12) y caliente (línea 13), parando estosequipos durante 12 horas, ver diagrama figura (d). Lo anterior se cumple porla acción del temporizador RT2 (línea 4); asimismo se desenergizan los cir-cuitos de control correspondientes al humidistato y termostato.

Tercero: cuando ha transcurrido el tiempo programado (12 horas) el contactotemporizado TR2 (línea 3), se activa automáticamente y cambia su estado denormalmente abierto a cerrado y energiza el temporizador RT1, actuandoéste al contacto temporizado TR1 (línea 4) que cambia su estado de cerradoa normalmente abierto NA e inicia su conteo de 0-12 horas; pero tambiéndesenergiza al temporizador RT2, el cual se volverá a energizar al transcurrir eltiempo programado de 12 horas por medio del contacto temporizado TR1(línea 4). Pero también actúa su contacto auxiliar RT2 (línea 5), cambiandosu estado de abierto a normalmente cerrado con lo que prepara la activacióndel relevador R2 denominado control manejadora.

Cuarto: con el temporizador RT1 (línea 3) energizado a través del contactotemporizado TR2 y que ha actuado al contacto TR1 (línea 4) desenergizando altemporizador RT2; también actúa su contacto auxiliar RT1 (línea 5) nor-malmente abierto, cambiando su estado a cerrado y como está en serie con elcontacto RT2 normalmente cerrado (ver figura e), energiza el relevadorde control manejadora, con el cual se arranca el ventilador de la manejado-ra, y éste, a su vez, arrancará las bombas de agua helada y caliente, con estose restablece el sistema nuevamente e inicia otro ciclo de operación de 12 horas(véase figura d), tal como se ha programado.

Operación automática y manual para las seguridades del ventilador

Esta operación se logra instalando un selector de dos posiciones: automáticay manual.


La operación normal es en automático, y se presenta en el diagrama de lafigura (e). La operación manual se efectúa accionando el selector a la posiciónmanual como se muestra a continuación.

Fig. (h)

En la posición manual, directamente se cierra el circuito a través delinterruptor selector y el ventilador arrancará cuando cierren los contactosauxiliares R1 y R2 normalmente abiertos. Esta operación se prevé por si fallanpor alguna razón las seguridades contra incendio o movimiento sísmico; sinque esto suceda y pongan fuera de servicio al ventilador; bastará operar elselector como se muestra en el diagrama de control eléctrico para que éstearranque y después se busque la falla en las seguridades.

Señalización para operación en invierno y verano

Esta condición se cumple instalando lámparas piloto para cada operación y secomandan a través del relevador R3 de control bombas agua caliente y helada.La lámpara roja se instala (línea 14) para indicar cuando el sistema estáoperando en invierno, esto implica que se energiza directamente el relevadorR3 a través del interruptor selector que activa el contacto auxiliar R3 (línea14) normalmente abierto a cerrado y energiza la lámpara piloto roja, indican-do la operación del sistema en invierno.

La lámpara azul (línea 15) se instala para indicar la operación del sistemaen verano, por lo que el interruptor selector se conecta en la posición veranoy desenergiza el relevador R3, que activa al contacto auxiliar R3 en la línea 15,cambiando su estado de abierto a normalmente cerrado y energiza la lámparaazul, indicando la operación del sistema para la temporada de verano (verfigura e).


3ENSORES�DE�HUMOSY�SISMOS

6ENTILADORMANEJADORA

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3EGURIDADES��,ÓNEA��DE�

CONTROL

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UNIDAD V

PROYECTO DE CONTROLELÉCTRICO EN LA PROTECCIÓN

CONTRA INCENDIOS


Una de las finalidades de esta unidad es que el lector adquiera concienciasobre la importancia que tiene la protección contra incendios en un inmue-ble destinado para oficinas; asimismo tenga información general sobre lostipos de incendios y los equipos más comunes utilizados en la prevención ycombate de éstos.

La otra finalidad es conocer dentro de los medios utilizados para el com-bate del fuego, en cuál se puede aplicar el control eléctrico y con losconocimientos adquiridos en el capítulo II, efectuar el proyecto de un sistemade control eléctrico para una red de agua contra incendios, procediendo enforma análoga como se plantea en el capítulo III, para el diseño de cada unode los circuitos de control, poniendo énfasis en los equipos de respaldo dadala importancia que estos tienen en un sistema contra incendios en el edificiointeligente.

Una prioridad fundamental en los instrumentos utilizados para oficinasdebe ser la protección de las personas (usuarios) contra siniestros como sonlos incendios que se pueden presentar en cualquier momento y del patrimo-nio que es en sí el edificio con todo su contenido; esto implica contar con unsistema contra incendio que permita combatir ese conato en caso de presen-tarse. Lo anterior significa que al proyectarse todo inmueble y construirse conel concepto de “edificio inteligente” deberá contar o tener un medio quegarantice la salvaguarda de sus usuarios y del patrimonio.

247

hoja blanca sin foliop.248

1. SISTEMA DE PROTECCIÓN CONTRA INCENDIO

Este sistema incluye principalmente las instalaciones y medios para ofrecerprotección contra incendio y en general todas las medidas de prevención ycontrol del fuego con objeto de:

• Proteger las vidas humanas.• Proteger los bienes inmuebles.• Reducir el costo de la prima del seguro.

Por lo anterior la prevención del fuego es de vital importancia en un edi-ficio inteligente y descansa en un amplio conocimiento de las condiciones quedeterminan las posibilidades de iniciación y su propagación.

La protección contra incendio debe incluir todos los conocimientos téc-nicos, como los establecidos por los reglamentos especializados y la formaempleada más común para combatir el fuego en un inmueble es con una:

• Red de extinguidores.• Red de agua contra incendio.

Normalmente esto es lo que se aplica en un inmueble, pero en un edifi-cio inteligente a través del control y la automatización se logra evitar la propa-gación del fuego anulando equipos, desconectándolos o desenergizándoloscuando se inicia el incendio como:

• Ventiladores.• Extractores, entre otros.

Esto es posible interconectando en el circuito de control eléctrico de cadauno de estos equipos, dispositivos propios como son:

• Detectores de humos.

Análogamente cuando se presenta un movimiento telúrico con:

• Detectores sísmicos (interruptor contra sismos).

249

Hoja blanca p250

2. CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS INCENDIOS

La clasificación de los incendios se da en función de los materiales combus-tibles que los producen, a continuación se presenta para conocimiento generalla tabla de la clasificación de incendios.

251

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)NCENDIO DE MATERIALES�CARBONIZADOS� TALESCOMO� PAPEL� MADERA��TEXTILES� TRAPOS Y�ENGENERAL COMBUSTIBLES�ORDINARIOS�

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)NCENDIOS EN MATERIALES�Y�EQUIPO EL£CTRICOENERGIZADOS�COMO� INTERRUPTORES� TABLEROSELECTRODOM£STICOS� ENTRE OTROS�

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Hoja blanca p 252

3. RED DE EXTINGUIDORES

Una de las formas empleadas para combatir el fuego dentro de un inmueblees el extinguidor químico; quizá uno de los primeros que se utilizan paracombatir el conato de incendio, sobre todo si se tiene la oportunidad de detec-tarlo cuando se está iniciando; éste también se utiliza para apagar pequeñosincendios.

El siguiente cuadro señala las clases de incendios para los cuales existencada extinguidor y con el cual se carga este dispositivo de forma cilíndrica yoperación manual directa.

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TABLA DE AGENTES DE EXTINGUIDORES

Extinguidores químicos

La elección del extinguidor se efectúa en función de esta tabla y de losmateriales combustibles que se tienen en cada área del edificio inteligente.

La red de extinguidores se instala atendiendo primero las recomenda-ciones de la compañía aseguradora para tener una prima más económica y asíabatir el costo del seguro y la otra condición es aplicar el criterio del personalespecializado y entrenado por la gerencia de administración del inmueblepara combatir el incendio. En general se recomienda instalar extinguidores enlugares accesibles que permitan su operación, la cual es manual como ya seindicó y, por lo tanto, en esta red no hay aplicación de control o automati-zación.

Otra recomendación es que al año la carga del extinguidor sea renovadacuando no se ha utilizado. (Ver Clasificación general de los incendios.)


4. ELEMENTOS DE LA RED DE AGUA CONTRA INCENDIO

4.1. Hidrantes

El sistema de hidrantes es el conjunto de equipos y accesorios fijos con grancapacidad de extensión de los cuales se dispone para prevenir los incendios.Este sistema instalado en el interior del edificio debe ser capaz de asegurar uneficiente funcionamiento durante un intervalo de treinta minutos ininte-rrumpidamente, tiempo en el cual, de no extinguirse el incendio, será necesariala intervención de los bomberos.

Los hidrantes para protección contra incendio aprobados por laAsociación Mexicana de Instituciones de Seguros son los tamaños siguientes:

a) Pequeño.b) Mediano.c) Grande.

De estos tres tipos, el que se recomienda emplear en un edificio o inmueblede varios niveles es el mediano por el tipo de riesgo que se puede presentar yporque el personal necesitará de un entrenamiento especial para usar loshidrantes grandes pues las mangueras son de mayor tamaño y diámetro.

Los componentes y características de los hidrantes medianos, se presen-tan en la tabla siguiente:

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4.2. Rociadores

La red de rociadores debe operar en forma automática y utilizar como mediode extinción del fuego, al agua. Consiste esencialmente en una red de tuberíasencubiertas en el falso plafón. Alimentada con una presión específica y en laque se instalan regulares rociadores para cubrir el área que se desea proteger.

