INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA TESIS “AUTOMATIZACION DE SISTEMA DE ILUMINACION, AIRE ACONDICIONADO Y SEGURIDAD EN LA DIRECCION GENERAL DE TELEVISION EDUCATIVA” QUE PARA OBTENER EL TITULO DE: “INGENIERO EN CONTROL Y AUTOMATIZACION” PRESENTAN PERLA IRIS SALAZAR GONZALEZ NANCY NOHEMI GAYTAN GALLARDO VICTOR HUGO LOPEZ CARRILLO ASESORES ING. ENRIQUE LOPEZ SANTINI M. EN C. RICARDO NAVARRO SOTO MEXICO, D.F., DICIEMBRE 2011
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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y
ELECTRICA
TESIS
“AUTOMATIZACION DE SISTEMA DE ILUMINACION, AIRE
ACONDICIONADO Y SEGURIDAD EN LA DIRECCION
GENERAL DE TELEVISION EDUCATIVA”
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:
“INGENIERO EN CONTROL Y AUTOMATIZACION”
PRESENTAN
PERLA IRIS SALAZAR GONZALEZ
NANCY NOHEMI GAYTAN GALLARDO
VICTOR HUGO LOPEZ CARRILLO
ASESORES
ING. ENRIQUE LOPEZ SANTINI
M. EN C. RICARDO NAVARRO SOTO
MEXICO, D.F., DICIEMBRE 2011
AUTOMATIZACION DE SISTEMA DE ILUMINACION, AIRE ACONDICIONADO Y SEGURIDAD EN LA DIRECCION GENERAL DE TELEVISION EDUCATIVA.
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ÍNDICE PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA I
OBJETIVO II
JUSTIFICACIÓN III
INTRODUCCION IV
CAPITULO 1.- ANTECEDENTES 1
1.1.- INTRODUCCION A LA AUTOMATIZACION DE EDIFICIOS 1
1.1.1.- EDIFICIO AUTOMATIZADO 1
1.1.2.- EDIFICIO DOMOTICO 2
1.1.3.- EDIFICIO INMOTICO 3
1.1.4.- EDIFICIO INTELIGENTE 3
1.1.5.- LOS DISPOSITIVOS PARA AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL 5
1.2.- SERVICIOS A GESTIONAR EN LA AUTOMATIZACION DE EDIFICIOS 6
1.2.1.- CONTROL Y REGULARIZACION DE LA ILUMINACION 6
1.2.1.1.- SITEMAS DE CONTROL AUTOMATICOS DE ILUMINACION 8
1.2.1.2.- ELEMENTOS DEL SISTEMA AUTOMÁTICO DE CONTROL DE
ILUMINACIÓN 9
1.2.1.3.- SALIDA A INTERRUPTORES 10
1.2.1.4.- SALIDA A ATENUADORE 10
1.2.1.5.- SENSORES 11
1.2.1.6.- CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA DE CONTROL 17
1.2.2.- REGULACION DE TEMPERATURA 19
1.2.2.1.- CALEFACCION 19
1.2.2.2.- SISTEMAS DE CLIMATIZACION 20
1.2.3.- SISTEMAS DE SEGURIDAD 24
1.2.3.1.- TIPOS DE SISTEMAS DE SEGURIDAD 26
1.2.3.2.- SISTEMAS DE ALARMA 29
1.2.3.3.- TIPOS DE SEÑALES AUDIBLES 30
1.2.3.4 RECOMENDACIONES DE SELECCIÓN DE ALARMAS 32
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CAPITULO 2.- DESARROLLO DEL PROYECTO 33
2.1.- LOCALIZACION 33
2.2.- UBICACIÓN 35
2.3.- DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO GENERAL 36
2.4.- SISTEMA DE ILUMINACION 37
2.4.1.- DESCRIPCION DEL PROCESO 47
2.4.2.- SELECCIÓN DE EQUIPO 49
2.4.3.- PROGRAMACION DEL PLC 56
2.5.-SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO 61
2.5.1.- ESTRATEGIA DE CONTROL 62
2.5.2.- AUTOMATIZACION Y CONTROL 64
2.5.3.-SELECCIÓN DE COMPONENTES PARA CONTROL Y
AUTOMATIZACION 68
2.6.- SISTEMA DE SEGURIDAD 69
2.6.1.- SISTEMA DE CONTROL DE ACCESOS 69
2.6.1.1.- ESTRATEGIA DE CONTROL 69
2.6.1.2.- EQUIPO A UTILIZAR 71
2.6.2.- SISTEMA DE DETECCION DE HUMO 73
2.6.2.1.- ESTRATEGIA DE CONTROL 73
2.6.2.2.- PROGRAMACION DE PLC 75
2.6.2.3.- EQUIPO A UTILIZAR 76
2.6.2.3.1.- DETECTOR DE HUMO 76
2.6.2.3.2.- BOCINAS 79
2.6.2.3.3.- ESTROBO 79
2.6.3.- SISTEMA DE CIRCUITO CERRADO DE TELEVISION (CCTV 80
2.6.3.1.- EQUIPO A UTILIZAR 83
2.7.- SELECCIÓN DE PLC 85
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CAPITULO 3.- ANALISIS DE COSTOS 90
CAPITULO 4.- IMPACTO AMBIENTAL 99
4.1.- MEDIO AMBIENTE 99
4.2.- CONTAMINACION AMBIENTAL 99
4.3.- PERTURBACIONES AMBIENTALES 100
4.4.- NECESIDAD DE CONSERVAR EL MEDIO AMBIENTE 100
4.5.- CONSECUENCIA SOBRE LA SALUD 100
4.6.- CONSECUENCIAS SOBRE EL CONFORT 101
4.7.- IMPACTO AMBIENTAL EN LA IMPLEMENTACION DEL PROYECTO 101
CONCLUCIONES 104
ANEXOS 105
GLOSARIO 151
BIBLIOGRAFIA 152
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ÍNDICE DE FIGURAS FIGURA 1. Sistema Automático de Control de una Lámpara de Descarga. 9
FIGURA 2. Diagrama de carga de Iluminación en una oficina típica. 15
FIGURA 3. Refrigeración por compresión. 20
FIGURA 4. Refrigeración por absorción 21
FIGURA 5. Bocinas. 30
FIGURA 6. Sirena. 30
FIGURA 7. Campanilla. 31
FIGURA 8. Sirena 32
FIGURA 9. Mapa de la republica mexicana. 33
FIGURA 10. Mapa Del Distrito Federal. 34
FIGURA 11. Mapa De Ubicación. 35
FIGURA 12. Diagrama De Proceso General 36
FIGURA 13. Ejemplo para obtener las dimensiones de un local. 41
FIGURA 14. Diagrama de flujo del sistema de iluminación. 48
FIGURA 15. Sensibilidad de sensor PIR. 49
FIGURA 16. Detección de sensor ultrasónico. 50
FIGURA 17. Detección de sensor múltiples tecnologías. 51
FIGURA 18. Sensores de ocupación de múltiples tecnologías 52
LEVITON OSW12-MOW y campo de visión.
FIGURA 19. Sensor de ocupación de múltiples tecnologías 53
LEVITON OSC10-MOW y campo de visión.
FIGURA 20. Sensor de ocupación infrarrojos LEVITON ODCOS-I1W 55
y campo de visión.
FIGURA 21. Datos del sistema del PLC. 57
FIGURA 22.1 Programación de PLC para Sistema de Iluminación. 58
FIGURA 22.2 Programación de PLC para Sistema de Iluminación. 59
FIGURA 23. Entradas y salidas de PLC. 60
FIGURA 24. Diagrama de flujo del sistema de aire acondicionado. 63
FIGURA 25. Proceso de aire acondicionado 64
FIGURA 26. Compresor de aire acondicionado Emerson 64
FIGURA 27. PLC SIEMENS S7300 66
FIGURA 28. Programación de PLC. 66
FIGURA 29. Rango de encendido de equipo de aire acondicionado. 67
FIGURA 30. Rango de apagado de equipo de aire acondicionado. 67
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FIGURA 31. Sensor de temperatura (VAISALA HUMICAP® HMW60). 68
FIGURA 32. Diagrama de flujo del sistema de control de acceso. 70
FIGURA 33. Controlador de acceso. 71
FIGURA 34. Diagrama de flujo del sistema de detección de incendio 74
FIGURA 35. Programación de PLC Sistema de Detección de Incendios. 75
FIGURA 36. Detector de humo iónico ajustable Modelo di-6. 76
FIGURA 37. Bocina roja de 84 db. Modelo U7SG67 79
FIGURA 38. Estrobo color rojo (tane) .Modelo MNSTRR. 79
FIGURA 39. Diagrama de flujo del sistema de circuito cerrado de televisión (CCTV). 82
FIGURA 40. Cámara minidomo modelo IS150DNV9 83
FIGURA 41. Cámara fija modelo ES31C22-2W marca pelco 83
FIGURA 42. Monitor plano de 19", alta resolución, modelo PMCL319 84
FIGURA 43. CPU y datos técnicos (6ES7 314-1AG13-0AB0) 87
FIGURA 44. Fuente de alimentación y datos técnicos (6ES7 307-1BA00-0AA0) 88
FIGURA 45. Modulo digital de entradas y datos técnicos (6ES7 321-1BP00-0AA0) 88
FIGURA 46. Modulo digital de salidas y datos técnicos (6ES7 322-1BP00-0AA0) 88
FIGURA 47. Modulo analógico de entradas y datos técnicos (6ES7 331-7KF02-0AB0) 89
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ÍNDICE DE TABLAS TABLA 1. Derroche por factor ocupacional. 12
TABLA 2. Niveles de iluminación por área de trabajo. 40
TABLA 3. Valoración de deslumbramiento. 43
TABLA 4. Distribución de luminarias en el edificio. 46
TABLA 5. Sensores por área. 56
TABLA 6. Numero de sensores por área. 65
TABLA 7. Numero de entradas y salidas a controlar. 86
TABLA 8. Número de entradas y salidas por sistema. 86
TABLA 9. Costos de sensores del sistema de iluminación. 91
TABLA 10. Costo de Accesorio del sistema de iluminación. 92
TABLA 11. Costos de sistema de aire acondicionado. 92
TABLA 12. Costos de sistema de detección de incendio. 93
TABLA 13. Costos de sistema de circuito cerrado de televisión. 94
TABLA 14. Costos de sistema de control de acceso. 95
TABLA 15. Costos de PLC por modulo. 96
TABLA 16. Costo total generado por los sistemas a controlar. 97
TABLA 17. Costos por diseño del proyecto. 98
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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL I
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
“SOLUCIONES AUTOMATICAS”
La Dirección General de Televisión Educativa (DGTVE) requiere que
en su edificio se gestione los sistemas de iluminación, el aire acondicionado
y la seguridad.
En cuanto a la iluminación y aire acondicionado solo se solicita una
automatización y control, para evitar el gasto energético y los elevados
costos del consumo de servicio así como la contaminación.
El sistema de seguridad se propone completamente y consta de 3
acciones que son: control de acceso, circuito cerrado de televisión y
detección de incendios, esto para el control de quien ingresa al edificio,
ubicación durante su estancia y evitar siniestro, respectivamente.
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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL II
OBJETIVO
Automatizar los sistemas de iluminación, aire acondicionado y
seguridad mediante un Controlador Lógico Programable (PLC) para ofrecer
un lugar seguro y con confort y así poder conseguir un nivel de
estandarización. Satisfaciendo las necesidades presentes y futuras de los
ocupantes del edificio y con todo esto logrando la estimulación en el
trabajador.
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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL III
JUSTIFICACION
Debido a las problemáticas detectadas en la Dirección General de
Televisión Educativa (DGTVE) perteneciente a la secretaria de educación
publica, que son la falta de sistemas de seguridad y control de personal y
falta de confort para sus Instalaciones, y aunado a esto podemos realizar una
disminución considerable en el consumo de energía.