Los rociadores están diseñados para abrirse o disparar por la acción de latemperatura circundante del rociador. Al dispararse el rociador produce unadescarga de agua en forma de regadera sobre la superficie que ocasiona elcalor.

El rociador recomendado normalmente es de tipo bulbo que está cargadocon un líquido que se dilata por el efecto del incremento de la temperatura,ocasionado por el conato de incendio, provocando la ruptura de éste (bulbo)y se abre el rociador permitiendo la salida del agua que se mantiene a presiónen la tubería que alimenta el rociador.

El gasto requerido por el rociador-unidad es de:

55 LPM y 5.6 M de carga en la base de la boquilla.

El rociador tipo bulbo es rápido en su operación y puede operar con tem-peratura desde 57 ºC a 142 ºC.

4.3. Abastecimiento de agua para la red contra incendio

La alimentación de agua para la red contra incendios es partir de la cisternageneral, la cual debe tener suficiente capacidad y volumen para este servicio,muy independiente del abastecimiento a la red general del edificio. Este volu-men de agua debe ser siempre respetado y se determina por lo reglamentosespecíficos.

Para mantener el gasto y presión del agua en la red de hidrantes y rociadoresse requiere de un equipo de bombeo en operación normal y un respaldo paraemergencia, por esta razón deben instalarse dos tipos de bombas:

• Bomba con motor eléctrico, para operación normal.• Bomba con motor de combustión, para operación en emergencia.

UNIDAD V. PROYECTO DE CONTROL ELÉCTRICO EN LA PROTECCIÓN CONTRA INCENDIO257

Estos equipos se instalan normalmente al pie de la cisterna en el cuartode bombas y se interconectan mecánicamente a través de un cabezal dedescarga, como se muestra en el diagrama de flujo siguiente:

Fig. 5.1. Diagrama de flujo típico para abastecimiento de agua contra incendio.

Donde:

1. Bomba para agua con motor de combustión, operación emergencia.

2. Bomba para agua con motor eléctrico, operación normal.3. Bomba para agua con motor eléctrico, en espera.4. Juego de válvulas, retención y cierre o apertura, tipo bola.5. Manómetro con válvula compuerta.6. Cabezal agua de descarga a la red de hidrantes y rociadores.7. Válvula retención (check).8. Válvula de succión de agua.9. Cisterna almacén de agua.

10. Presostato.


!�RED�DE�HIDRANTESY ROCIADORES

!GUA�DEALIMENTACIØN

.IVEL�DE�AGUACONTRA

INCENDIOS

.IVEL�DE�AGUAPOTABLE

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5. EL CONTROL PARA LA RED DE AGUA CONTRA INCENDIOS

A partir del diagrama de flujo para el abastecimiento de agua contra incen-dios (figura 5.1) es conveniente establecer un diagrama esquemático parafacilitar el análisis del circuito de control que se desea aplicar. A continuaciónse establece el diagrama para este fin (figura 5.2).

Fig. 5.2. Diagrama esquemático del abastecimiento de agua contra incendio.

Donde:1. Cisterna con agua.2. Válvula succión de agua.3. Bomba agua operación normal.4. Bomba agua en espera.5. Bomba agua con motor de combustión operación en emergencia

(bomba respaldo).6. Interruptor de flotador.7. Manómetro.8. Cabezal de distribución.9. Red de hidrantes y rociadores.

10. Presostato.

259

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2ED�DEDISTRIBUCIØN

(IDRANTES�YROCIADORES

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De acuerdo con el diagrama esquemático (figura. 5.2) se establecen lasconsideraciones siguientes:

Primera: la red de hidrantes y rociadores debe estar preparada para acti-varse cuando se presente el conato de incendio; esto significa que la red debeestar cargada (llena) y con la presión requerida (calibración de la presión enla red).

Segunda: al activarse la red de hidrantes y rociadores por la operación decualesquiera de ellos, cuando se da el conato de incendio, deben darse lascondiciones de gasto y presión inyectando agua a la red con la presiónrequerida.

En función del diagrama, figura. 5.2 y las consideraciones anteriores sediseña el sistema de control eléctrico para el abastecimiento de agua contraincendios, asumiendo las condiciones siguientes:

a) Dada la importancia que tiene el abastecimiento de agua suoperación debe ser automática.

b) Considerar también el arranque manual para una condición porfalla de operación automática.

c) Debe contar con un paro de emergencia.d) El paro de las bombas debe ser automático en cualquiera de las

condiciones siguientes:

• Por extinción del fuego.• Por falta de agua en la cisterna.

e) Debe contar con una alarma visual y sonora, y con un enlace paraalarma remota en el cuadro general de las alarmas del sistema con-tra incendio.

f) Arranque automático de la bomba con motor de combustión en lacondición de falta de energía eléctrica.

En función de las condiciones anteriores una solución para este proyec-to de control eléctrico es el siguiente:



Operación manual-automático: el circuito se diseña para operar en ma-nual yautomático; normalmente opera en automático, pero se prevé su ope-raciónmanual para la situación de posible falla en la operación automática y se lograa través de una estación de botones “P” parar y “A” arrancar intercalando unselector de posiciones: manual-automática.


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Bomba en espera

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bomba enlace alarma

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bomba emergencia

Motor bomba com-

bustión emergencia

Enlace e indicador

visual de bomba emer-

gencia en operación

Enlace alarma sonora y

visual remota (cuadro

general de alarmas)

Enlace alarma sonora y

visual en cuadro de

bombas

Arranque automático: éste se efectúa operando el selector a la posición deautomático a través del contacto de presostato en normalmente cerrado. Estepresostato se instala en el cabezal de agua, calibrándose a la presión indicaday la bomba para en el momento que se tiene la presión requerida y viceversa,cuando la presión es menor, arranca la bomba e inyecta agua hasta llegar a laque se necesita para volver a parar la bomba.

La falta de presión será censada por el presostato cuando se tenga algunafuga o cuando se accione un rociador o un hidrante que será la condiciónnormal para que arranque la bomba.

Paro automático: éste se efectúa por dos condiciones: la primera cuandola red de agua está presurizada lista para operar, en esta condición el contac-to NC del presostato se abre por estar a la presión requerida e interrumpe elcircuito de control y desernergiza la bomba.

La otra, es a través del interruptor de flotador con el contacto NC inter-conectando en serie con el contacto NC del presostato, el cual debe abrircuando el nivel del agua sea inferior al del interruptor del flotador, tambiénen esta condición el circuito de control se desenergiza mandando parar la bombade agua. Este dispositivo de control debe instalarse en el fondo de la cisternay tiene como objeto que la bomba no trabaje en vacío cuando el agua de la cis-terna se agota.

Paro de emergencia: para un paro de emergencia por cualquier situación,se instala un dispositivo piloto conocido como interruptor de hongo, éste seinterconecta en el circuito de control, después del interruptor manual-automático en serie. El interruptor tipo “hongo” se puede accionar con ungolpe, interrumpiendo el circuito de control y con esto deja fuera de serviciotodo el sistema.

Bomba de respaldo o bomba en espera: la operación de la bomba en esperaque se instala para respaldar a la bomba en operación normal cuando ésta falleen cualquier circunstancia y de esta forma garantizar la inyección de agua al sis-tema contra incendio en cualquier situación. Además, también se utiliza comoapoyo en las tareas de mantenimiento de la bomba principal.

El arranque de esta bomba también es automático, únicamente se nece-sita operar el dispositivo permisible, que es un interruptor tipo llave, que debeestar en resguardo con el personal indicado.


Bomba con motor de combustión para emergencias: este equipo debe operarcuando falta la energía eléctrica en el sistema de control de la red de agua con-tra incendio y su arranque es en automático, por medio de un enlace entre elsistema de control de la red de agua contra incendio y el tablero de controlpara arranque del motor de combustión de la bomba en emergencia. Lo ante-rior se efectúa con el revelador R1 de enlace, utilizando un contacto NC, elrevelador R1 que se encuentra permanentemente energizado, por esta razónmantiene dicho contacto en condición de abierto y éste cambia a condición decerrado justamente cuando falta la energía eléctrica; asimismo, se tiene enserie el contacto del presostato “PS1” normalmente cerrado NC. Cuando lapresión es menor a la calibrada (requerida) en la red, al contacto del presostatose le mantiene en la posición NC y cambiará su condición a abierto cuando lapresión llega al valor calibrado previamente. Por esto se dice que el contactodel presostato prepara el arranque de la bomba con motor de combustión yesto sucederá cuando se manifieste una baja o falta de presión en el cabezal debombas, pues en ese momento pasa a la condición NC. Por lo anterior, si secumplen estas dos condiciones (falta de energía y presión requerida) labomba en emergencia arrancará y en este momento se tendrá una indicaciónvisual a través del enlace que la bomba está operando en el sistema de controlcontra incendio.

Las condiciones por las cuales se presenta un decremento en la presiónrequerida o calibrada de la red puede ser por fuga de agua en algún punto dela red o bien porque se operó un rociador o un hidrante.

Alarmas: la operación de las alarmas se inicia cuando arranca cua-lesquiera de las bombas M1 y M2; esto es posible a través de un relevador deenlace R2, que se energiza a través de cualesquiera de los contactos auxiliaresM1 y M2 de los respectivos arrancadores de las bombas. Al energizarse el cir-cuito de control de las bombas se cierran los contactos auxiliares y energizanal relevador R2; cerrando éste en forma instantánea sus contactos R2 y éstosactivan las alarmas tanto sonoras como visuales, dando aviso de que existeconato de incendio. Las alarmas normalmente se encuentran en el cuarto debombas y las remotas que pueden instalarse en la central de vigilancia o en lagerencia del administrador del edificio, también se pueden instalar en ambospuntos, dada la importancia que tiene un sistema contra incendio.


hoja blanca sin foliop.264

6. EJERCICIO

Explique qué condiciones se deben cumplir para operar la bomba con motorde combustión en función de respaldo a las bombas con motor eléctrico.

Se asume que no hay conato de incendio y por alguna razón las bombascon motor eléctrico están fuera de servicio.

Una solución es la siguiente:Primero: se opera el botón pulsador tipo hongo que tiene la función de

paro de emergencia y con esto quedan fueran de servicio las dos bombas conmotor eléctrico y además se pide la llave del interruptor que tiene la funciónpermisible para evitar una sorpresa cuando se restablezca el sistema del control.

A continuación se ilustra esta operación.

Fig. (a). Operación paro emergencia.

265

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Interruptorprincipal delsistema de control

Bomba operaciónnormal fuera

Bomba en esperafuera

Esta operación, además de cumplir con dejar fuera de operación a lasbombas con motor eléctrico, deja fuera las alarmas del sistema, pues nunca seenergizará el relevador R2 de enlace alarmas. Como se verifica en la ilus-tración siguiente:

Fig. (b). Operación alarmas fuera.

Segundo: como no existe conato de incendio en el inmueble, es necesariocrear la condición de un decremento en la presión de la red. Esto se logra deuna manera sencilla, operando uno o dos hidrantes con los cuales se efectúa unsimulacro de incendio tirando agua a través de ellos; produciendo con ellouna pérdida de presión en la red contra incendio, lo cual es detectado por elpresostato instalado en el cabezal de bombas y sus contactos NC que en prin-cipio se encuentran abiertos por la condición de tener la presión requerida, secierran porque la condición ha cambiado al producirse una falta de presiónen la red, preparando el arranque de la bomba en emergencia. A continuaciónse ilustran estas condiciones:


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%NLACE�ALARMASONORA�Y�VISUALREMOTA�vFUERAv

Fig. (c). Circuito de enlace preparado para arrancar bomba en emergencia.

Tercero: con el circuito de enlace interconectado al tablero de arranque dela bomba en emergencia, se opera el interruptor principal de alimentación alsistema de control de la red a la posición fuera de servicio y con esto se desener-giza todo el sistema principalmente el relevador R1 denominado relevadorenlace bomba emergencia y automáticamente el contacto R1 normalmentecerrado, que tiene la función de enlace y se encuentra interconectado con eltablero de la bomba en emergencia, cambia su condición de abierto a cerradoefectuándose el arranque de dicha bomba.

El relevador R1 y su contacto NC son parte del sistema del control con-tra incendio y físicamente se programan en el controlador lógico programable(PLC); pero su salida y entrada se cablean al tablero de control de la bomba conmotor de combustión donde se interconectan al circuito principal dearranque de la bomba en emergencia. Esto algunos lo denominan o lo cono-cen como entrelace entre dos tableros o dispositivos de control. En el diagramade control eléctrico siguiente se ilustra esta condición.


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Fig. (d). Operación arranque bomba en emergencia.

La secuencia anterior es la que se debe observar o seguir cuando se aplicala rutina para probar el arranque de la bomba de combustión en un sistemacontra incendio. La programación para efectuar esta rutina, es decir, elnúmero de veces que se tiene que efectuar al año, lo determina la gerenciaadministrativa del inmueble, se hace generalmente una vez al mes. Es nece-sario para tener siempre listo el sistema contra incendio.


#ONDICIØN�)NTERRUPTORPRINCIPAL�FUERADE�SERVICIO

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-ANDA�ARRANCARBOMBA�DECOMBUSTIØN

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Corolario:

En una situación real de conato de incendio, normal-mente se disparan los rociadores y descargan agua enforma de regadera, esto será suficiente para registrarun decremento de presión por abajo del valor calibra-do en la red y con esto cerrar los contactos “NC” delpresostato “PS1”, arrancando la bomba de operaciónnormal pues a través de la reposición del agua se tratade restablecer el valor de la presión calibrada en la red.Asimismo prepara el arranque de la bomba en emer-gencia y si se presenta una falta de energía en el sis-tema de control de la red contra incendio, arrancará labomba en emergencia y de esta manera se tratará desalvaguardar el edificio inteligente y la vida de sususuarios.


Hoja blanca p. 270

UNIDAD VI

LA ILUMINACIÓN INTELIGENTE Y EL AHORRO DE ENERGÍA


Al principio de la unidad se plantea el objetivo de introducir al lector en unnuevo concepto de alumbrado, denominado: iluminación inteligente. El cualconjuga la aplicación de luminarios más eficaces, lámparas ahorradoras deenergía y la automatización de la iluminación, ofreciendo como resultado elahorro de energía, incremento de productividad y bajo costo en la operacióny mantenimiento.

Como consecuencia de lo anterior se vinculan conocimientos sobre losavances tecnológicos en alumbrado, materializados en una nueva generaciónde lámparas ahorradoras de energía, haciendo énfasis del impacto que hatenido la electrónica en este campo y en los dispositivos de control para la ilu-minación.

También se propone que el lector adquiera conocimientos sobre losnuevos parámetros en el diseño de la iluminación para oficinas modernas,como: alto desempeño, confort, ambiente y rendimiento de color que conllevana una reacción positiva en las personas, reflejándose en una mayor productivi-dad; asimismo, que tenga conocimiento de las diferentes lámparas ahorradorasde energía que el mercado nacional ofrece.

Otra finalidad es conocer información sobre los nuevos dispositivos decontrol para la iluminación que ofrece el mercado y recomendaciones genéricasde aplicación para lograr la automatización de los sistemas de iluminacióntodo ello formando parte del concepto de “edificio inteligente”.

271

hoja blanca p.272

1. LA ILUMINACIÓN INTELIGENTE EN EL CONTEXTOGENERAL DE LA ILUMINACIÓN

Actualmente las sociedades de los países desarrollados y los que están en víasde desarrollo están experimentando grandes cambios en todos los campostecnológicos y la iluminación no es la excepción. En los últimos años, hanevolucionado a tal grado los conceptos de oficina electrónica (fax, módem,computadora, etc.) y edificio inteligente, que la iluminación de la oficinamoderna se ha convertido prácticamente en una ciencia especial y diferentedentro del contexto general de la iluminación.

En consecuencia, la oficina inteligente se ha convertido en una área deaplicación especial que también requiere de diseños especiales en sistemas de ilu-minación. Una influencia definitiva o muy importante para el diseño y apli-caciones para los sistemas es la creciente necesidad de ahorrar y conservarenergía eléctrica, por lo tanto, si se desea cumplir con este objetivo es nece-sario y conveniente atender las alternativas que existen para controlar la ilu-minación, así como la aplicación de fuentes luminosas y luminarias queinvolucran nuevas tecnologías.

1.1. ¿Qué es la iluminación inteligente?

La iluminación inteligente juega un papel muy importante para lograr losobjetivos de las empresas, las cuales han descubierto que una mejor ilumi-nación produce mejoras a largo plazo en el desempeño y en la moral del tra-bajador, minimiza errores, reduce el abstencionismo, aumenta la calidad delos productos y servicios, y logra grandes ahorros en el consumo de energíaeléctrica.

De acuerdo con el concepto anterior una iluminación inteligente debereunir y cumplir los parámetros y condiciones siguientes:

• Generar productividad.• Bajo costo de mantenimiento.• Ahorro de energía.

273

La iluminación inteligente logra:

• Generar un alto desempeño en la actividad de la oficina (incremen-to de la productividad).

• Producir un confort y ambiente en los usuarios.• Reducir costos económicos en el mantenimiento y operación.• Generar un gran ahorro de energía.

Como la iluminación inteligente es responsable de incrementar la pro-ductividad, al diseñar e instalar un sistema de estas pretensiones debe tomarseen cuenta la cantidad de luz adecuada, ya que está comprobado que mejoran-do la visibilidad del área de trabajo se incrementa la productividad de losempleados y se disminuye la fatiga y el número de errores.

El efecto de la iluminación en la productividad se ilustra en la siguientefigura:

1.2. La ecuación de la iluminación inteligente

Los componentes, parámetros y condiciones que se han mencionado paratener una iluminación inteligente se resumen en la forma siguiente:Esto implica que: Li = Le + Lae + A


,UMINARIOSCON�UN ALTO� .UEVAS )LUMINACI�NGRADO�DE � LÕMPARAS � !UTOMATIZACI�N� � INTELIGENTEEFICIENCIA� AHORRADORAS

DE ENERG¤A

Donde:Li = Iluminación inteligente.Le = Luminario eficaz.Lae = Lámpara ahorradora de energía.A = Automatización.

Para efecto de este texto lo anterior significa que la ecuación de la ilumi-nación inteligente se interpreta como:

Proporcionar luz artificial en la cantidad adecuada donde y cuando senecesite, asimismo, eliminarla cuando no se desea y con la calidad adecuadapara lograr el confort, ambiente para producir un alto desempeño de losusuarios.

Corolario:

Cuando se proyecta una iluminación con luminariaseficaces que incluyen lámparas ahorradoras deenergía y además se adiciona una automatizaciónadecuada, se logra tener una iluminación con bajocosto y un gran ahorro de energía en relación con unailuminación convencional; pero si además incluye lacantidad de luz con calidad adecuada en consecuencia,también se obtiene un incremento en la productivi-dad por parte de los usuarios.

1.3. Impacto del ahorro de energía en la iluminación

Normalmente la iluminación representa sólo una parte del total de la electri-cidad utilizada en una instalación típica, pero siempre es el primer objetivoque se busca cuando se requieren tomar medidas para ahorrar energía eléctri-ca, es entonces cuando surgen criterios equivocados como:

• Reducir los niveles de iluminación de los mínimos requeridos a efec-to de tener menos luminarias en operación.