Estos sistemas que se van a implementar por medio de un control con
PLC, nos van ayudar a tener un mayor control de la seguridad tanto como
de los empleados y a su vez con la automatización de el sistema de luz
vamos a obtener un ahorro mucho mayor del que ya existía con sus
lámparas fluorescentes que era de un 50% del promedio normal ahora
realizando esto se va a obtener un 80% de ahorro energético lo cual se vera
reflejado monetariamente para la empresa y aunado con el confort que estos
sistemas van a brindar a todo el personal y su trabajo será mas productivo
para la empresa.
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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL IV
INTRODUCCIÓN
Históricamente el hombre ha construido edificios para crear un entorno
controlado para poder vivir y para poder trabajar. Pero a lo largo de las
últimas décadas han cambiado las prioridades en el diseño y la organización
de edificios, especialmente en el caso de las oficinas.
En el capitulo uno se ase mención de los diferentes conceptos aplicados
a edificios, lo que es un edificio automatizado que se caracteriza por tener
algún tipo de automatismo, el edificio domotico encaminado a la
automatización de casas orientado a la calidad de vida, edificio inmotico a
diferencia del domotico este se emplea para la automatización de edificios
mas grandes como hoteles, museos o bancos, y el edificio inteligente el cual
debe ser un edificio domotico o inmotico que además presente alguna
característica que se pueda considerar como inteligente como por ejemplo: el
manejo inteligente de la información, la integración con el medio ambiente, la
facilidad con la interacción con los habitantes y anticiparse con sus
necesidades, etc. Dentro del mismo capitulo se indica los servicios a
gestionar en la automatización del edificio, lo que es el sistema de
iluminación, el sistema de aire acondicionado y el sistema de seguridad, así
como las características y tipo de elementos de los cuales se constituye cada
uno de los sistemas.
El capitulo dos es el desarrollo del proyecto, se señala la ubicación y
localización del edifico a automatizar, se realiza el desglose de cada uno de
los sistemas asiendo mención de la propuesta de control para cada uno de
los sistemas a gestionar mediante PLC, se delimitan los sistemas a sistema
de iluminación, sistema de aire acondicionado y sistema de seguridad este
se divide en tres subsistemas control de acceso, circuito cerrado de televisión
y detección de incendio. El edificio para el cual se hace la propuesta cuenta
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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL V
con la instalación eléctrica completa y se encuentra diseñado de una forma
tradicional, es decir, se tienen apagadores para encender las luminarias de
las oficinas, cuenta con aire acondicionado, se encuentra vigilado por
personal de seguridad, y no cuenta con alarmas para incendio.
Para el sistema de iluminación se ase la propuesta de encendido
automático, realizando el control con PLC, mediante sensores de presencia
ubicados en todo el edificio (oficinas, recepción, pasillos, baños, escaleras),
se menciona los tipos de sensores empleados para la activación de las
lámparas, se realiza el programa correspondiente para el funcionamiento del
sistema.
En el sistema de aire acondicionado, se hace la propuesta de control
para la regulación del aire, con sensores de temperatura mediante el PLC,
realizando la programación correspondiente para el trabajo adecuado del
sistema.
Dentro del sistema de seguridad del edificio, para el control de acceso
considerando que el edificio cuenta con un acceso principal y uno posterior,
se propone tenerlo controlado mediante lectoras de tarjetas magnéticas las
cuales cuentan con información de cada uno de los empleados del edificio,
estas tarjetas serán únicas e intransferibles y también se contara con
tarjetas para visitantes las cuales les serán entregadas a cambio de una
identificación, con esto se podrá llevar un control de todas las personas que
entran y salen del edificio, horarios y fechas que serán registrados y podrán
ser visualizados en el cuarto de control principal, así como también se
propone un Sistema Cerrado de Televisión (CCTV) para tener vigilada la
entrada e interiores del edificio, estos sistemas son independientes al PLC.
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Igualmente se plantea un sistema de detección de incendio el cual
estará integrado por sensores de humo que al activarse mandaran señal a
las alarmas sonoras dentro de la instalación mediante PLC. Se elige sistema
de detección en lugar de un sistema de acciones correctivas ya que son
oficinas que en su mayoría cuentan con equipo de cómputo y que podrían
resultar dañadas mediante estas acciones, solo se utilizara la detección
inmediata para así poder elegir la forma más adecuada de acabar con el
posible conato de incendio.
En este mismo capitulo se realiza la selección del PLC (PLC de la
familia SIMATIC S7-300 de la Marca Siemens) tomando en cuenta, el
numero de entradas y salidas que se van a controlar por sistema, los costos
de PLC que cubran con las necesidades requeridas, la capacidad de la
memoria del programa, tiempos de ejecución del programa, en el caso de la
iluminación que cuente con reloj en tiempo real para la programación de
horarios de encendido y apagado.
El capitulo tres es análisis de costos, en el cual se ase mención del
costo de cada uno de los elementos requeridos para la automatización de
cada uno de los sistemas a controlar, tales como PLC, sensores, cámaras,
así como costos por ingeniería y diseño. Dentro de lo que es el capitulo
cuatro de impacto ambiental, se ase mención de las repercusiones
ambientales que genera el presente proyecto.
AUTOMATIZACION DE SISTEMA DE ILUMINACION, AIRE ACONDICIONADO Y SEGURIDAD EN LA DIRECCION GENERAL DE TELEVISION EDUCATIVA.
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CAPITULO 1.- ANTECEDENTES
1.1 INTRODUCCION A LA AUTOMATIZACION DE
EDIFICIOS
La automatización de grandes edificios y viviendas, inmótica y
domótica, es uno de los campos con más perspectivas y proyección de los
últimos años, propiciado por el gigantesco avance que a lo largo de varias
décadas llevan experimentando las tecnologías de la información y de la
comunicación, popularmente conocidas por Tecnologías de la Información y
las Comunicaciones (TIC).
Antes de realizar cualquier tipo de instalación, debemos saber que
tecnología es la ideal para implementar en un edificio.
1.1.1 EDIFICIO AUTOMATIZADO
Edificio automatizado es un término clásico utilizado para referirse a
un edificio o vivienda que tiene algún tipo de automatismo. De forma que,
ante una solicitud prevista, da una respuesta adecuada dentro de una gama
acotada y ordenada al mecanismo correspondiente para que actué en
consecuencia. Incluye tres áreas: confort, ahorro energético y seguridad.
Surge de la aplicación directa de la automatización, que comenzó en el siglo
XIX, con el desarrollo industrial, que permitía controlar y establecer
secuencialmente los procesos productivos. De hecho, los primeros sistemas
de control aplicados a edificios fueron los mismos autómatas que se
aplicaban en la industria.
En los edificios las primeras funciones que se controlaban eran el
clima, para lograr un grado de confort y el control energético, para conseguir
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un óptimo consumo. Posteriormente se comenzó a controlar otras funciones
como el grado de humedad, la presión, el caudal del aire, etc. Además el
desarrollo de la electrónica permitió un control descentralizado de estos
procesos, y finalmente la informática permitió una gestión del edificio en su
control y centralización.
Los ejemplos mas típicos de edificios automatizados son los grandes
centros comerciales, los edificios de oficinas y bancos, a los cuales desde
hace años se han ido añadiendo servicios: las escaleras mecánicas, la
calefacción centralizada, control de iluminación, detectores de humo y
antirrobo, etc.
1.1.2 EDIFICIO DOMOTICO
El término demótica es ampliamente utilizado en la actualidad, aunque
a veces de forma incorrecta, ya que se usa casi siempre para indicar
cualquier tipo de automatización. La palabra domótica, proviene de la palabra
“domo” etimológicamente proviene del latín domus que significa casa, y el
sufijo “tica” proviene de la palabra automática, aunque algunos autores
también diferencian entre “tic” de tecnologías de la información y de la
comunicación, y “a” de automatización. Este término proviene de la palabra
francesa “domotique” que se define como “el concepto de vivienda que
integra todos los automatismos en materia de seguridad, gestión de la
energía, comunicación, etc.
Es decir el objetivo es asegurar al usuario de la vivienda un aumento
del confort, de la seguridad, del ahorro energético y de las facilidades de la
comunicación. Por lo que domotica se refiere al conjunto de técnicas
utilizadas para la automatización de la gestión y la información de las
viviendas unifamiliares.
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1.1.3 EDIFICIO INMOTICO
Es un término algo desconocido que se refiere a la gestión técnica de
edificios, y por tanto esta orientado a grandes edificios: hoteles,
ayuntamientos, bloques de pisos, museos, oficinas, bancos, etc. A diferencia
de la domotica, mas orientada a casas unifamiliares, la inmotica abarca
edificios mas grandes, con distintos fines específicos y orientados no solo a
la calidad de vida, sino a la calidad del trabajo. Por lo tanto la parte mas
importante es determinar que funciones se desea gestionar
automáticamente, cuando y como. Para ello se emplearan las mismas
técnicas de automatización de la domotica pero particularizadas a los
sistemas de automatización que se desea incorporar. Por ejemplo en un
museo arqueológico puede automatizar la humedad de ambiente en las
distintas salas y vitrinas, lo que es poco habitual en una vivienda normal.
La inmotica se define como la incorporación al equipamiento de
edificios singulares o privilegiados, comprendidos en el mercado terciario e
industrial, de sistemas de gestión técnica automatizada de las instalaciones.
1.1.4 EDIFICIOS INTELIGENTES
El término de edificios inteligentes es muy utilizado en la actualidad,
aunque el calificativo de inteligente puede ser pretencioso. Fue en foros
informáticos donde se comenzó a utilizarse a sistemas con capacidad de
procesar datos y conseguir un comportamiento similar al humano. De esta
manera en principio se podría entender por edificio inteligente un edificio
domotizado al que se le incorpora inteligencia artificial para simplificar el
mantenimiento, hacerlo tolerante a fallos, etc. Pero el termino inteligente es
muy amplio y se puede referir a muchos otros aspectos del edificio, como la
interacción con el usuario (ambiente inteligente) y la interacción con el medio
AUTOMATIZACION DE SISTEMA DE ILUMINACION, AIRE ACONDICIONADO Y SEGURIDAD EN LA DIRECCION GENERAL DE TELEVISION EDUCATIVA.
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ambiente (edificio sostenible y ecológico), etc. Por lo tanto, un edificio
inteligente debe ser un edificio domotico o inmotico que además presente
alguna característica que se pueda considerar como inteligente como por
ejemplo: el manejo inteligente de la información, la integración con el medio
ambiente, la facilidad con la interacción con los habitantes y anticiparse con
sus necesidades, etc.
• Inteligencia Artificial. Para que un edificio pueda considerarse
inteligente, no solo ha de incorporar elementos o sistemas basados en
las nuevas tecnologías de la información y la comunicación, si no que
debe utilizarlos de forma inteligente para optimizar el control y
automatización del edificio. Esta inteligencia se refiere a la simulación
de comportamientos inteligentes mediante técnicas de inteligencia
artificial, como por ejemplo, los sistemas expertos, redes neuronales,
algoritmos evolutivos, etc., que permite que el sistema inmotico o
domotico pueda responder automáticamente y una forma optima ante
diferentes situaciones diarias sin la necesidad de una orden directa del
usuario.
• Ambiente Inteligente. Aunque este concepto se podría integrar dentro
de la inteligencia artificial, se ha diferenciado debido a sus
características particulares. El ambiente inteligente esta formado por
una concentración de nuevos conceptos, como la computación ubicua,
la computación móvil o sin cables, el reconocimiento y adaptación de
usuarios, los interfaces de usuario y de la información multimodales,
etc. Un ambiente inteligente es un entorno en donde los usuarios
interactúan de forma transparente con multitud de dispositivos
conectados entre si, en un sentido sociológico de relación de tareas.
Este concepto de ambiente inteligente esta relacionado con la idea de
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sociedad de la información donde se facilita el uso eficiente de los
servicios y las interacciones naturales con el ser humano.
• Medio Ambiente. La conservación del medio ambiente es un aspecto
muy de actualidad que también se empieza a tener en cuenta con la
construcción de los edificios. Tanto es así que también se ha
empezado a denominar edificios inteligentes a aquellos que integran
tanto en su exterior como su interior a su medioambiente para producir
el mínimo impacto y aprovechar todos los sistemas pasivos de
climatización, ventilación e iluminación de forma natural y/o
complementarlos con sistemas electromecánicos eficientes. Este tipo
de edificios desde un punto de vista medio ambiental se han
denominado edificios ecológicos, edificios sostenibles, etc.
Hay que diferenciar claramente entre edificios inteligentes, domotica e
inmotica, ya que tienden a utilizarse indistintamente. Los términos domotica e
inmotica pueden incluirse dentro del de edificios inteligentes, pero estos
pueden además tener en cuenta mas factores además de la automatización
del edificio, como la ecología, la inteligencia artificial, etc. En cambio, los
edificios que solo poseen instalaciones como climatización, seguridad,
ascensores, etc. No son inteligentes sino solo automatizados.
1.1.5 LOS DISPOSITIVOS PARA AUTOMATIZACIÓN Y CONTRO L
Los dispositivos que se deben instalar en los nuevos edificios para
posibilitar su automatizaron y control son, básicamente, los siguientes:
• El sistema (o sistemas) de control centralizado. Es el dispositivo
encargado de controlar los dispositivos destinados a la automatización
AUTOMATIZACION DE SISTEMA DE ILUMINACION, AIRE ACONDICIONADO Y SEGURIDAD EN LA DIRECCION GENERAL DE TELEVISION EDUCATIVA.
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del edificio, según los parámetros de actuación establecidos por los
usuarios.
• Los sensores. Son los dispositivos encargados de recoger la
información de los diferentes parámetros a controlar (la temperatura
ambiente, la existencia de un escape de agua o gas, la presencia de
un intruso, etc.) y enviársela al sistema de control centralizado para
que ejecute automática las tareas programadas. Los hay de diversos
circuitos emisores de mensajes por síntesis de voz) u ópticos (pilotos,
bombillas, luces de destellos).
A distancia: Vía teléfono, vía radio, ultrasonidos.
Especiales: Como cámaras de circuito cerrado, cámaras fotográficas.
• Elementos de Actuación: Se encargan de realizar acciones para
proteger a las personas o al edificio como: cerrar válvulas del gas,
cortar la energía, cortar el paso del agua, cortar el aire acondicionado,
activar el circuito contraincendios, abrir puertas y ventanas, etc.
1.2.3.1 TIPOS DE SISTEMAS DE SEGURIDAD
Sistemas de Alarmas Técnicas: Se activan cuando se produce una
variación de un parámetro físico o químico en el medio. Sirven para detectar
incendios, inundaciones, escape de gas, etc. Cada sensor se asocia con un
actuador que puede disminuir el efecto de la alarma. Se dispone de salidas
acústicas, luminosas y telefónicas para avisar al usuario de la existencia de
la alarma.
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Sistemas Antirrobo: Se encargan de impedir la entrada de personas
ajenas al edificio o vivienda y de disuadirlas en sus intentos. Utilizan
detectores de presencia, sensores de rotura de cristales, etc. y simuladores
de presencia que encienden luces y abren y cierran puertas.
Sistemas de alarma medicas: Controlan parámetros biológicos
como: presión arterial, azúcar en la sangre, etc. Disponen de sensores en el
cuerpo y emisores de señales de alarma local o remota por modem.
Sistemas de control de acceso: Permiten controlar el paso de
personas mediante detectores de metales, barreras infrarrojas, etc. Incluso
identifican a las personas que entran y salen mediante tarjetas magnéticas
de identificación, llaves codificadas, teclado con clave de apertura, lector de
huellas dactilares, pupilas, activación por voz, o cualquier otra señal
biométrica. También se puede hacer una identificación manual mediante
video portero con una pequeña cámara, un cable de video y una pantalla.
La función principal de un Sistema de Control de Acceso (SCA) es
controlar el acceso a áreas restringidas, y evitar así que personas no
autorizadas o indeseables tengan acceso a la empresa. Además de esta
función principal, un SCA se puede usar para controlar la asistencia del
personal y tener un control histórico de entradas de personas a todas las
áreas (buscar sospechosos en caso de algún incidente).
Se trabaja en zonas que pueden ser departamentos, zonas, puertas
independientes, estacionamientos, ascensores etc. La idea es que cada
persona tenga predeterminada su permiso de acceso a áreas predefinidas.
Los sistemas trabajan en red para que todas las filiales de una empresa
estén conectadas a un sistema central, y se maneja el acceso a nivel
centralizado.
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Componentes de un Sistema de Control de Acceso:
• Software – Programa para configuración de accesos y preparación de
reportes etc.
• Controladoras – Tarjetas electrónicas que manejan el sistema físico.
Contiene información de accesos permitidos, historia de entradas, etc.
Las controladoras manejan a su vez: lectoras, cerraduras, botones,
sirenas, luces, etc.
• Lectoras – Componentes de "interfaz" con el usuario. Puede ser de
PIN, tarjetas de proximidad, banda magnética, código de barra,
biométricos, control remoto, etc.
• Cerraduras – Que físicamente controlan las puertas. Pueden ser
electromagnéticas, hembrillas eléctricas etc.
• Bases de cerraduras - para asegurar una fijación segura
• Torniquetes
• Barreras de estacionamiento
• Sensores - sensores magnéticos de puertas, detectores de
movimiento, etc.
• Estación Manual de Puerta (Botón de apertura en caso de
emergencia)
• Botones de Apertura de Puerta
• Alarmas – Sirenas, buzzers, luces etc.
• Control de Ascensores
• Fuentes de Poder
• Baterías
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1.2.3.2 SISTEMAS DE ALARMA
Los sistemas de alarmas están constituidos por instalaciones
destinadas a avisar al personal en caso de siniestro. Toda escuela, hospital,
jardín infante, casa de anciano, edificios, oficinas, hotel, fábrica,
departamento; deben contar con una protección adecuada.
Las alarmas pueden ser:
• Alarmas manuales: consta de estaciones de aviso distribuidas por
toda la fábrica. Estas estaciones consisten en llaves o timbres cuyo
accionamiento hace sonar la alarma. Con el objetivo de impedir que
alguien las oprima inadvertidamente están protegidas por vidrios.
Deben estar colocadas al alcance de los operarios de manera que no
sean necesarios a estos recorrer más de 30 metros para encontrar
una.
• Alarmas automáticas: estas pueden accionarse por dos mecanismos.
Uno es un detector que indican un aumento de la temperatura
ambiente sobre un cierto límite: tipo de temperatura fija. Y el otro es un
detector sensible a una variedad brusca de la temperatura ambiental:
tipo de rapidez de aumento.
Existen diversos tipos de señales: auditivas ó luminosas; ambas deben
ser seguras, ser características, y llegar a todos los operarios. Estar
combinadas con una llamada de auxilio a los bomberos con el objeto de
asegurar su funcionamiento a los sistemas de alarma debe estar alimentados
eléctricamente por fuentes de energía independiente de las maquinarias o el
alumbrado. La sirena de alarma debe ser característica de incendio sin lugar
a dudas o confusiones. Debe ser audible para todos los operarios y en todos
los rincones de las fábricas (talleres, comedores, vestuarios, baños,
depósitos, etc.)
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1.2.3.3 TIPOS DE SEÑALES AUDIBLES
Existen varios tipos de señales audibles que se pueden aplicar según
los requisitos de distintas plantas ó sistemas de señales.
Bocinas (figura 5): es casi el aparato más usado. Emite tonos claros,
definidos, elevados y agudos. Su gran escala de volúmenes les permite una
aplicación infinita en las instituciones comerciales e industriales.
Normalmente se emplean para señales de alarma, de iniciación ó término
de la jornada y para un código general de trabajo de compaginación. Los hay
para montaje convencional ó desmontables; para el interior o al aire libre;
operado por aire, electricidad ó manualmente.
FIGURA 5. Bocinas.
Sirenas (figura 6): son las más poderosas y llamativas de todas las
señales, por lo que se emplean en ambulancias, camiones de bombero,
policía, etc. Su radio de alcance es mayor (un kilómetro en condiciones
favorables) y sus tonos elevados horadan prácticamente cualquier otro
sonido exterior. Convenientemente para las señales de emergencia, de
comienzo y fin de jornadas en las fábricas, fundiciones, aeropuertos, etc.
FIGURA 6. Sirena.
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Campanillas (figura 7): sin duda alguno es la más versátil de las
señales. Se prestan para cualquier tipo de señal concebible los modelos
grandes se emplean para alarma contra ladrones o incendio, para
compaginación de códigos y señales de horario. El tono varía del moderado y
apacible hasta la estridente insistencia. Disponibles con soportes
convencionales o intercambiadores; de campaneo continuo por vibración o
de golpes individuales.
FIGURA 7. Campanilla.
Zumbadores: hay muchos problemas de señales que solo un
zumbador o “abejorro” pueden resolver. Son populares para las señales en
general, sobre todo para las alarmas en los edificios públicos, hospitales,
escuelas y otros sitios donde la señal es más estridente no conviene. En las
industrias, oficinas y edificios comerciales se emplean para señales de
compaginación.
Carillón: son de sonido agradable, sin embargo muy efectivos en las
prácticas. Los carillones se recomiendan para las plantas de un nivel de
ruidos moderados, tales como bancos, tiendas de comercios, hospitales y
oficinas en general. De volumen audible, sus tonos musicales y maduros les
hacen tolerables.
Anunciadores (sirena figura 8): en realidad estos son anunciadores
visuales antes que señales sonoras. En la industria se emplean para localizar
un punto crítico (recalentamiento de un cojinete) en una máquina automática
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o que se opera por baterías. Estas señales visuales, que se combina con
otras sonoras, se expenden varios tamaños y tipos.
FIGURA 8. Sirena
1.2.3.4 RECOMENDACIONES DE SELECCIÓN DE ALARMAS
Para elegir una señal se tiene en cuenta:
• En grandes áreas antes que una sola señal ruidosa se emplean varias
de menor volumen pero espaciadas.
• Elija una señal de tono que llame la atención sin perturbar.
• La señal debe tener un volumen superior a los demás ruidos y ser
distinta de estos.
• Elija una señal adecuada al sitio.
• Utilice una señal de tonos claros, resonantes y agradables para las
señales de horario y compaginación; de tonalidad estridente para las
señales de alarma o de emergencia.
• Las instalaciones al aire libre tiene dificultad al no tener paredes,
techos, produciendo que los árboles absorban el sonido y los edificios
o calles distorsionen las señales, no pudiendo reflejar el sonido. Para
esto se recomienda las señales más poderosas, espaciadas a
distancias considerables.
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CAPITULO 2.- DESARROLLO DEL PROYECTO
2.1 LOCALIZACION DEL PROYECTO
El edificio al cual se detectaron los problemas para la aplicación y
desarrollo del proyecto lleva como nombre Dirección General de Televisión
Educativa (DGTVE) que a su vez pertenece a la Secretaria de Educación
Publica, se localiza en la República México (figura 9) la cual cuenta con una
extensión territorial de 1’964,375 Km². Limita al norte con los Estados Unidos
de América, al sureste con Guatemala y Belice, al este con el Golfo de
México y el Mar Caribe, y al oeste con el Océano Pacífico. En extensión
territorial ocupa la quinta posición en América, y la decimocuarta a nivel
mundial. Cuenta con 112 millones 336 mil 538 habitantes, las entidades con
mayor número de habitantes son: estado de México (15,175, 862), Distrito
Federal (8, 851,080) y Veracruz de Ignacio de la Llave (7, 643,194), es el
país con la población hispanohablante de mayor tamaño en el mundo.
FIGURA 9. Mapa de la republica mexicana.
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En la República Mexicana, se localiza el Distrito Federal (figura 10)
que es la capital del país conocida como Ciudad de México, es el centro
político y económico, de los Estados Unidos Mexicanos viven mas de 8
millones de personas, tiene una extensión territorial de 1,525 Km² como
límites al Norte, Este y Oeste con Estado de México y al Sur con Morelos, la
Ciudad de México y su área metropolitana ocupan el octavo sitio de las
ciudades más ricas del mundo al tener un Producto Interno Bruto de 390.000
millones. La entidad cuenta con cincuenta y cuatro zonas industriales. El PIB
industrial capitalino representa el 17,7% del total de la producción industrial
de México siendo el principal portador de la nación.