UNIDAD VI. LA ILUMINACIÓN INTELIGENTE Y EL AHORRO DE ENERGÍA275

• Otro es optar por luminarias convencionales considerando única-mente la inversión inicial en lugar de invertir en equipos de ilumi-nación ahorradores de energía eléctrica.

Lo anterior resulta totalmente contraproducente, pues estos supuestosbeneficios se contrarrestan por una baja productividad de los empleados ypor un incremento en los costos de operación y mantenimiento.

Al diseñar un sistema de iluminación para un edificio bajo el concepto deinteligente se debe considerar:

Costo inicial vs. costo de operación + costo de mantenimiento

Es decir, el costo inicial incluye el costo del equipo, colocación e instalacióncontra el costo de operación producido por el consumo de energía eléctrica yel costo de mantenimiento donde incide principalmente la vida de la fuenteluminosa.

Actualmente es posible ahorrar hasta 75% en el consumo de energía conla aplicación de lámparas ahorradoras de energía eléctrica y la automatizaciónde la iluminación en comparación con equipos tradicionales, sin que ello sig-nifique sacrificar los niveles de iluminación establecidos para desarrollar cadatarea deseada o especificada. A continuación este concepto se ilustra con lagráfica, productividad y niveles de iluminación.

Productividad y niveles de iluminación.


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Corolario:

La anterior consideración (costo inicial vs. costo deoperación + mantenimiento); y el conocimiento defuentes luminosas ahorradoras de energía con la apli-cación adecuada de la automatización en la ilumi-nación, siempre impactarán positivamente en ladecisión del diseño de la iluminación en un edificiointeligente o bien en cualquier otro inmueble, sinmenoscabo del nivel de iluminación.

Impacto ambiental: además, con sistemas de iluminación eficientes seobtiene un beneficio en el medio ambiente, que se manifiesta al disminuir elconsumo de energía pues consecuentemente se disminuye la generación deenergía eléctrica del país, de tal forma que, si todas las empresas y negociosaplicaran productos más eficientes, se lograría ahorrar energía aproximada-mente hasta 50%, esto significa retardar la instalación de nuevas plantasgeneradoras del tipo: carboeléctricas, termoeléctricas y turbojet. Las cuales,para su operación, utilizan combustibles pesados y contaminantes por el tipode emisión que producen. Por lo anterior se podría obtener una reducciónestimada en los niveles de “Bióxido de azufre (SO2) de 7 a 5 % y en el bióxidode carbono (CO2), que son la principal causa de la lluvia ácida”; todo estosegún la agencia de protección ambiental (epa), por lo cual gradualmente se estácambiando el clima global; esto es conocido como: efecto invernadero.

Corolario:

Sin tratar de profundizar más en la explicación del párra-fo anterior, inmediatamente se acota que el ahorro deenergía eléctrica también genera un impacto positivoen el medio ambiente y en consecuencia no se puedesoslayar.


1.4. Consideraciones sobre nuevos parámetros en el diseño de la iluminación para oficinas modernas

Al considerar el diseño y selección de los sistemas que se tienen para oficinasmodernas y nuevos parámetros para determinar los distintos efectos y com-binaciones para cada una de las áreas específicas que se desea diseñar seincluyen los siguientes:

Alto desempeño: actualmente la iluminación se considera tan importantecomo cada uno de los elementos que interactúan dentro del espacio de unaoficina, por ejemplo, equipo de cómputo, sistema de comunicación, mobiliario,etc., ya que afecta directamente el comportamiento y la calidad del trabajo delos empleados. Con una adecuada y correcta iluminación la gente trabajamejor, con más rapidez y menos errores; esto impacta en una mejor moral,menor ausentismo, productos y servicios de mejor calidad contribuyendosustancialmente a mejores resultados de la empresa.

Aspecto de una oficina con bajo nivel de iluminación, poco confort.

Por lo anterior, el primer punto por considerar al realizar el diseño es lacantidad de luz (nivel de iluminación en luz) que se requiera para cada caso,pero estará también en función del tamaño del material con que se está traba-jando, el contraste entre las tareas por desarrollar y el contorno del lugar, laluminancia del objeto (la brillantez que percibe el ojo humano), la velocidadcon que tiene que ejecutar la tarea (a mayor velocidad mayor iluminación) yla edad del individuo (se toma la edad promedio del grupo), principalmentepara obtener una garantía de alto desempeño.


Aspecto de una oficina confortable, el rendimiento es clave en los negocios actuales.

Confort. Un empleado desempeña mejor sus tareas cuando se siente enun lugar agradable y confortable; para esto la iluminación juega un papelimportante de la misma manera que lo hace la temperatura (aire acondi-cionado). Una buena iluminación propicia el sentido del bienestar, y laseguridad provoca que la gente esté alerta y atenta a sus actividades. Para tenerun efecto confortable y productivo que evite la fatiga visual provocada por laadaptación del ojo humano al espacio ocupado; se debe considerar elrendimiento de color (CRI) de las lámparas y la relación de iluminación delárea de trabajo con respecto al de las áreas circundantes. Esto implica que unaadecuada iluminación deberá ser aquella que representa con fidelidad los coloresdel espacio ocupado y de la tarea en la cual no hay mucha diferencia en losniveles de luz de dos áreas adyacentes.

Índice de rendimiento de color (CRI). Es la capacidad que tiene una lám-para para reproducir fácilmente los colores de los objetos y es un factorimportante por considerar en cualquier aplicación de iluminación. El CRI semide en una escala de 0 a 100. La luz del Sol (luz natural) y la luz de una lám-para incandescente tienen CRI de cien.

Es importante señalar que los objetos y personas iluminados con un altoCRI se ven más naturales, y además presenta la sensación de un nivel de ilumi-nación superior.


Las fuentes de luz blancas y brillantes o azuladas tienen una temperaturade calor superior a los 3 600 °K, se les conoce como luz fría y se utiliza en áreasindustriales, oficinas, hospitales, etcétera.

Las fuentes de luz rojizas o amarillentas tienen una temperatura de calorinferior a los 3 400 °K, se denomina luz cálida y se aplica en ambientes de hos-pitalidad y confort; por ejemplo, tiendas de ropa, hogar, restaurantes.

Fuentes de luz con temperatura de 3 500 °K se consideran neutras y seusan en lugares de trabajo como oficinas, salas, bibliotecas, escuelas.

Gráfica de la temperatura de color de algunas lámparas (cortesía de PHILIPS).

Ambiente: los diferentes tipos de iluminación pueden modificar la am-bientación del lugar donde se trabaja, logrando una respuesta emocional delindividuo que ocupa dicho lugar. Para esto es necesario seleccionar adecuada-mente la temperatura de color (medida en grados Kelvin = ° K ) de las diferenteslámparas que se instalarán para evitar diferencias notables entre éstas.

Asimismo, una adecuada acentuación en ciertos espacios escogidosayuda a concentrar la atención en objetos decorativos (cuadros, figuras, plan-tas, etc.) dando un estilo personalizado al lugar.


Por lo anterior se debe tener mucha atención, particularmente cuando secomienzan a remplazar las lámparas que han llegado al término de su vida, nose deben variar las especificaciones originales del diseño, porque si elloocurre, se tendrá como consecuencia una falta de uniformidad que demeri-tará la buena ambientación del lugar o local en cuestión.

Oficina ejecutiva, ambientada.

Corolario:

La correcta selección de la temperatura del color en lafunción luminosa produce una respuesta emocionalpositiva en las personas.


hoja blanca p.282

2. LA ELECTRÓNICA Y SU IMPACTO EN LA ILUMINACIÓN

El desarrollo de fuentes de luz artificial y de los dispositivos para controlarlas,hoy en día es de innovación constante. Durante los últimos 20-25 años se handesarrollado espectacularmente nuevas tecnologías en el campo de fuentesluminosas artificiales produciendo una nueva generación de lámparas conigual o más potencia que las convencionales, pero con un considerable ahorrode energía eléctrica en su operación, dando por resultado lámparas más efi-caces; esto en gran parte se debe a la aplicación de los avances obtenidos en laelectrónica, y algunos de ellos se han aplicado en el campo de la iluminaciónartificial.

Otro aspecto es la aparición de controles electrónicos y dispositivos deeste tipo, con el desarrollo de una nueva generación de lámparas, balastros yluminarios, se ha logrado reducir el consumo de energía eléctrica sin tenerque sacrificar la cantidad de luz emitida por los sistemas tradicionales; asimis-mo, permiten lograr un control absoluto de la iluminación con el objeto deproporcionarla exactamente dónde, cuándo y en la cantidad necesaria, lo quese traduce en un aprovechamiento óptimo y, por lo tanto, en un mayor ahorroen el consumo de energía.

A continuación se presenta un bosquejo de cómo ha influido la electróni-ca en:

• La evolución de las principales fuentes luminosas.• En el control de la iluminación.• Balastros para lámparas fluorescentes.

283

2.1. Evolución de las principales fuentes luminosas artificiales

2.2. Desarrollos constantes

Aunque muchos de los principios de funcionamiento de las lámparas ya seconocían desde hace tiempo, el problema principal consistía en cómo mejo-rar los diseños, de tal forma que se pudieran producir en forma masiva, man-teniendo el mayor beneficio para el usuario, tratando de obtener:

• Mayor duración.• Mayor cantidad de luz emitida.• Más compactas.• Menor generación de calor (abate el consumo

de energía en los sistemas de aire acondicionado).• Mayor versatilidad.• Operación más confiable.