FIGURA 10. Mapa Del Distrito Federal.
Algunos ejemplos de edificaciones automatizadas localizadas dentro
del Distrito Federal, se encuentra el Hospital General Regional No. 1 "Gabriel
Mancera", perteneciente al Instituto Mexicano del Seguro Social (IMSS), se
ubica en la colonia del Valle, en el Distrito Federal. Fue inaugurado a
principios de 1996, el Edificio Cenit Plaza Arquímedes Ubicado en la colonia
Polanco, el edificio fue terminado en 1994. Constituye hoy en día uno de los
ejemplos más sobresalientes dentro de la modalidad de los edificios
inteligentes de la ciudad de México. El World Trade Center (WTC) su sistema
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inteligente agrupa a todos los sistemas e instalaciones del edificio, tales
como el de aire acondicionado, el hidráulico, eléctrico, de seguridad y
protección contra incendio. Dentro del Distrito Federal se localiza en la
Delegación Venustiano Carranza que es una de las 16 delegaciones del
Distrito Federal de México. Se encuentra en la zona centro-oriente de la
Ciudad de México. Colinda al norte con la delegación Gustavo A. Madero, al
poniente con la delegación Cuauhtémoc, al sur con la delegación Iztacalco y
al oriente con el Estado de México. La actividad económica esta
representada por establecimientos comerciales, mostrándose como la
actividad más productiva.
2.2 UBICACIÓN DEL PROYECTO
El edificio se ubica en el Distrito Federal en la Delegación Venustiano
Carranza, en Avenida Circunvalación S/N, Esquina Calle Tabiqueros, Colonia
Morelos. El mapa figura 11 nos muestra la ubicación del edificio.
FIGURA 11. Mapa De Ubicación.
UBICACIÓN
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2.3 DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO GENERAL
El proyecto a desarrollar dentro de las instalaciones del edificio
previamente mencionado consta de los siguientes sistemas a controlar:
Sistema de iluminación, sistema de aire acondicionado y sistema de
seguridad este se divide en tres subsistemas: control de acceso, sistema
cerrado de televisión y detección de incendios.
Previamente se plantea un diagrama general del funcionamiento de la
automatización al edificio, el cual se pretende aplicar, posteriormente se hace
la descripción y funcionamiento por separado de cada uno de los procesos a
gestionar dentro del edifico. El siguiente diagrama nos indica el
funcionamiento general que se pretende desarrollar y aplicar.
FIGURA 12. Diagrama De Proceso General.
INICIO DE PROCESO
SISTEMA DE ILUMINACION
SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO
SISTEMA DE SEGURIDAD
CONTROL DE ACCESO
DETECCION DE
INCENDIOS
CIRCUITO CERRADO DE TELEVISION
REGULACION DE TEMPERATURA
ENCENDIDO Y APAGADO DE ILUMINACION
ACCESO DE TRABAJADOR Y
VISITAS CAMARAS DE SEGURIDAD
PRECENCIA DE HUMO
DETECCION DE PRECENCIA
OFICINAS
ALARMAS
ALARMAS OFICINAS PASILLO BAÑOS
ENTRADA PRINCIPAL
Y POSTERIOR
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2.4 SISTEMA DE ILUMINACION
La iluminación es una de las fuentes de consumo de energía eléctrica
en la mayoría de los edificios. Con la Automatización y Control de la
iluminación se trata de conseguir el máximo confort, con el mínimo consumo
de energía posible.
Los sistemas de iluminación son los principales consumidores de
energía eléctrica ya que en la mayoría de las ocasiones en los edificios
grandes, principalmente los que son empleados para oficinas, dichos
sistemas permanecen activos durante largos periodos de tiempo aunque los
espacios de trabajo se encuentren desocupados o que el nivel de iluminación
natural sea adecuado para realizar actividades, por lo cual se tiene un gran
desperdicio de energía eléctrica.
Como también se sabe la energía luminosa produce además de
iluminación, calor el cual es proporcional al tipo de luminaria empleada, dicho
calor emitido por las lámparas produce también que los sistemas de
acondicionamiento de aire se activen sin que realmente sea necesario.
Ya que la iluminación es un sistema importante a controlar para poder
proporcionar un ahorro de energía eléctrico, actualmente en el edificio
mostrado gráficamente en el plano de iluminación, no se cuenta con ningún
tipo de control para el ahorro de energía por medio de la iluminación, lo que
significa que el sistema de iluminación permanece encendido por largos
periodos de tiempo o que depende del ser humano el que las luces
permanezcan encendidas o apagadas.
El control de la iluminación en un edificio se hace no solo por zonas,
sino también por puntos de luz individual. La forma de encender y apagar la
iluminación puede automatizarse, bajo distintas posibilidades de control, en
función de las necesidades de los usuarios.
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La necesidad de luz se decide a base de:
• La Actividad que se esta realizando; por ejemplo en el salón puede ser
deseable aprovechar toda la potencia de la iluminación al estar
charlando entre amigos, mientras el la misma estancia solo se desea
25% de la capacidad de la misma iluminación al ver una película en la
televisión.
• El individuo que realiza la actividad; distintas personas pueden
necesitar distintas cantidades de luz, dependiendo de por ejemplo la
edad.
• La hora; ya que un pasillo en una casa a lo mejor solo se desea 30%
de la capacidad de la luz durante las horas nocturnas, en comparación
de lo que se necesita durante el día.
Además para muchas tareas hace falta tanto luz general como luz
puntual. Por ejemplo en un espacio de oficina la luz general es suficiente
para zonas de paso, mientras en la mesa es necesario luz puntual para leer
documentos, etc. La iluminación se puede regular de forma automática,
dependiendo de uno, o combinaciones de varios de los siguientes
parámetros:
• Programación horaria (se puede programar el control del apagado,
encendido y regulación de la iluminación con algún dispositivo de
control como PLC, según la hora del día, y el día de la semana).
• Detección de presencia (mediante detectores de presencia se puede
encender o apagar la iluminación).
• Nivel de luminosidad del ambiente, por ejemplo luz del exterior que
llega a través de las ventanas, evitando su encendido innecesario si
entra luz suficiente desde el exterior.
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• Escenarios, activados por el usuario o activado automáticamente por
otros parámetros distintos, que tienen predefinidos distintos
parámetros iluminarías, Modo Televisión, Modo Cena, Modo Noche,
Modo Salir de Casa, etc.
• Regulación manual con interfaces como interruptores, mandos a
distancia o interfaces web, se realiza el encendido manual de la
iluminación.
Uno de los aspectos que intervienen en el ahorro de la energía es la
realización de un cálculo adecuado de luminarias y una buena distribución de
estas para lo cual se emplean normas de niveles de iluminación (LUX)
dependiendo de la tarea a realizar en el local.
Dentro de lo que es la NOM-025-STPS-1999 (Anexo A) propone en la
siguiente tabla 2, los niveles de iluminación requeridos de acuerdo al área de
trabajo.
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TABLA 2. Niveles de iluminación por área de trabajo.
TAREA VISUAL DEL PUESTO DE
TRABAJO
AREA DE TRABAJO
NIVELES MINIMOS DE ILUMINACION
(LUX) En exteriores: distinguir el área de transito,
desplazarse caminando, vigilancia, movimiento de vehículos.
Áreas generales exteriores: patios y estacionamientos.
20
En interiores: distinguir el área de transito,
desplazarse caminando, vigilancia, movimiento de vehículos.
Áreas generales interiores: almacenes de poco movimiento,
pasillos, escaleras, estacionamientos, iluminación de
emergencia.
50
Requerimiento visual simple: inspección visual, recuento de
piezas, trabajo en banco y maquina
Áreas de servicios al personal: almacenaje rudo, recepción y
despacho, casetas de vigilancia
200
Distinción moderada de detalles: ensamble simple, trabajo medio en banco y maquina, inspección simple,
empaque y trabajos de oficina.
Talleres: Área de empaque y ensamble, aulas y oficinas
300
Distinción clara de detalles: acabados delicados, ensamble e inspección difícil, captura y procesamiento de información,
manejo de instrumentos y equipos de laboratorio
Talleres de precisión: salas de computo, áreas de dibujo,
laboratorios
500
Distinción fina de detalles: maquinado de precisión, ensamble de trabajos delicados,
manejo de instrumentos y equipo de recisión, manejo de piezas pequeñas.
Talleres de alta precisión: de pintura
y acabado de superficies, y laboratorios de control de calidad.
750
Alta exactitud en la distinción de detalles: ensamble, proceso
e inspección de piezas pequeñas y complejas y acabado con
pulidos finos
Áreas de proceso: ensamble e
inspección de piezas complejas y acabados con pulido fino.
1000
Alto grado de especialización en la distinción de detalles.
Áreas de procesos de gran
exactitud
2000
La tabla 2 sirve para determinar el número de luminarias para un área,
se requiere conocer las dimensiones del área, la selección de lámparas,
luminarias y balastros, la reflactancia de piso, techo y pared, el factor de
utilización, el factor de depreciación.
Las etapas del método de los lúmenes para calcular el alumbrado de
interiores de locales son:
Identificar las variables, identificar las dimensiones del local, determinar el
nivel de iluminación, obtener reflactancia, obtener factor de utilización, y por
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L
A H
ht
d
H lum
ultimo obtener el factor de depreciación para el cual se requiere realizar los
siguientes cálculos, flujo luminoso de un área, flujo total por luminaria y la
cantidad de luminarias.
Se necesita saber las dimensiones del área de trabajo como son:
L= Largo
A= Ancho
d= Altura hasta el techo
ht= Plano de trabajo
H= Plano útil
En la figura 13 se muestra un ejemplo de cómo se obtienen las
dimensiones de un local, para proceder a realizar los cálculos.
FIGURA 13. Ejemplo para obtener las dimensiones de un local.
Los datos obtenidos anteriormente ayudan a determinar la variable
Factor de Área (K) como se observa en la ecuación:
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De la ecuación se obtienen los valores requeridos para obtener el
valor numérico de la variable K.
El siguiente paso es determinar el nivel de iluminación requerido en el
área de trabajo, de acuerdo con la tabla el nivel de iluminación de oficinas es
de 300 LUX (E= nivel de iluminación). En un proyecto de iluminación es muy
importante evaluar la reflactancia, es decir la reflexión de la luz en el techo,
en las paredes y en el piso. La reflectancia se representa mediante los
números que indican el porcentaje de reflexión en las superficies oscuras,
medias, clara y blanca, 7 ó 70 – blanca,
5 ó 50 – clara, 3 ó 30 – media, 1 ó 10 – oscura.
Con los datos de Factor de Área y la reflactancia es posible determinar
el Factor de Utilización (η) el cual representa el porcentaje del flujo luminoso
por la luminaria. Para encontrar ese valor, es necesario cruzar los valores
encontrados para el factor K y la reflactancia del ambiente. Dichos valores se
encuentran en una tabla proporcionada por el distribuidor de la marca de las
luminarias dicha tabla se presenta a continuación.
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TABLA 3. Valoración de deslumbramiento.
El valor del flujo luminoso útil permitirá conocer la eficiencia del
conjunto: luminaria, lámpara y ambiente. Con el tiempo, las paredes y el
techo se ensuciarán. Los equipamientos de iluminación acumularán polvo.
Las lámparas proporcionarán menor cantidad de luz. Algunos de esos
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factores pueden ser eliminados por medio de un mantenimiento periódico.
Con el cálculo del Método de los Lúmenes es posible suavizar el efecto de
esos factores, adoptando valores ya determinados con anticipación que
prevén esa depreciación. Ese valor es denominado Factor de Depreciación
por lo general se considera un valor de 0.85 para un ambiente normal.
Después de haber considerado los puntos anteriores se procede a
elegir el tipo de luminaria, lámpara y balastro adecuado a la aplicación que se
desee proyectar.
El Flujo Total por Luminaria es otro punto importante para realizar
cálculos de luminarias, el flujo total por luminaria es el flujo luminoso emitido
por la luminaria, teniendo en cuenta el tipo de lámpara y el balastro. El
cálculo del flujo total por luminaria se determina por la ecuación.
Al determinar el flujo luminoso total por luminaria se procede a
determinar el Flujo luminoso total para un área su formula se muestra en la
ecuación.
Para determinar el número necesario de luminarias aplicamos la
ecuación. Donde N es el número total de luminarias
Al obtener el número total de luminarias se continúa con el cálculo de la
distribución de las luminarias para que podamos obtener una iluminación
distribuida correctamente en el área de trabajo.
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Las formulas para la distribución de luminarias son las descritas en las
ecuaciones.
El edifico del proyecto cuenta con instalación eléctrica existente la cual
nos define la ubicación de cada una de las luminarias, es decir que no se
realizaron los cálculos de iluminación, la distribución y ubicación se
encuentra mostrada en el (Plano De Alumbrado) .
En la instalación eléctrica existente el control de la iluminación es
manual por lo cual la mayor parte del tiempo se encuentra encendidas las
luminarias y se hace un gasto de energía eléctrica considerable.
Dichas luminarias se alojan en circuitos derivados los cuales se
encuentran en centros de cargas que están dispuestos en lugares
estratégicos a lo largo de todo el edificio.
Por lo cual se propone un sistema de control que nos permita que las
luces estén encendidas por ciertos horarios y por ocupación de los lugares
de trabajo.
La iluminación se encuentra distribuida en todo el edificio como se
muestra a continuación, indicando el tipo de luminaria y la potencia
consumida por luminaria así como potencia total.
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TABLA 4. Distribución de luminarias en el edificio.
NIVEL
NUMERO DE LUMINARIAS EXISTENTES
MODELO DE LUMINARIAS EXISTENTES
POTENCIA
CONSUMIDA POR CADA LUMINARIA
(W)
POTENCIA
TOTAL CALCULADA
(W)
PLANTA BAJA (RECEPCIÓN)
93
18
12
17
Luminaria
fluorescente RLP-12C marca Teura.
Luminaria tipo MR-16
minirrolita marca Construlita.
Luminaria
fluorescente FIT 2x26 center marca Magg.
Luminaria
fluorescente 30x122x9 tipo CL con malla
antibandalica marca Teura.
64
50
26
64
5760
900
312
1088
PISO 1 DE OFICINAS
261 2
Luminaria
fluorescente RLP-12C marca Teura.
Luminaria
fluorescente 30x122x9 tipo CL con malla
antibandalica marca Teura.
64
64
16704
128
PISO 2 DE OFICINAS
226 3
Luminaria
fluorescente RLP-12C marca Teura.
Luminaria
fluorescente 30x122x9 tipo CL con malla
antibandalica marca Teura.
64
64
14464
192
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2.4.1 DESCRIPCION DEL PROCESO
El sistema de iluminación será controlado de la siguiente forma:
La iluminación de los pasillos, recepción, oficinas y baños se
encenderá de forma automática de acuerdo a:
• Horarios establecidos de oficina, este horario de encendido de las
lámparas estará sujeto a los horarios en que se labore en la oficina.
• La iluminación será controlada de forma automática mediante
sensores de ocupación de acuerdo a si el sistema de iluminación se
encuentre funcionando en horarios de oficina y el sensor de presencia
detecte presencia en el cuarto.
Se tienen que cumplir estas dos condiciones forzosamente, de otra
manera las lámparas no encenderán.
El sistema de iluminación estará determinado por un horario, si se
cumple con dicho horario y existe presencia en las áreas de trabajo se
encenderán las luminarias correspondientes a dicha área, gobernada por el
sensor de ocupación, al dejar de detectar movimiento en el área o al no
cumplirse el horario las luces estarán apagadas y de esa forma realizamos
un ahorro energético considerable.
Lo anterior nos da como resultado un diagrama de flujo el cual se
observa en la figura 14, el diagrama representa las condiciones necesarias
para activar el alumbrado del edificio.
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FIGURA 14. Diagrama de flujo del sistema de iluminación.
SISTEMA DE ILUMINACION
ENCIENDE ILUMINACION
10:00 AM A
22:00 PM
HAY MOVIMIENTO
ENCIENDE SECCION
DE LAMPARAS
FIN DE PROCESO
INICIO DE
PROCESO
APAGA SECCION
DE LAMPARAS
ESTA ACTIVO INTERRUPTOR
GENERAL
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2.4.2 SELECCION DE EQUIPO
Para realizar el control por medio de ocupación se emplean sensores
de ocupación marca LEVITON, de los cuales existen diferentes tipos de
tecnologías para sensores de ocupación que son:
Pasiva infrarroja (PIR)
Los sensores de ocupación infrarrojos son dispositivos pasivos
diseñados para detectar el movimiento de cuerpos emisores de calor. Se
instalan con el propósito de supervisar áreas donde no existen obstrucciones
físicas que bloqueen el campo de visión del sensor. FUNCIONAMIENTO: El
ser humano emite naturalmente una pequeña cantidad de calor infrarrojo.
Conforme una persona atraviesa el campo de visión, el sensor detecta el
movimiento como un cambio en el fondo infrarrojo y responde con el
encendido de las luces del área. Después de que el campo de visión
permanece desocupado durante un periodo de retardo definido por el
usuario, el sensor apaga en forma automática las luces (figura 15).
FIGURA 15. Sensibilidad de sensor PIR.
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Ultrasónica (US)
La tecnología de detección ultrasónica ofrece detección de alta
precisión de movimientos imperceptibles. Los sensores de Leviton que
emplean tecnología ultrasónica resultan ideales para supervisar áreas, en
especial pequeñas o estrechas, con objetos inanimados (como mobiliario)
que bloquean la línea del sitio y, por lo tanto, es probable que bloqueen el
campo de visión de los sensores con tecnología pasiva infrarroja (PIR). Así
mismo, resultan aptos en lugares donde se requiere detección más sensible.
FUNCIONAMIENTO: Debido al efecto Doppler, los sensores de ocupación
ultrasónicos generan ondas de sonido de alta frecuencia más allá de la
capacidad del oído humano. Estos controles permanecen activos emitiendo
continuamente ondas de sonido y supervisando cambios en el tiempo de
retorno de las ondas de sonido reflejadas. El movimiento en el campo de la
onda de sonido ocasiona un cambio en la frecuencia de onda y el sensor
responde mediante el encendido de las luces. Cuando el cambio en la
frecuencia ya no se detecta después de un periodo de retardo, el sensor
apaga las luces. Los sensores ultrasónicos de Leviton operan en una
frecuencia fuera del rango de la mayoría de los productos de asistencia
auditiva y no interfieren con su capacidad adecuada de operación (figura 16).
FIGURA 16. Detección de sensor ultrasónico.
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Múltiples tecnologías
Los sensores de ocupación con múltiples tecnologías combinan la
detección ultrasónica para lograr máxima sensibilidad con la tecnología
pasiva infrarroja a fin de evitar activaciones en falso provenientes de
corrientes de aire acondicionado y actividades en corredores. Estos sensores
resultan ideales en áreas grandes y abiertas, incluyendo áreas de oficina con
cubículos, espacios generales de trabajo, almacenes e instalaciones de
almacenamiento, cafeterías y áreas publicas en instalaciones comerciales.
FUNCIONAMIENTO: Los sensores con múltiples tecnologías de Leviton
utilizan ambas tecnologías de detección para determinar cuando apagar las
luces (figura 17).
FIGURA 17. Detección de sensor múltiples tecnologías.
Se realizo la selección de sensores infrarrojos y múltiples tecnologías.
Se empleara tres tipos de sensores para las diferentes áreas, seleccionados
de acuerdo a las especificaciones técnicas, al tipo de área y a la cobertura de
detección del sensor.
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En pasillos y escaleras sensores de ocupación de múltiples
tecnologías para montaje en pared LEVITON OSW12-MOW, requiere una
fuente de alimentación LEVITON OSP20-ODO.
ESPECIFICACIONES Y CARACTERÍSTICAS LEVITON OSW12-MO W.
DESCRIPCION NUM. DE CAT. FRECUENCIA DE
OPERACIÓN COBERTURA COLOR
Sensor de ocupación de múltiples tecnologías
montaje en pared.
OSW12-MOW
32 kHz
115o, 1200 pies 2 (111 m2)
Blanco
FIGURA 18. Sensores de ocupación de múltiples tecnologías LEVITON y campo de visión.
• Ideal para usarse en salas de conferencia, escaleras, habitaciones con
techos altos, áreas abiertas, almacenes y salones de clases, incluyendo
montaje angular en una variedad de aplicaciones.
• Detección ultrasónica para obtener máxima sensibilidad que se combina
con la detección pasiva infrarroja (PIR) a fin de evitar activaciones en falso
provenientes de corrientes de aire acondicionado y actividades en
corredores.
• Cuello giratorio ajustable que rota 80º verticalmente y 60º horizontalmente.
• Puede usarse para montaje en techo o pared.
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• Configuraciones auto-ajustables que analizan y ajustan continuamente la
sensibilidad, la operación del sincronizador y la compensación de la corriente
de aire a fin de lograr un rendimiento confiable y duradero.
• Opción de anulación de luz ambiental que evita que las luces se enciendan
cuando existe luz natural abundante.
• Ajustes manuales de retardo desde 30 segundos hasta 30 minutos.
• Configuraciones auto-ajustables del intervalo de retardo para 30 segundos
hasta 30 minutos. Compensa los patrones de ocupación en tiempo real, lo
que evita el encendido y el apagado innecesarios.
• Instalación rápida y simple que utiliza 3 cables de bajo voltaje clasificados
por código de color y un solo borne de montaje.
Para recepción y oficinas se selecciono sensores de ocupación de
múltiples tecnologías para montaje en techo LEVITON OSC10-MOW
requiere una fuente de alimentación LEVITON OSP20-ODO.
ESPECIFICACIONES Y CARACTERÍSTICAS LEVITON OSW12-MO W.
DESCRIPCION NUM. DE CAT. FRECUENCIA DE
OPERACIÓN COBERTURA COLOR
Sensor de ocupación de múltiples tecnologías
montaje en techo.
OSC10-MOW
40 kHz
360o, 1000 pies 2 (92.9 m2)
Blanco
FIGURA 19. Sensor de ocupación de múltiples tecnologías LEVITON y campo de visión.
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• Ideal para usarse en salones de clases, áreas de oficinas con cubículos,
cafeterías y áreas públicas en instalaciones comerciales.
• Detección ultrasónica para lograr máxima sensibilidad en combinación con
la detección infrarroja pasiva (PIR) a fin de evitar activaciones en falso
provenientes del aire acondicionado y de actividades en corredores.
• Configuraciones auto-ajustables que analizan y ajustan continuamente la
sensibilidad, la operación del sincronizador y la compensación de la corriente
de aire a fin de lograr un rendimiento confiable y duradero.
• Anulación de luz ambiental que evita que las luces se enciendan cuando
existe luz natural abundante.
• Ajustes manuales de retardo desde 30 segundos hasta 30 minutos.
• Compensa los patrones de ocupación en tiempo real, lo que evita el
encendido y el apagado innecesarios.
• Unidad pequeña y discreta que combina con cualquier decoración.
• Instalación rápida y simple que utiliza 4 cables de bajo voltaje clasificados
por código de color y un sóloborne de montaje.
• Compatible con las canaletas de superficie de Wiremold® para montaje en
techos.
Para sanitarios y cuarto de copiadoras sensores de ocupación
infrarrojos autónomos para montaje en techo LEVITON ODCoS-I1W.
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ESPECIFICACIONES Y CARACTERÍSTICAS LEVITON ODCoS-I1 .
DESCRIPCION NUM. DE CAT. REGIMEN NORMAL COBERTURA COLOR
Sensor de ocupación pasivo infrarrojo (PIR)
independiente para montaje en techo y
relevador de conmutación, 120V.