Algunos de los diferentes tipos de desarrollo se presentan a continuación:

• Iluminación por inducción.

Utiliza la combinación de dos principios ya conocidos:

• Inducción electromagnética.• Descarga de gas.

A través de un devanado, una corriente eléctrica de alta frecuencia induceuna corriente en el gas de relleno causando una ionización, con lo que el gasde relleno representa el devanado secundario. Sus componentes son:

• Circuito electrónico (generador de frecuencia).• Antena (acoplador de potencia).• Gas de descarga a baja presión.

No utiliza electrodos ni filamentos.

Beneficios:• Trabaja a alta frecuencia, más eficiente.• No existen elementos con vida limitada (como es un filamento

de tugsteno) en una lámpara convencional.• La vida depende de los componentes electrónicos.• Mantenimiento fácil (se cambia toda la unidad).• Encendido sin chispazos.• Máximo flujo luminoso desde el arranque.• No hay efecto estroboscopio.• Variaciones de voltaje, no afectan al sistema.• Luz confortable similar a la incandescente.• Se puede regular la salida de luz.

Transformadores para lámpara halógenas

Magnéticos: utilizan un devanado de cobre alrededor de un núcleo de aceroque es inductivo por naturaleza (almacena energía en forma de un campomagnético). Son grandes y pesados.


Electrónicos: utiliza un circuito electrónico que es capacitivo por natu-raleza (almacena una carga eléctrica). Son pequeños y ligeros.

Balastro para lámparas fluorescentes convencionales

Se tienen dos tipos de circuitos:

Arranque rápido: calienta los electrodos de las lámparas antes de estable-cer el arco y así los mantiene en toda su operación.

Arranque rápido modificado: elimina el calentamiento de los electrodospor lo que consume menos energía, pero puede acortar ligeramente la vida.

Arranque instantáneo: usa un pulso mayor de voltaje para arrancar lalámpara sin calentar los electrodos. Se utiliza más para balastros de tres y cua-tro lámparas. Es conveniente cuando se tiene un tiempo de operación largosin interrupciones continuas.

Balastros electrónicos para lámparas fluorescentes

Ventajas: tiene menor peso, menor ruido, operan en frío, son más ver-sátiles eliminan el parpadeo, etc. Funcionan mediante la conversión de la fre-cuencia de operación de 60 Hz a frecuencias de entre 20 000 hasta 60 000hertz.

Tipos principales:

Discretos: consisten en componentes electrónicos separados que hacen lasfunciones de arranque y protección.

Circuito integrado: incluye un chip que actúa como cerebro para contro-lar todo lo integrado a la operación del balastro.

Circuito integrado dimeable: igual al anterior con la modalidad de podervariar la salida de luz dimeable de la lámpara.


2.3. Aplicación de la electrónica en el campo de la iluminación

A continuación se presentan las principales aplicaciones en las fuentes dealumbrado y los controles desarrollados para controlar la iluminación.

Detectores de presencia

• Infrarrojos pasivos: reacciona hacia fuentes de energía, tales como ladel cuerpo humano al detectar su diferencia con el espacio que lorodea. Al dividir la zona en partes evitan errores.

• Ultrasónicos: emiten ondas ultrasónicas y miden el tiempo en queretornan al sensor. Tienen un emisor con varios receptores.

• Duales (mixtos): combinan ambas tecnologías para mayor exactitud.Funciona sólo cuando los dos tipos de detección reciben la señal.


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Lámparas incandescentes inteligentes

• Auto-off (apaga automáticamente): se apaga automáticamentedespués de N tiempo de encendido; se instala un chip programadocon el tiempo deseado en la base de la lámpara.

• Dimmer: proporciona cuatro diferentes niveles de luz sin necesidadde un dimmer externo.

(100-70-40-20w).

• Back-up: Contiene un filamento adicional que da una luz de emer-gencia (90w).

Ninguna requiere de socket especial o controles externos, por lo que seconsideran de tecnología amigable.


3. TIPOS DE LÁMPARAS AHORRADORAS DE ENERGÍA

Las constantes investigaciones sobre nuevas fuentes de luz artificial persiguendos objetivos fundamentales: incrementar el rendimiento luminoso e igualarel color de la luz artificial a la luz natural. Las lámparas ahorradoras de energíason producto de este desarrollo tecnológico en el renglón de la iluminación.Dentro de la nueva gama de lámparas que se aplican al concepto de edificiointeligente, están las siguientes:

Lámparas ahorradoras de energía más comunes:

• Lámparas de bajo voltaje.• Lámparas fluorescentes compactas.• Lámparas fluorescentes con balastro electrónico.• Lámparas de energía de alta intensidad con halógenos metálicos.

289

3.1. Lámparas halógenas de bajo voltaje

Descripción: es una lámpara reflectora de vidrio prensado y bulbo con haló-geno encapsulado de alta eficiencia y gran flujo luminoso que ahorra energíay a la vez suministra un haz de luz de alta calidad y de gran precisión.

Estas lámparas principalmente tienen tres presentaciones a conocer:

Características generales de la par 38:

Las lámparas halógenas aventajan a las incandescentes convencionales, debidoa las siguientes características:

• Las lámparas par 38 de 45w, 60w, y 90w, tienen un bulbo halógenoencapsulado, con un filamento doble espiral izado y base roscadacon faldón.

• Son de alta eficiencia gracias a su exclusivo sistema óptico y a la altatecnología desarrollada en el diseño del reflector; por lo que al susti-tuir a lámparas reflectoras convencionales de mayores consumos(60w vs 75w; 60w y 90w vs 150w) se logra un importante ahorro deenergía manteniendo el nivel de iluminación y la alta calidad de luz.

• Luz más blanca y brillante que realza los objetos iluminados.• El flujo luminoso y la temperatura de color se mantienen constantes

durante toda su vida, ya que no se ennegrece el bulbo.• Mayor eficiencia.• Son de construcción robusta, resistente a la intemperie.


par - 38 par - 16 par - 20/30

Características generales de la par 16:

• La lámpara par 16 es un reflector halógeno de 51 mm de diámetro,con casquillo rosca y opera a 120v. De esta manera se elimina la difi-cultad de tener que usar soquets especiales y transformadores, comolos que requieren otras lámparas halógenas compactas, tal como ladicrónica simplificando notablemente su instalación.

• El cuerpo de cerámica fija el bulbo halógeno garantizando que el fila-mento permanezca en el punto focal del reflector, con lo que selogra tener un preciso control del haz luminoso, siendo éste inten-so, brillante, homogéneo y constante durante toda la vida útil de lalámpara.

• Las lámparas par 16 de 40w y 60w, son más eficientes en compara-ción con otras de su tipo en el mercado, incluyendo el tipo JDR. Elahorro de energía que se obtiene con las Masterline al sustituir a laspar 16 convencionales de 55w y 75w es de 27% a 20% suministrandola misma cantidad de luz.

Aplicación: en vestíbulos con luz complementaria, pasillos y escaparates.

Características generales de la par 20/30:

• Diseñadas con un reflector especial, que junto con el lente, forma unsistema de reflexión que controla y define con precisión el haz deluz. El bulbo halógeno está encapsulado y posicionado óptima-mente en el punto focal del reflector.

• Opera a 130v y tiene un base roscada, por lo que es un remplazodirecto de lámparas reflectoras R20 y R30 convencionales.

• La lámpara par 30 es la única de su tipo en el mercado fabricada conun cuello largo, con lo que se puede aplicar sin necesidad de usarningún adaptador, ajustándose a las dimensiones de los luminariaspara lámparas R30, y optimizando la salida de luz.

• Las lámparas par 20 y par 30 son de alta eficiencia y proporcionancon el mismo o menor consumo de energía, una mayor cantidadque las reflectoras convencionales.


Aplicación: en jardines interiores y exteriores, escaparates y auditorios/salones como alumbrado suplementario.

3.2. Lámparas fluorescentes compactas

Definición: es una lámpara fluorescente compacta ahorradora de energía dealta eficiencia, formada por tubos compactos, recubiertos internamente porfósforos tricromáticos que proporcionan un mayor flujo luminoso con mejorrendimiento de color y una apariencia similar a las lámparas incandescentes.

Diferentes tipos de lámparas fluorescentes compactas (cortesía de Osram).

Funcionamiento: los dos tubos fluorescentes de 10 mm de diámetro,unidos en su parte superior por un puente, por el que se establece la descargaentre ambos electrodos.

Entre dicho puente y el extremo de los tubos se deja un volumen librecon el que se logra mantener a menor temperatura el extremo de la lámpara,facilitando la descarga eléctrica y maximizando el flujo luminoso.


Componentes de la lámpara fluorescente compacta

(Cortesía PHILIPS).

Características generales

La lámpara fluorescente compacta es de alta eficiencia, excelente rendimientode color y larga vida, son ideales para remplazar a las lámparas incandescentesnormales, ya que proporcionan una luz cálida y confortable, logrando unnivel de iluminación similar, pero con un consumo de tan solo una cuartaparte de las incandescentes, lo que significa un ahorro de hasta 75% deenergía, comparativamente con la incandescente, sin sacrificar la cantidad, nila calidad de la luz; llegando a durar 10 veces más.


Tubo fluorescente

compacto

Polvo fluorescente

tricromático

Plato de montaje

Clips de fijación

Balastro

electrónico

Cuerpo de policarbonato

Casquillo roscado E-26

Gama de lámparas fluorescentes que ofrece el mercado(Cortesía PHILIPS).

Aplicaciones en edificios inteligentes

• Baños.• Pasillos.• Privados.• Oficinas.