ODCoS-I1W
Incandescente: 1000W a 120V Fluorescente: 1000VA a 120 V Motor: 1HP a 120V Solo para 60Hz CA.
360o, 530 pies 2 (49 m2)
Blanco
FIGURA 20. LEVITON ODCoS-I1W y campo de visión.
• Ideal para usarse en almacenes, baños pequeños, cuartos de copiado y
una variedad de espacios reducidos sin interruptores de pared.
• Relevador de sensor e interruptor combinado en una sola unidad autónoma,
no se requiere unidad de control (fuente de alimentación).
• La opción de anulación de luz ambiental impide que se enciendan las luces
cuando existe luz natural abundante.
• Ajustes de tiempo de demora de apagado desde 20 segundos (para modo
de prueba) hasta 15 minutos.
• Unidad pequeña, discreta y autónoma.
La distribución por tipo de sensor se encuentra en el plano de
sensores de ocupación y se menciona en la tabla 5.
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TABLA 5. Sensores por área.
AREA
TIPO DE
SENSOR
NUMERO DE SENSORES
OFICINAS RECEPCION
Sensor de ocupación de
múltiples tecnologías
LEVITON OSC10-MOW
224
PASILLOS
ESCALERAS
Sensores de ocupación de
múltiples tecnologías
LEVITON OSW12-MOW
21
SANITARIOS
COPIADORA
Sensor de ocupación
infrarrojos LEVITON
ODCoS-I1W
16
2.4.3 PROGRAMACIÓN DEL PLC
De acuerdo a la descripción del proceso anteriormente mencionado se
tiene el siguiente programa, dado que el control para todas las lámparas es el
mismo únicamente se presenta el programa de control de una sección, ya
que la filosofía de programación es la misma no es necesario poner la
programación de PLC de todas las lámparas el edificio.
El PLC seleccionado es un SIEMENS SIMATIC de la familia S7300,
las especificaciones se hacen dentro de este capítulo en la selección de PLC
así como la cantidad de PLC empleados para el proyecto, de acuerdo al PLC
seleccionado se tiene la siguiente programación. Para elaborar la
programación del PLC se utilizo un programa de simulación “SIMATIC
MANAGER” el programa cuenta con la familia de PLC S7300 que nos
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permite simular el funcionamiento del programa cargado al PLC
seleccionado.
La figura 21 muestra los datos del sistema del PLC que son las
funciones que nos permiten realizar las operaciones correspondientes, en
este caso funciones para la programación de hora de encendido y hora de
apagado general de la iluminación del edificio.
FIGURA 21. Datos del sistema del PLC.
La programación del PLC para encendido de las lámparas en base al
diagrama de flujo del sistema de iluminación se muestra en la figura 22.1 y
22.2.
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FIGURA 22.1 Programación de PLC para Sistema de Iluminación.
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FIGURA 22.2 Programación de PLC para Sistema de Iluminación.
El programa se divide en segmentos el primer segmento nos indica la
condición inicial, si el interruptor general no está encendido no trabajara el
sistema.
Todas las CPUs de los PLC S7-300 están dotadas de un reloj (reloj
de tiempo real o reloj software). Permite utilizar alarmas horarias y
contadores de horas de funcionamiento. El reloj muestra siempre la hora
(resolución mínima 1 segundo) y la fecha con el día de la semana. En
algunas CPUs también se pueden indicar los milisegundos. La hora y la
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fecha del reloj de la CPU puede ser ajustada mediante el comando de menú,
arrancándose así el reloj.
En base a esto el segundo segmento del programa nos permite
ajustar la hora si es que se requiere, el tercer segmento permite ajustar la
hora de encendido del sistema y el cuarto ajustamos la hora de apagado del
sistema.
Por último, el quinto segmento nos muestra el sensor de ocupación
que permite encender o apagar la salida que es la sección de lámparas. Para
hacer la visualización de ajuste de horas se abre una ventana del programa
que muestra las entradas y salidas del PLC que se muestra en la figura 23.
FIGURA 23. Entradas y salidas de PLC.
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2.5 SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO.
En el edificio de la Dirección General de Televisión Educativa
(DGTVE) se pretende controlar y automatizar el sistema de aire
acondicionado. El propósito de un sistema de Calefacción, Ventilación y Aire
Acondicionado (HVAC por sus siglas en ingles) es proveer y mantener un
ambiente confortable dentro de un edificio. De igual forma es uno de los
puntos importantes a controlar para el ahorro de energía en un edificio, pues
este sistema consume un alto nivel de energía.
Para el diseño de un sistema se consideran los siguientes puntos:
• Confort de los ocupantes.
• Estándares de aire limpio.
• Nivel aceptable de confiabilidad.
• Costos iniciales, costos de operación y de mantenimiento aceptables.
• Cumplir con los requerimientos ambientales de control para la
aplicación.
De esta manera las principales ventajas de integrar un sistema de
control y automatización en el proyecto son incremento del confort,
disminución de gastos de mantenimiento y ahorro de energía. El edificio
cuenta con un sistema de aire acondicionado, este sistema es manual ya
que los empleados regulan la salida del aire manualmente con un termostato
HONEYWELL y sistema de aire acondicionado de compresor y condensador
de la marca TRANE, se pretende automatizar el sistema y controlar la
temperatura de acuerdo a las especificaciones y necesidades de DGTVE.
Las Unidades Manejadoras de Aire es el elemento encargado de
suministrar de aire a todo el edificio, y está constituida de dos partes
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principales. Una es la unidad exterior y la otra la unidad interior. La
manejadora de aire es la unidad interior la cual incluye una bomba de calor o
un serpentín de enfriamiento y ventilador. La función de esta unidad es
simplemente la de circular el aire acondicionado por todo el espacio.
Al acoplar con un acondicionador de aire, éste hace circular aire frio a
través del edificio durante los meses de verano. Al acoplarse con una bomba
de calor, ésta funciona todo el año, haciendo circular aire frio durante el
verano y aire caliente durante el invierno.
Cuando se cuenta con una manejadora de aire muy eficiente, el
compresor de la unidad exterior no requiere de sobre esfuerzo para lograr la
temperatura deseada.
2.5.1 ESTRATEGIA DE CONTROL.
Cuando hablamos de control nos referimos a mantener una variable
controlada para operar dentro de rangos aceptables y cumplir las funciones
deseadas. Por ejemplo, una unidad paquete mantiene confortable el espacio
controlando, los niveles de temperatura, humedad y ventilación. La operación
automática de un sistema de control permite el encendido, apagado,
modulación y arranque secuencial de equipos mecánicos y eléctricos para
cumplir con el enfriamiento, calefacción y ventilación del espacio, a través de
los controladores y horarios dependiendo de los requerimientos del usuario
final. De acuerdo a las características y necesidades de la DGTVE podemos
establecer los parámetros de control:
• Evaluación de los set point de control
• Horarios de días festivos
La figura 24 muestra el diagrama de flujo del sistema de aire acondicionado.
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FIGURA 24. Diagrama de flujo del sistema de aire acondicionado.
SI
NO
Apagar el sistema de HVAC y realizar el proceso
cíclico.
Esperar a que la temperatura llegue a 20°C
FIN
SI
NO
Proceso del sistema de aire acondicionado.
Sistema de HVAC en oficinas.
Temperatura >= 25°C
Activar el sistema de HVAC
Sistema d e HVAC baja temperatura a 20 °C
Temperatura =20°C
Esperar a que la temperatura llegue a 25°C
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2.5.2 AUTOMATIZACION.
FIGURA 25. Proceso de aire acondicionado.
El sensor de temperatura estará activado, cuando este detecte que en
la habitación hay 25°C mandara la señal al PLC y activara el compresor del
sistema de aire acondicionado (figura 26). Posteriormente irá disminuyendo
la temperatura y cuando esta llegue a 20°C se desactivara el sistema de aire
acondicionado. En el PLC se realiza la programación adecuada para cubrir
estas necesidades.
Para realizar el control necesitamos obtener la temperatura de cada
oficina y debido a esto se colocaran sensores en todas las áreas para
transmitir la información de la temperatura a un controlador en la tabla 6 se
muestra la distribución de sensores.
FIGURA 26. Compresor de aire acondicionado:TRANE.
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TABLA 6. Numero de sensores por área.
NIVEL ÁREA
NUMERO DE
SENSORES
NUMERO DE
REGILLAS
LABORATORIO DE
INFORMATICA
SISTEMAS SOPORTE SITE
TV UNAM RECURSOS HUMANOS
CAJA
COPIADORA
MULTICOPIADO
VIDEOTECA
PLANTA BAJA
TALLER DE MANTENIMIENTO
15
37
PRODUCCIÓN
CABINAS
INGESTA
CALIFICACIÓN
VINCULACIÓN
DIRECCIÓN DE
VINCULACIÓN
PRIMER NIVEL
PRODUCTORES
43
91
MANTENIMIENTO
INGENIERIA
ALMACEN PORTATIL
EDUSAT
FOTOGRAFIA
PLANEACIÓN
DISEÑO GRAFICO
FISCALIZACIÓN
SEGUNDO
NIVEL
DIRECCION GENNERAL
38
68
TOTAL
96
196
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Para desarrollar el control y la automatización se utilizo un PLC de
marca SIEMENS de la familia S7300 (figura 25), de acuerdo a las entradas y
salidas digitales & analógicas.
FIGURA 27. PLC SIEMENS S7300
De acuerdo a la descripción del proceso anteriormente mencionado
se efectúa un ejemplo de programación para el PLC (figura 26, 27 y 28) de
cómo podría establecerse el sistema de aire acondicionado, realizando
operaciones cíclicas.
FIGURA 28. Programación de PLC.
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FIGURA 29. Rango de encendido de equipo de aire acondicionado.
FIGURA 30. Rango de apagado de equipo de aire acondicionado.
El PLC se conectara al motor para que este abra las compuertas en el
momento indicado que es en cuanto la temperatura llega a 25°C y se cierra
cuando la temperatura desciende a 20°C.
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2.5.3 SELECCIÓN DE COMPONENTES PARA LA
AUTOMATIZACION.
Para realizar la automatización se debe de tomar en cuenta una serie
de factores que beneficien el sistema y con base a los siguientes criterios se
efectúa la implementación.
• Rendimiento y capacidad
• Requerimientos de espacio
• Confiabilidad
• Flexibilidad
• Facilidad de mantenimiento
• Sistema de Control
• Costo accesible
Es necesario entonces controlar las salidas para:
• Confort óptimo
• Costo mínimo
Los sensores de temperatura exterior TS13C se usan en calefacción,
ventilación y aire acondicionado. Están diseñados para montaje en pared,
especificaciones técnicas en ANEXO D.
FIGURA 31. Sensor de temperatura (HONEYWELL TS13C).
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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL 69
2.6 SISTEMA DE SEGURIDAD.
2.6.1 SISTEMA DE CONTROL DE ACCESO.
Sistemas de control de acceso fácilmente le permiten controlar las
entradas y salidas de los empleados, así como la velocidad de los tiempos de
entrada y salida. No son infalibles, ni son un sustituto de la buena gestión de
los empleados, pero que probablemente un aumento general de la
puntualidad, la nómina y hacer más conveniente el mantenimiento de
registros
Los sistemas de control de acceso básico lleva un registro de cuándo
y por quién una determinada puerta se abrió. Sin el código de identificación o
la tarjeta de identificación, la puerta permanece bloqueada.
2.6.1.1 ESTRATEGIA DE CONTROL
Se colocaran lectoras en las entradas principales para llevar acabo el
control de personal y horas de entrada del mismo.
Estas tarjetas al ser deslizadas por los empleados nos arrojaran al
sistema un esquema de datos personales de identificación incluyendo
fotografía hora de entrada y salida según su puesto estas señales serán
mandadas a un cuarto de control, la figura 30 nos muestra el diagrama de
flujo del sistema de control de acceso.
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FIGURA 32. Diagrama de flujo del sistema de control de acceso.