Ventajas (sobre la lámpara incandescente)

• 75% de ahorro de energía.• Diez veces más de vida promedio.• Luz más cálida y confortable.• Menor costo de mantenimiento.

Desventajas

• Inversión inicial superior, pero amortizable en corto tiempo.• Menor costo de mantenimiento.


El/015 El/018 PLE/U PLE/T SLS SLS/R30

SLS/R30DECO Ambiance

SLEBullet Prismática

SLE

Lámparas fluorescentes compactas

Twister Circular PLS1 PLS13 PL-S PL-C PL-L PL-T

3.3. Lámparas fluorescentes ahorradoras de energía

Las lámparas fluorescentes y balastros electrónicos representan un gran ade-lanto tecnológico en iluminación, ya que tienen una eficiencia mayor que laslámparas convencionales con balastros electromagnéticos, diseñadas específi-camente para satisfacer la creciente necesidad de ahorro de energía, tienen lasmismas dimensiones que las lámparas equivalentes normales, utilizan el mismocasquillo y se pueden colocar con los mismos balastros electromagnéticos (aexcepción de los llamados de baja energía o económicos); lo que significa queson totalmente intercambiables.

Característica general

Debido a la inclusión de una nueva mezcla de gases en su interior y a lospolvos fluorescentes que la recubren, se consigue la misma cantidad de luzque las lámparas convencionales, logrando con esto ahorrar hasta 23% en elconsumo de energía.

Estas lámparas, al conectarse con balastros electrónicos, se consigue unincremento en el ahorro de energía hasta de 37% durante su operación, sinsacrificio del nivel de iluminación.

Tamaño tubos TL: la forma y el tamaño del bulbo es designado por unao varias letras seguidas de un número. La letra indica la forma del bulbomientras que el número indica el diámetro del bulbo en octavos de pulgadas.

Por ejemplo: T12 indica una forma T tabular con un diámetro de dosoctavos de pulgada (1.5 pulgadas). Las siguientes ilustraciones son las máscomunes, en cuanto a forma y dimensiones del bulbo.

Gama de tubos fluorescentes ahorradores de energía que ofrece el mercado (Cortesía de PHILIPS).


T8,2 Pines

T10,2 Pines

T12,2 Pines

T-9 T-8-U Bent, 2 Pines T-12-U Bent, 2 Pines

T12, slimline

T8, slimline

T12, Contactos embutidos, HO

Campo de aplicación:

Las lámparas fluorescentes ahorradoras de energía eléctrica son ideales paraaplicarse en:

• Escuelas.• Edificios de oficinas.• Industrias.• Hospitales.• Centros comerciales.• Laboratorios.• Pasillos de circulación.

Y en general donde se requiera de alumbrados generales y se busque elahorro de energía durante su operación.

Equivalencia y ahorro vs una lámpara convencional

La anterior equivalencia es con lámparas fluorescentes ahorradoras deenergía sin balastro electrónico (ahorrador de energía).

3.4. Lámparas de halogenuros metálicos

Características generales: alta economía y bajo costo operacional, óptimorendimiento luminoso, hasta 85 lúmenes/wat, sin desperdicio de energía, conelevado factor de reproducción de colores, posee las mismas características de


Lámparas ahorradoras

de energía

Convencional Ahorro de energía

34w. Arranque

rápido

40w. Arranque

rápido

15 %

60w. slim line 75w. slim line 20 %

luz del día y la misma composición que la luz natural, no altera los colores delos objetos, tiene la enorme ventaja del rendimiento inmediato en estadocaliente, ya que cuenta con un dispositivo de encendido especial.

Lámpara de halogenuros metálicos tipo HQI de Osram (Cortesía de Osram).

Datos técnicos de las lámparas de halogenuros metálicos

Aplicación típica de una lámpara HQI (Cortesía de Osram)


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Aplicaciones: son ideales para la iluminación interna y externa. En el edificiointeligente se aplica para la iluminación de:

• Auditorios.• Salas.• Estacionamientos bajo techo.• Vestíbulos.

En el exterior:

• Monumentos.• Jardines.• Fachadas a gran altura.

Ventajas:

• Reducción de costos con la lámpara de 150w, hasta un 25% en com-paración con una incandescente.

• Reducción en costos con lámparas de 70w, hasta un 33%, en com-paración con una incandescente.


• Corto tiempo de amortización al modificar una instalación exis-tente con lámpara de 150w, aproximadamente en un año se amor-tiza.

• Con una lámpara de 70w, se logra la amortización en dos años.

Desventajas:

• Esta lámpara sólo se puede poner en funcionamiento en luminarioscon vidrio protector de silicato. En materiales sensibles a la luz serecomienda usar un filtro ultravioleta.


hoja blancap.300

4. BALASTROS AHORRADORES DE ENERGÍA

Los balastros que aplican con lámparas fluorescentes ahorradoras de energía son:

4.1. Tipo de balastro

• Balastro electromagnético eficaz.• Balastro electrónico con control para flujo luminoso.• Balastro electrónico.

4.2. Características generales

Electromagnético:

• Se usa en lámpara estándar o en ahorradora de energía.• Ahorro de energía hasta un 25 por ciento.• Menor temperatura de operación.• Se aplica en lámparas de 2 × 34w o 2 × 40w y 2 × 60w o

2 × 75w (slim line).

Electrónico:

• Ahorro de energía hasta 37 por ciento.• Diseño electrónico con circuito integrado.• Menor ruido; sólo produce 25% del ruido electromagnético.• Aplica en lámparas de arranque rápido:34, 40, 39, 35w. T-12; 32, 36,w. T-8 y curvalume de 40watt.

301

Electrónico para control de flujo:

• Idéntico al electrónico, pero además tiene control sobre el flujoluminoso de una lámpara.

• Control sobre una variación de 20 a 100% del flujo luminoso.• Ahorro de energía superior a 37%, aproximadamente.


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5. CONTROL DE LA ILUMINACIÓN

Mediante la aplicación de sofisticados dispositivos electrónicos en el controlde la iluminación se ofrecen mayores posibilidades que el simple encendido yapagado; además, estos dispositivos permiten la variación dinámica de losniveles de iluminación, obteniendo distintos efectos visuales, así como mejo-rando la seguridad y el manejo adecuado en el uso de la energía eléctrica.

Considerando la ecuación de la iluminación inteligente:

Li = Le + Lae + ADonde:

Li = Iluminación inteligenteLe = Es el o los luminarios eficaces Lae = Lámpara ahorradora de energíaA = Automatización o el control de la luz

Lo cual en términos de control implica proporcionar la cantidad apropia-da de iluminación en el lugar cuando se necesite, y eliminarla cuando no senecesita o no se desea.

Esto es en forma general; pero en el control de la luz, también se debenconsiderar los nuevos parámetros y perspectivas para obtener diferentes efec-tos y combinaciones en los locales de un edificio inteligente como son: altodesempeño, confort, ambiente y eficiencia; asimismo el grado de control de lailuminación cuando se desea tener; sin pasar por alto el tipo de tarea pordesempeñar, cantidad de luz natural que se recibe, cantidad de tráfico de per-sonas, imagen deseada, nivel de la persona y las tareas múltiples a desempeñarpara cumplir con el concepto de “iluminación inteligente”, a continuación seconsideran estos factores y los dispositivos de control.

303

5.1. Parámetros por considerar en función de los dispositivos de control

Muy independientemente de las consideraciones que se deben tomar en cuentaal realizar el diseño y selección de un sistema de iluminación, adicionalmente,existen también algunos parámetros que inciden en la elección de los disposi-tivos de control para obtener los más adecuados a instalarse en cada una delas áreas por diseñar; estos parámetros a considerar son:

• Tipo de tarea a desempeñar.• Cantidad de luz natural que se percibe.• Tráfico de personas.• Imagen deseada.• Nivel de la persona.• Tareas múltiples.

La importancia de cada uno de estos parámetros variará en cada caso aanalizar, ya que no es lo mismo el control que se aplica en una área general detrabajo, que un pasillo o lobby; o en una sala de juntas; o en un privado eje-cutivo; por esto lo importante es que se instalen dispositivos de controlapropiados evitando una sofisticación innecesaria y en consecuencia inflandolos costos.

5.2. Dispositivos típicos de control para la iluminación

Por el gran desarrollo tecnológico de la electrónica y aplicado al campo delalumbrado, hoy encontramos dispositivos de control para la iluminación quepermiten su automatización, con lo cual se pueden lograr sustanciales ahorrosde energía.

En términos generales y atendiendo la ecuación de la iluminacióninteligente, se puede establecer que el control de la luz significa proporcionarla cantidad apropiada de luz en donde y cuando se necesite y eliminarla cuandono se necesite o no se desea; el control de la iluminación lo identificamos aloperar un dispositivo llamado apagador, que es un simple interruptor de dospolos, apropiado para manejar la intensidad de corriente de uno o másequipos de iluminación; otro dispositivo común es el Dimmer y en amboscasos se efectúa una operación manual; con el apagador se efectúa una acción


de encendido y apagado del luminario y con el Dimmer podemos variar laintensidad de iluminación de 0 a 100% del equipo de alumbrado.

Como se señaló al principio de este punto, existen otros dispositivos decontrol, como los detectores de presencia, con los cuales también se efectúa laoperación de encendido y apagado, pero ésta en forma automática.

A continuación se presentan los dispositivos de control más usuales consu tipo de operación en función del control que se pueda ejercer con ellos ysu aplicación.

Tipos de detectores de presencia. Estos dispositivos se pueden clasificar porsu función y por su principio de funcionamiento de la manera siguiente:Por su función

•Apagado y encendido de 0 a 100 por ciento.•Varían la cantidad de iluminación de 0 a 100 por ciento.