SISTEMA DE CONTROL DE ACCESO
PERMITIR ACCESO Y MANDAR REGISTRO DE ENTRADA O SALIDA AL CUARTO DE
CONTROL
ES EMPLEADO
FIN DE PROCESO
INICIO DE
PROCESO
ESTA ACTIVO INTERRUPTOR
GENERAL
REGISTRO DE VISITA
LECTOR DE PERSONAL
VISITANTE
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2.6.1.2 EQUIPO A UTILIZAR
Controlador de Acceso para 4 Lectoras en Kit [PCSC] figura 31.
FIGURA 33. Controlador de acceso.
1 IQ400 panel de 4 lectores.
• 4 PR732 (lector de proximidad).
• 100- PC73 (tarjeta de proximidad).
• 1 LINCNXG software de control de acceso.
Software:
• 16 Códigos de Sitios.
• 4 Grupos de Autorización por Tarjeta.
• 64 Horarios con 7 Segmentos por Horario.
• 366 Días Feriados.
• Anti-Passback Regional.
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• Anti-Passback: Estricto, Indulgente, Suave.
• Vinculación Dinámica de Alarmas con Relevadores Externos.
• Lógica de Entradas / Salidas Programable por el Usuario.
• Lógica de Autorización Supervisada de Acceso.
• Regla de 2 Personas Mínimo.
• Tres Niveles de Anti-Passback.
• Diagnósticos en Tiempo Real.
• Sistemas Operativos compatibles: Windows 7 pro. Utilizando Microsoft SQL
Server o Microsoft SQL Express Edition.
Controlador:
• 8,000 Tarjetas.
• 4,000 Transacciones en Memoria.
• Entrada de 4, 8 ó 12 lectoras (Wiegand). (Ver modelo en la parte inferior).
• Batería de Respaldo de Reloj y Memoria de 1 Año.
• Fuente de Alimentación (90 – 250 Vca)
• Comunicación TCP/IP, RS485.
• Inteligencia Distribuida 100%.
• Circuito de Lectoras Supervisados.
• Actualización de Firmware Electrónica (Memoria Flash).
• Indicador de Falla de Alimentación Visible.
• Listados UL 294, 1076, AUSTEL, y CE.
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2.6.2 SISTEMA DE DETECCIÓN DE HUMO.
El “modelo de seguridad contra incendios” representa la propagación
del fuego en un edificio residencial, en el cual se han identificado siete
estadios en el desarrollo del fuego, considerados de interés crítico al
declararse el incendio en una habitación. Los estadios se denominan
dominios. El modelo de seguridad fija también las reglas que definen como el
fuego pasa de un dominio a otro. La transición entre dos dominios utiliza dos
tipos de reglas: Probabilidad de paso de un dominio a otro y distribución
estadística del tiempo que el fuego permanecerá en cada dominio antes de
pasar a otro.
La relación de dominios elaborada por la n.f.p.a. para viviendas
unifamiliares es:
Dominio 1: precombustión.
Dominio 2: incendio declarado. El combustible mantiene el fuego
Dominio 3: fuego vigoroso.
Dominio 4: fuego vigoroso.
Dominio 5: fuego remoto.
Dominio 6: propagación de la llama.
Dominio 7: propagación importante.
2.6.2.1 ESTRATEGIA DE CONTROL
Se colocaran detectores de humo distribuidos parcialmente dentro del
edificio tomando en consideración que los sensores cuentan con un rango de
3 m de distancia circular para detectar el humo la distribución se hará de
acuerdo a este rango, estos estarán conectados a el PLC para que al ser
activados el PLC mande la señal alas bocinas y estrobos para notificar donde
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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL 74
se presente el suceso, y a su vez mandara la ubicación exacta al cuarto de
control para poder implementar planes de contingencia.
FIGURA 34. Diagrama de flujo del sistema de detección de incendio.
SISTEMA DE DETECCION DE INCENDIO
ACTIVA ALARMA SONORA Y ESTROBO DONDE OCURRE EL EVENTO
PRECENCIA DE HUMO
FIN DE PROCESO
INICIO DE
PROCESO
ESTA ACTIVO INTERRUPTOR
GENERAL
LOCALIZACION DEL LUGAR DONDE OCURRIO EL EVENTO
EN CUARTO DE CONTROL
AUTOMATIZACION DE SISTEMA DE ILUMINACION, AIRE ACONDICIONADO Y SEGURIDAD EN LA DIRECCION GENERAL DE TELEVISION EDUCATIVA.
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2.6.2.2 PROGRAMACION DE PLC
En la figura 33 se muestra la programación correspondiente
al sistema de detección de incendio.
FIGURA 35. Programación de PLC Sistema de Detección de Incendios.
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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL 76
2.6.2.3 EQUIPO A UTILIZAR
2.6.2.3.1 DETECTOR DE HUMO
El detector de humo que se va a utilizar es detector de humo iónico
ajustable modelo di-6. (figura 34)
FIGURA 36. Detector de humo iónico ajustable Cerberus Pyrotronics Modelo di-6.
• Sensibilidad ajustable
• dos posiciones de respuesta
• entrada de humo ajustable
• Base de cierre por torsión con
Lamparilla de alarma integral
• Utilizable en corrientes de aire de hasta 1000 pies/min.
• Circuitos electrónicos encapsulados
• listado por - 268, listado por ul
El detector de humo iónico ajustable Cerberus Pyrotronics di- 6 está
diseñado de manera exclusiva y es el detector de humo iónico listado por ul
268 más avanzado y más flexible que existe en el mercado de hoy.
Las características ajustables inherentes del di-6 permiten 8 diferentes
combinaciones de 3 posiciones ajustables, sensibilidad ajustable, puertos de
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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL 77
entradas de humo ajustables y dos (2) posiciones de tiempo de respuesta
ajustables.
El diseño del di-6 le permite detectar un rango completo de partículas
de humo visible e invisible, permitiendo de esa manera detectar los incendios
antes que se causen daños serios.
Esta habilidad para detectar los primeros indicios de incendio,
conjuntamente con la flexibilidad del detector, lo hace adecuado para ser
usado en una amplia gama de aplicaciones de detección y extinción de
incendios en aplicaciones comerciales, industriales e institucionales.
DESCRIPCIÓN TÉCNICA.
El detector di-6 es un detector iónico de doble cámara enchufable con
sensibilidad ajustable
En el campo, entradas de humo ajustables en el campo y dos
posiciones de tiempo de respuesta.
El corazón del di-6 es su sensor que consta de dos cámaras de
ionización. La primera cámara, la cámara de muestreo, se abre al aire que la
rodea y detecta la presencia de productos de combustión. La segunda
cámara, la cámara de referencia, está virtualmente sellada y sirve como
referencia para estabilizar la sensibilidad de los detectores a cambios en la
temperatura, humedad y presión ambientales.
A medida que los productos de la combustión entran a la cámara de
muestreo, la corriente de la cámara disminuye. En el momento en que el
cambio de voltaje excede el umbral predeterminado, se señala una alarma a
la unidad de control.
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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL 78
Una vez que se señaliza la alarma a la unidad de control, esta se
engancha hasta que es reiniciada en el panel de control.
El di-6 tiene dos niveles de sensibilidad, baja y alta, los cuales se
ajustan con una herramienta puntiaguda.
Cuando se ajusta en la posición baja, el detector eleva el umbral de
alarma, lo que requiere más partículas de combustión para iniciar una
alarma, haciendo así menos sensible el detector. Lo contrario es cierto para
el ajuste de sensibilidad alta.
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS.
Voltaje de operación* 16-24 vcc
Corriente en reserva* 100 microamperios
Corriente de alarma * 150 miliamperios
Temperatura de operación:
(conforme a ul 268) +32°f (0°c) a + 100°f (38°c)
Humedad:(conforme a ul 268) 0-93% (sin condensación)
Velocidad de aire:(conforme a ul 268): 0-1000 pies/minuto
Características físicas
Diámetro: 2.9” superior, 2.56” inferior
Profundidad: 2.1”
Altitud: 0 - 4000 pies
* Cuando se usa con la base de la serie 4
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2.6.2.3.2 BOCINAS
FIGURA 37. Bocina roja de 84 db. Modelo U7SG67
CARACTERISTICAS DE BOCINA -Para Techo. -84 dB. -Selector: 25 y 70.7 Vcd. -Selección de candelas: 1/4 W, 1/2 W, 1 W y 2 W. -Color Rojo. -Dimensiones: 100 x 120 mm.
2.6.2.3.3 ESTROBO
FIGURA 38. Estrobo color rojo (tane) .Modelo MNSTRR.
CARACTERISTICAS DE ESTROBO
-Para aplicaciones en exterior.
-Larga vida.
-Consume muy poca corriente.
-Disponible en colores rojo, amarillo, azul y claro.
-Incluye montaje de brida o ceja, 68 mm de diámetro x 5 cm de alto.
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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL 80
2.6.3 SISTEMA DE CIRCUITO CERRADO DE TELEVISIÓN
(CCTV).
Los sistemas de CCTV están compuestos básicamente por cámaras
que son equipos captores de la imagen y un sistema de administración de la
imagen captada. La elección de la cámara y del lente es crucial para la
efectividad del sistema de CCTV a instalar y se deberá tomar en cuenta el
ambiente en que estarán instaladas, las funcionalidades que se esperan de
ella y el tipo de riesgo e información que se está cubriendo.
La información obtenida por las cámaras deberá ser administrada por
una central con monitores de imágenes y equipos de grabación ya sean
digitales o análogos.
Este sistema funcionara las 24 Hrs. para monitorear la recepción
principal del edificio y los exteriores así como también algunos puntos
estratégicos del interior del edificio. Después del horario de oficina y limpieza
el sistema de CCTV nos servirá como auxiliar al sistema de intrusión para
que los sensores de movimiento de sus cámaras detecten algún intruso.
Se propone un sistema de CCTV de la marca Bosch que cuente con
tecnología Ethernet/IP y que las cámaras tengan sensores de movimiento
para que se obtenga una mejor seguridad, la distribución de las cámaras de
CCTV se puede consultar en el plano (Sistema CCTV).
Se utilizaran cámaras marca Bosch de la gama AutoDome con
tecnología AutoTrack. El sistema de video de las cámaras AutoDome permite
transmisiones IP de las señales de video a los dispositivos direccionables IP
y pueden transmitirse en combinación con secuencias de voz y/o video.
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Estas transmisiones pueden almacenarse o simplemente mirarse en
tiempo real. Ya que los videos se almacenan en formato digital, pueden ser
vistos en cualquier lugar de la red además, éstos pueden ser vistos
simultáneamente desde varios puntos de la red. La tecnología AutoTrack no
solamente detecta movimiento, sino que lo sigue, detecta el movimiento,
acerca el zoom al objetivo y lo sigue, con estas características se cumplen
los requerimientos del sistema.
El sistema de CCTV cuenta con su propio software para programación
y visualización por lo cual no se integrará con el PLC y los demás sistemas
pero se aprovecharan los sensores de movimiento de sus cámaras.
En la figura 37 se muestra el diagrama de flujo del sistema de circuito
cerrado de televisión (CCTV).
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FIGURA 39. Diagrama de flujo del sistema de circuito cerrado de televisión (CCTV).
SISTEMA CCTV
GRABACION Y VIGILANCIA LAS 24 HRS
ENCENDIDAS LAS
CAMARAS
FIN DE PROCESO
INICIO DE
PROCESO
ESTA ACTIVO INTERRUPTOR
GENERAL
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2.6.3.1 EQUIPO A UTILIZAR
Cámara minidomo, IS150 6.65X614, acabado en poliéster, modelo
IS150DNV9, marca PELCO.
FIGURA 40. CAMARA MINIDOMO MODELO IS150DNV9
FIGURA 41. CÁMARA FIJA MODELO ES31C22-2W, MARCA PELCO
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FIGURA.42.MONITOR PLANO DE 19", ALTA RESOLUCIÓN, MODELO
PMCL319
Matriz serie CM6800E con control de hasta 48 cámaras y 8 monitores
en un nodo único, tensión de entrada, 120VCA, 60HZ Ó 230VCA, 50HZ,
90W., control KBD300A, marca PELCO.