Por su principio de funcionamiento

•Infrarrojos pasivos: Detectan el calor del cuerpo humano.•Ultrasónicos: Transmiten ondas ultrasónicas.•Duales: Combinan la tecnología de rayos infrarrojos pasivos y ondas

ultrasónicas.


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Con estos dispositivos de control se estima llegar a ahorrar hasta 33% deenergía, esto en función de la programación realizada.

Atenuador manual. Este dispositivo puede realizar funciones de encendidoo apagado de la iluminación y además regular el flujo luminoso del lumi-nario. Se estima que el ahorro de energía puede ser de 10 hasta 30 por ciento.

Detector de luz ambiental (combinación de un detector de presencia yfotocelda eléctrica). Este puede reducir o aumentar el flujo luminoso emitidoen función de la cantidad de luz natural que se encuentre disponible en ellugar donde se encuentra instalado. Utiliza una fotocelda para recibir la luz dedía y ajustan automáticamente el exceso o falta de luz artificial hasta llegar alos niveles de iluminación previamente diseñadas para el lugar de trabajo. Seestima un ahorro de energía de hasta 40% con este dispositivo.

5.3. Funciones primarias del control en la iluminación

Asimismo, observando los dispositivos de control con que se cuenta; sepueden tener tres funciones primarias de control en la iluminación


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5.4. Recomendaciones genéricas para el control de la iluminación en áreas típicas de un edificio inteligente

A continuación se presentan algunas recomendaciones para realizar una ade-cuada selección de control a utilizar en determinadas áreas.

LOBBY: Esta área normalmente está caracterizada por distintos efectos quecombinan la acentuación con la iluminación general.

De acuerdo con lo anterior se pueden crear distintas ambientaciones enfunción de la hora del día y la cantidad de gente que se presente para provocarun relajamiento visual y un atractivo diferente que resalte la belleza y fun-cionalidad del lugar; para lograr lo anterior se pueden utilizar equipos de con-trol como:

• Dimmers manuales.• Controlador de escenarios.

Se recomienda que previamente se seleccionen las escenas de acuerdocon las preferencias o requerimientos de la empresa, por ejemplo la imagen dela empresa, pero si se requiere únicamente controlar el encendido y el apaga-do, entonces se puede utilizar un circuito derivado con un interruptor termo-magnético del tablero inteligente de alumbrado.

Sala de presentaciones: la característica principal de este local es que sepuede utilizar para múltiples eventos diferentes entre sí, como una reunión detrabajo, una proyección o una exposición personal, etc.; por esto se recomien-da instalar diferentes sistemas de iluminación diseñados específicamente paracada una de estas actividades y controlar los cambios de escenarios con losmismos equipos de control que podrían ser:

• Atenuadores manuales.• Detectores de presencia.

El detector de presencia también se recomienda para evitar el desperdi-cio de energía en caso de que la sala se encuentre desocupada.


Oficina privada: esta área es un lugar donde se puede trabajar individual-mente o realizar juntas con un número reducido de personas; además gene-ralmente tiene una decoración personalizada en función del individuo que laocupa, según el tipo de actividad que esté realizando y la ambientación quequiera lograr.

Los dispositivos que se recomiendan para este lugar son:

• Dimmer.• Detectores de presencia.

Con el dimmer es posible variar los diferentes sistemas instalados simul-táneamente, sin pasar por alto acentuar los objetos decorativos que se tengany el sensor de presencia para operar el apagado de la iluminación cuando laoficina esté sola y con esto lograr ahorro de energía.

Oficinas generales: en esta área se tiene como principio asegurar que losniveles de la iluminación se mantengan durante la jornada de trabajo; peropor otro lado se debe buscar el ahorro de energía cuando exista mayor canti-dad de luz natural o en los momentos en que no se usen las oficinas.

Los dispositivos que se pueden utilizar para el control de la iluminaciónen estas oficinas serán:

• Celdas fotoeléctricas.• Detectores de presencia.

Con las celdas fotoeléctricas se busca regular la cantidad de luz del sis-tema de iluminación en relación con la luz natural y lograr un ahorro deenergía, y con los sensores de presencia el control del encendido y apagado delsistema de iluminación para cuando estén personas trabajando en el local ose encuentre solo. También se puede controlar el encendido y apagado, cuan-do así se desee, a través de un tablero de alumbrado inteligente.

Pasillos de circulación general: en esta área del edificio inteligente, seasume que siempre se tiene personal en tránsito durante el horario de trabajo;por esto se debe mantener el sistema de iluminación en operación; diseñando,


simultáneamente, un sistema de iluminación para las tareas de vigilancia porparte del personal de seguridad en los horarios nocturnos.

Por ello los dispositivos de control a utilizar aquí serán un temporizadorde 24 horas (TIMMER) para programar el encendido y apagado de los sis-temas de iluminación en el horario de trabajo, previamente establecido, y elencendido del sistema de iluminación, tipo veladora, para la vigilancia deledificio. En esta área también se puede aplicar y controlar el encendido através de un tablero de alumbrado inteligente.

Corolario:

Resulta claro que además de las variadas considera-ciones que se deben tomar en cuenta al realizar el dise-ño y elección de un sistema de iluminación, tambiénse deben considerar los diferentes dispositivos de con-trol para la iluminación que ofrece la gama del mercadoa efecto de lograr crear los espacios adecuados para eldesempeño y objetivos en cada proyecto bajo el con-cepto de edificio inteligente. Los dispositivos de controlen los diseños de alumbrado reducen el consumo deenergía eléctrica, por ello son una herramienta impor-tante en el control del alumbrado. Existen diversostipos de control con los cuales se pueden encender oapagar los equipos de iluminación, cuando éstos noson necesarios, asimismo reducir la intensidad de ilu-minación si es conveniente. Por ejemplo, las célulasfotoeléctricas controlan el alumbrado en función delos niveles de la luz ambiental, reduciendo la cantidadde energía eléctrica empleada para la iluminación enun espacio donde la luz natural tiene contribución. Losdetectores de movimiento encienden y apagan laslámparas en respuesta a movimientos dentro de unrango determinado a través de sensores infrarrojos oultrasónicos. La operación automática del encendido yapagado de la iluminación cuando no hay personal,genera un significativo ahorro de energía eléctrica.


También los reguladores de intensidad de ilumi-nación, manuales o automáticos, reducen los nivelesde iluminación en las horas de menor actividad y pro-ducen ahorros sustanciales de energía eléctrica.

En general, los controles para el alumbrado, además degenerar ahorro de energía, son imprescindibles paraproducir el ambiente en las oficinas modernas, lograndoincrementar la productividad de los usuarios. Lasrecomendaciones, recetas de control para la ilumi-nación anteriores, solamente son una alternativa dentrodel abanico de soluciones que se pueden dar para elcontrol de la iluminación en un edificio inteligente conobjeto de automatizarlo y lograr el ahorro de energía;pero sea cual fuera la alternativa por cual se opte,siempre se debe tener presente evitar la sofisticaciónpara no impactar los costos de los sistemas que seinstalen.


APÉNDICE 1: GLOSARIO DE TÉRMINOS TÉCNICOS

A

Accionadores. Dispositivos que actúan sobre el proceso por controlar. Éstosson controlados a su vez por los preaccionadores a través de una señal debaja potencia suministrada por la parte de control.

Alarma general. Alarma que afecta a la totalidad del sistema y que posee prio-ridad sobre alarmas locales.

Alarma local. Alarma que afecta parcialmente el sistema, de tal forma, que suefecto sólo debe repercutir sobre un conjunto delimitado o sección dedispositivos tecnológicos.

Arrancador electromagnético. Dispositivo de control eléctrico formado por unjuego de contactos para potencia, bobina y relevador de sobrecarga, quese aplica para el arranque y paro de un motor eléctrico; esta operaciónpuede ser manual o automática.

Arrancador manual. Dispositivo de control eléctrico formado por un juego decontactos, relevador de sobrecarga y medio mecánico (palanca) paraaccionar la operación de arranque y paro del motor eléctrico (solamentese aplica en motores de pequeña potencia).

Autómata programable industrial (API). Dispositivo basado en el microproce-sador con arquitectura específicamente adaptada al medio industrial.

311

Automática. Ciencia y técnica de la automatización, que agrupa el conjunto dedisciplinas teóricas y tecnológicas que intervienen en la concepción, laconstrucción y el empleo de los sistemas automáticos.

Automatización. La automatización de un proceso industrial (máquina, con-junto o equipo industrial) consiste en la incorporación al mismo tiempode un conjunto de elementos y dispositivos tecnológicos que aseguran sucontrol y buen funcionamiento.

B

Botón pulsador. Dispositivo operador en forma de botón con contactos deacción momentánea sostenida el cual se utiliza para cerrar o abrir un cir-cuito de control eléctrico.

C

Captador binario. Dispositivo cuyo objeto es advertir, mediante un cambio ensu estado de salida, que en función a su entrada ha alcanzado un deter-minado valor umbral de la magnitud física (variable) aplicada a la misma(por ejemplo, el termostato donde la variable es la temperatura).

Captadores. Ésta es otra denominación alternativa que se le da a los transduc-tores.

Consolas de programación. Dispositivo periférico con el que se puede introducirel programa de control específico en un controlador lógico programable.

Contactor. Interruptor controlado a distancia que permite controlar elevadascorrientes mediante una pequeña señal.

Controladores lógicos programables (PLC). Otra denominación alternativa quese da a los autómatas programables industriales.


D

Detector de humo. Dispositivo electrónico de tipo iónico para detectar humoy todo tipo de fuegos, normalmente cuenta con una salida para alarma através de un relevador inversor e indicador de servicio y alarma pormedio de “diodos leds”.

Detector de presencia (sensores de presencia). Interruptor con tecnología de ra-yos infrarrojos o ultrasónica que permiten el encendido y apagado deequipos de iluminación en forma automática al paso de las personas.

Detector fotoeléctrico. Dispositivo para control eléctrico, basado en la gene-ración de un haz luminoso por parte de un fotoemisor, que se proyectasobre un fotorreceptor o sobre un dispositivo reflectante. La interrupcióno reflexión del haz luminoso por parte del objeto por detectar (por ejem-plo las manos del individuo), produce el cambio de estado en la salida dela fotocelda.

Detector sísmico. Interruptor tipo mecánico, integrado con un juego de con-tactos eléctricos cerrados, los cuales se conectan al circuito de controleléctrico y se abren cuando detectan cualquier tipo de movimiento,provocando la apertura de dicho circuito.

Diagrama de contactos. Lenguaje de programación basado en los contactoseléctricos.

Diagrama de escaleras. Diagrama de contactos eléctricos basado en las normasNEMA.

Diagrama de funciones lógicas. Lenguaje de programación basados en disposi-tivos lógicos.

Diagramas Grafcet. Diagramas que moldean los subprocesos de forma ex-haustiva, sin perder la legibilidad.

APENDICE 1: GLOSARIO DE TÉRMINOS TÉCNICOS313

Dimmer. Dispositivo para regular la intensidad de iluminación, normalmenteel rango es de 0 a 100% de la luz.

Direccionamiento de entradas (E) / salidas (S), E/S. Determina la forma de co-dificación de las distintas entradas, salidas y variables internas de cadamódulo del autómata programable.

E

Enfriador de agua. Equipo mecánico que enfría el agua para el acondiciona-miento del aire.

Entrada binaria. Sensor de entrada de campo consistente en un cierre de con-tacto eléctrico.

Extinguidor. Dispositivo fabricado en forma de cilindro, con lámina de acero,equipado con manómetro indicador de presión, manguera de descarga yboquilla, cargado con polvos químicos o agua como medio para extin-ción del fuego.

F

Flujo luminoso. Es la cantidad de energía radiante emitida por una fuente deluz (lámpara) medida de acuerdo con la sensación visual que produce ysu unidad es el lumen.

H

Hidrante. Conjunto de accesorios fijos integrados por válvulas, mangueras,boquereles con diferentes tipos de chiflón, alojados en gabinetes de lámi-nas y al frente con cristal; utiliza agua como medio para extinción delfuego.


I

IMEI. Instituto Mexicano del Edificio Inteligente, A.C., quien promueve elconcepto de edificio inteligente entre arquitectos, ingenieros, inversionis-tas, docentes y técnicos especializados.

Índice de rendimiento de color (CRI). Éste describe la intensidad de luz com-parándola con el color verdadero de los objetos. Las fuentes de luz seclasifican según su índice de rendimiento de color.

Intensidad de iluminación. Es el flujo luminoso (incidente) por unidad de áreay su unidad es el lux.

Interfase. Dispositivo que adecua señales eléctricas, neumáticas, hidráulicas,etcétera.

Interruptor de flotador. Dispositivo de control que permite abrir o cerrar uncircuito de control eléctrico, por la acción de un incremento o disminu-ción en el nivel del líquido de un recipiente.

L

Lámpara. Fuente de luz artificial denominada coloquialmente bulbo o tubo.

Lenguaje Mnemónico. Lenguaje de programación mediante instrucciones debajo nivel específicas de cada modelo de autómata.

Lenguaje de programación. Conjunto de reglas e instrucciones para la imple-mentación de los algoritmos de control en la memoria de los autómatasprogramables industriales.

Lógica de contactos. Representación gráfica de esquemas de automatismoseléctricos con contactos.

Lógica programada. Procedimiento de implementación de algoritmos de con-trol mediante programas informáticos.


Lumen. Es el flujo luminoso emitido en un ángulo sólido unitario por unafuente luminosa con una intensidad media esférica de una candela.

Luminaria. Unidad completa de alumbrado que se conforma de una fuente deluz, refractor o difusor, reflector, gabinete y equipo eléctrico.

Lux. Es la iluminación que existe en una superficie de 1m2 sobre la cual estáuniformemente distribuido el flujo luminoso de un lumen.

M

Máquina. Equipo que se utiliza para realizar un determinado trabajo o tareay cuenta con un motor eléctrico y en algunos casos con un sistema decontrol.

N

Nanocontrolador. Son autómatas programables de muy reducidas dimen-siones y capacidades, su principal aplicación la encontramos en ladomótica.

Nema. Es la Asociación Nacional de Manufacturas Eléctricas de EstadosUnidos y sus iniciales corresponden a su nombre en inglés (NacionalElectric Manifacturing Association).

P

Parada de emergencia. Parada efectuada sobre el sistema a consecuencia de laaparición de una señal de alarma.

Preaccionadores. Dispositivo que permite el control de equipos de grandespotencias, mediante las señales de pequeñas potencias que son emitidaspor la parte de control.

Presostato. Captador binario de presión (variable física).


Programa para PLC. Está compuesto por un conjunto de instrucciones delusuario que será interpretado por el programa monitor introducido alPLC por su fabricante en la zona de memoria no accesible para el usuario.

R

Red lan. Red de área local, normalmente se encuentra ubicada en un único edi-ficio o campus y gestiona comunicación entre oficinas. Está constituida porcomputadoras, tarjetas de interfaz de red, medios de red, dispositivos decontrol de tráfico de la red y dispositivos periféricos (impresoras, equipoeléctrico). Une entre sí datos, comunicaciones, computadoras y servidoresde archivo y ahora equipo eléctrico (conexión de dispositivos adyacente).

Relevador. Dispositivo de conmutación dotado de una bobina y un grupo decontactos. Permite, usando una pequeña corriente, el paso de potencia aldispositivo al unirse con los contactos principales.

Relevador de sobrecarga. Dispositivo de protección contra sobrecarga utiliza-do para motores en marcha, formados por un contacto normalmentecerrado y un elemento térmico bimetálico; este elemento térmico alcalentarse por el efecto de una sobrecorriente, actúa sobre el contacto queinterrumpe el circuito de la bobina del arrancador y para el motor evi-tando daños a éste.

Rociador. Es un dispositivo mecánico de operación automática por medio deun activador que es un bulbo, el cual se rompe por el efecto de una dila-tación que se produce cuando existe un incremento en la temperatura,permitiendo la salida del agua (medio de extinción del fuego) formandoésta una regadera.

S

Salida binaria. Cierre de un contacto controlado por un procesador remotointeligente usado para arrancar, detener, abrir, cerrar, etcétera.


Sensor. Dispositivo que responde a algunas propiedades de tipo eléctrico,mecánico, térmico, magnético, químico, etc., generando una señal eléc-trica que puede ser susceptible de medición.

Servomecanismo. Es un servosistema donde la salida es una posición, veloci-dad o aceleración mecánicas. Denominados también reguladores de co-rrespondencia.

Software. Término utilizado para describir todos los programas contenidos enlenguaje máquina, ensambladores o de alto nivel.

T

Tecnología eléctrica. Tecnología donde la implementación de sus elementos seefectúa por medio de cables eléctricos, relevadores, interruptores,etcétera.

Tecnología electrónica. Tecnología donde la implementación de sus elementosse realiza a través de puertas lógicas.

Temperatura de color. Término utilizado para describir el color de una fuente deluz comparándolo con el color de un elemento radiante térmico teórica-mente completo. La temperatura de color se mide en grados Kelvin (°K).

Temporizador (relevador de tiempo). Dispositivo para la generación de inter-valos de tiempo.

Termistor. Sensor que cambia su resistencia con la variación de la temperatura.

Termopar. Sensor que convierte directamente un cambio de temperatura enun cambio de tensión.

Termostato. Captador binario de temperatura.

Transductor. Sensor al que se le adjunta un circuito de acondicionamiento dela señal.


U

Unidad manejadora de aire. Sistema de ventiladores utilizados en la calefac-ción, ventilación y sistemas de aire para acondicionar espacios. La unidadconsiste en un ventilador que mueve el aire a través de serpentines fríoso calientes y humidificadores, mediante ductos dentro de una o máshabitaciones.

V

Válvula de flotador. Es una válvula para líquido activada con un brazo y unflotador, con el cual en forma mecánica controla la operación de apertu-ra o cierre de la válvula (operación mecánica).

Válvula solenoide o electroválvula. Es una válvula para líquido activada pormedio de un solenoide, el cual al magnetizarse abre o cierra la válvula.

Variable binaria. Variable que sólo puede tomar dos valores, cierto/falso(sí/no).

Vida promedio (vida útil promedio de una lámpara). Este término se refiere ose aplica al punto en que 50% de las lámparas todavía están operando.


BlancaPág.320

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SQUARED, 2002, Productos de distribución y control.


Impreso en los Talleres Gráficos de la

Dirección de Publicaciones

del Instituto Politécnico Nacional

Tresguerras 27, Centro Histórico, México, DF

Mayo de 2006. Edición: 1000 ejemplares.

CUIDADO EDITORIAL: Ing. Rubén Ortiz Yánez

DISEÑO DE PORTADA: Gerardo López Padilla

FORMACIÓN: Guadalupe Villa Ramírez

Karla Ivette Robles Balderas

PROCESOS EDITORIALES: Manuel Toral Azuela

DIVISIÓN EDITORIAL: Jesús Espinosa Morales

DIRECTOR: Arturo Salcido Beltrán

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