Grabador digital para 16 cámaras con capacidad de almacenamiento
de 250gb-1.5 tb. Voltaje de entrada 100-240 vca +/- 10%, 50/60 hz, modelo
dx4500, marca PELCO.
Fuente de alimentación múltiple para interiores, con entrada de
120/230vca, 16 salidas de 24/28 vca, modelo MCS16-10SB, marca PELCO.
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2.7 SELECCIÓN DE PLC
La selección del PLC se hizo tomando en cuenta, primero lo que es el
numero de entradas y salidas que se van a controlar en todo el sistema, los
costos de PLC que cubran con las necesidades requeridas, la capacidad de
la memoria del programa, tiempos de ejecución del programa, en el caso de
la iluminación que cuente con reloj en tiempo real para la programación de
horarios de encendido y apagado.
Ciertamente cualquier marca de PLC se puede seleccionar, siempre y
cuando cumpla con las necesidades requeridas para el sistema, se debe
estar familiarizado con la forma de programación y configuración del equipo
así como sus comandos de trabajo.
Para el proyecto se selecciono un PLC de la familia SIMATIC S7-
300 de la marca Siemens, ofrece una configuración y programación más
eficiente, permite soluciones de automatización exitosas, la constituye una
plataforma de automatización universal, y así, una solución óptima para sus
aplicaciones tanto en configuración centralizada como descentralizada o
distribuida. Añadiendo permanentes innovaciones se revaloriza cada vez
más esta plataforma de automatización. El SIMATIC S7-300 ofrece
soluciones para las más diversas tareas de automatización en los sectores
siguientes:
• Industria del automóvil
• Maquinaria en general
• Maquinaria especial
• Transformación de plásticos
• Industria del embalaje
• Industria alimentaría
• Procesos (sistemas de gestión de servicios en edificios)
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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL 86
Además de que se cuenta con un programa de simulación “SIMATIC
MANAGER” el cual nos permite trabajar con la familia de PLC Simatic S7300
Siemens, permitiéndonos simular el funcionamiento del programa cargado al
PLC seleccionado para la comprobación de la programación.
TABLA 7. Numero de entradas y salidas a controlar.
TIPO DE
SEÑAL
ENTRADAS
SALIDAS
DIGITALES
467
1344
ANALOGICAS
96
0
De acuerdo al número total de estradas y salidas del sistema a
controlar (tabla 7), se empleara un PLC por cada sistema a controlar. El
número de entradas y salidas por sistema se mencionan en tabla 8.
TABLA 8. Número de entradas y salidas por sistema.
SISTEMA
ENTRADAS
DIGITAL
ENTRADAS
ANALOGICAS
SALIDAS
DIGITALES
ILUMINACION
261
0
261
AIRE ACONDICIONADO
0
96
196
SEGURIDA
206
0
87
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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL 87
Los PLC se clasifican en dos tipos de tipo compactos, estos tienen
incorporado la fuente de alimentación, su CPU, módulos de entradas como
de salidas, en un solo módulo principal y los PLC tipo modular se conforman
por separado, la fuente de alimentación, su CPU, módulos de entradas y de
salidas, en módulos independientes integrados en un rack.
El PLC seleccionado junto con sus respectivos módulos y
características técnicas se menciona a continuación:
• CPU (6ES7 314-1AG13-0AB0) figura 39.
DATOS TECNICOS Tensiones de alimentacion Valor nominal • 24 V DC • Rango admisible, limite inferior (DC) 20,4 V • Rango admisible, limite superior (DC) 28,8 V Consumo Consumo (valor nominal) 0,6 A Consumo (en marcha en vacio), tip. 60 Ma Canales digitales • Entradas 1024 • Salidas 1024 Canales analógicos • Entradas 256 • Salidas 256 Hora Reloj • Reloj por hardware (reloj tiempo real) • Reloj por software
FIGURA 43. CPU y datos técnicos (6ES7 314-1AG13-0AB0).
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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL 88
• Fuente de alimentación (6ES7 307-1BA00-0AA0) figura 40.
DATOS TECNICOS
Fuentes de alimentación de carga para S7-300. Para convertir la tensión de red en la tensión de empleo necesaria de 24 V DC. Intensidad de salida de 2 A, 5 A o 10 A.
FIGURA 44. Fuente de alimentación y datos tecnicos (6ES7 307-1BA00-0AA0)
• Modulo digital de entradas (6ES7 321-1BP00-0AA0) fi gura 41. DATOS TECNICOS Tensiones de alimentación. Tensión de carga L+ Valor nominal (DC) 24 V. Módulos de E digitales. Nº de entradas digitales 64.
FIGURA 45. Modulo digital de entradas y datos técnicos (6ES7 321-1BP00-0AA0).
• Modulo digital de salidas (6ES7 322-1BP00-0AA0) fig ura 42. DATOS TECNICOS Tensiones de alimentación. Tensión de carga L+ Valor nominal (DC) 24 V. Módulos de S digitales. Nº de salidas digitales 64.
FIGURA 46. Modulo digital de salidas y datos técnicos (6ES7 322-1BP00-0AA0).
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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL 89
• Modulo analógico de entradas (6ES7 331-7KF02-0AB0) figura 43.
DATOS TECNICOS Tensiones de alimentación. Tensión de carga L+ Valor nominal (DC) 24 V. Módulos de E analógicas. Nº de entradas analógicas 8.
FIGURA 47. Modulo analógico de entradas y datos técnicos (6ES7 331-7KF02-0AB0).
De la misma forma se pude utilizar un PLC de otra marca como Allen
Bradley, solo se traduciría la programación de acuerdo al fabricante (ANEXO
B: COMPARACION DE PLC).
Los PLC aparecieron ante la necesidad de las industrias de
reemplazar los dispositivos eléctricos que se utilizan para cambiar señales,
por un sistema electrónico centralizado; con el tiempo se fueron mejorando
estos dispositivos pasando sólo de conmutar señales a realizar funciones con
operaciones aritméticas y procedimientos de control, para realizar todo esto
sólo basta con un microcontrolador, al cual se le acopla una fuente diseñada
para ambientes industriales y una interfaz de entrada/salida de potencia, es
decir un PLC es un microcontrolador pero en un nivel superior.
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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL 90
CAPITULO 3.- ANALISIS DE COSTOS
El estudio financiero está integrado por elementos informativos
cuantitativo que permiten decidir y observar la viabilidad financiera de un
proyecto. Se sistematiza la información monetaria de los estudios
precedentes y se analiza su financiamiento con lo cual se está en
condiciones de efectuar su evaluación. Aquí se demuestra si la idea es
rentable.
Hay que recordar que cualquier cambio en los presupuestos debe ser
realista y alcanzable, si la ganancia no puede ser satisfactoria, ni
considerando todos los cambios y opciones posibles entonces el proyecto
será no viable y es necesario encontrar otra idea de inversión. Así, después
de modificaciones y cambios, y una vez seguro de que la idea es viable, por
lo cual, se pasara al último estudio.
Debido a que no se tiene con precisión el número de elementos que
se requieren para la implementación de este proyecto solo se cotizara los
componentes básicos que es el análisis de costos para después dar una
propuesta más completa del estudio financiero.
Para el sistema de iluminación se emplearan tres tipos de sensores
para las diferentes áreas, los costos por sensor se encuentran en la tabla 9.
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TABLA 9. Costos de sensores del sistema de iluminación.
TIPO DE
SENSOR
COSTO POR
SENSOR
(USD)
NUMERO DE
SENSORES
COSTO
TOTAL
(USD)
SENSOR DE
OCUPACIÓN DE
MÚLTIPLES
TECNOLOGÍAS
LEVITON
OSC10-MOW
$130.00
224
$29,120.00
SENSORES DE
OCUPACIÓN DE
MÚLTIPLES
TECNOLOGÍAS
LEVITON
OSW12-MOW
$139.00
21
$2,919.00
SENSOR DE
OCUPACIÓN
INFRARROJOS
LEVITON
ODCOS-I1W
$58.00
16
$928.00
TOTAL $32,967.00
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Los sensores de ocupación de múltiples tecnologías para montaje en
pared LEVITON OSW12-MOW y montaje en techo LEVITON OSC10-MOW
requieren de un accesorio necesario para su funcionamiento, una fuente de
alimentación LEVITON OSP20-ODO el costo de esta se menciona en la tabla
10. Utilizando otros equipos el costo cambia (ANEXO C)
TABLA 10. Costo de Accesorio del sistema de iluminación.
ACCESORIO
CANTIDAD
COSTO POR
UNIDAD
(USD)
COSTO
TOTAL
(USD)
FUENTE DE
ALIMENTACIÓN
LEVITON OSP20-
ODO
245
$13.29
$3,256.05
En el desarrollo del control y la automatización del aire acondicionado
se necesita un sensor de temperatura, que es quien mandara la información
al PLC, costo del sistema de aire acondicionado (tabla11).
TABLA 11. Costos de sistema de aire acondicionado.
DESCRIPCION CANTIDAD
COSTO POR
UNIDAD
(USD)
COSTO TOTAL
(USD)
SENSOR DE
TEMPERATURA 96 $20.00 $1,920.00
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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL 93
El sistema de seguridad el cual se divide en tres sistemas, el sistema
de detección de incendio requiere de un sensor detector de humo el cual al
detectar humo manda la señal al PLC activando a una bocina y un estrobo
para advertir el riesgo para tomar las precauciones necesarias, los costos de
cada elemento que interviene en el proceso así como el numero de
componentes por nivel se menciona en la tabla 12.
TABLA 12. Costos de sistema de detección de incendio.
NIVEL
DETECTORES
DE HUMO Precio:
$90.00 (USD)
BOCINAS
Precio: $33.00 (USD)
ESTROBOS
Precio: $14.00 (USD)
1
63
20
9
2
68
20
9
3
75
20
9
TOTAL
$18,540.00
$1,980.00
$378.00
Para el sistema de circuito cerrado de televisión requiere de cámaras
para la vigilancia del edificio, el costo por cámara y numero de cámaras se
encuentran en la tabla 13.
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TABLA 13. Costos de sistema de circuito cerrado de televisión.
CÁMARA MINIDOMO MODELO IS150DNV9,
MARCA PELCO O SIMILAR. $534.60=$13899.6
CANTIDAD=26
CÁMARA FIJA MODELO ES31C22-2W, MARCA
PELCO O SIMILAR. $2,800.00=$16800
CANTIDAD=6
FUENTE DE ALIMENTACIÓN MÚLTIPLE PARA
INTERIORES, CON ENTRADA DE 120/230VCA, 16 SALIDAS DE 24/28 VCA, MODELO MCS16-10SB,
MARCA PELCO O SIMILAR. $276.75=$830.25
CANTIDAD=3
MONITOR PLANO DE 19", ALTA RESOLUCIÓN.
MODELO PMCL319 $544.05=$1088.1
CANTIDAD= 2
MATRIZ SERIE CM6800E CON CONTROL DE HASTA 48 CÁMARAS Y 8 MONITORES EN UN
NODO ÚNICO, TENSIÓN DE ENTRADA, 120VCA, 60HZ Ó 230VCA, 50HZ, 90W., CONTROL
KBD300A, MARCA PELCO $3,323.75
CANTIDAD=1
GRABADOR DIGITAL PARA 16 CÁMARAS CON
CAPACIDAD DE ALMACENAMIENTO DE 250GB-1.5 TB. VOLTAJE DE ENTRADA 100-240 VCA +/-
10%, 50/60 HZ, MODELO DX4500, MARCA PELCO O SIMILAR.
$1,029.60=$3088.8
CANTIDAD=3
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El sistema de circuito cerrado de televisión genera un costo de $ 36, 030.5 dólares.
El sistema de control de acceso requiere de lectoras y tarjetas
magnéticas para el acceso del personal, los costos se encuentran en la tabla
14.
TABLA 14. Costos de sistema de control de acceso.
TARGETAS
MAGNETICAS Precio: $8.5
(USD)
LECTORAS
Precio: $4,369.00 (USD)
700
2
$5,950.00
$8,738.00
Los costos del PLC seleccionado junto con sus respectivos módulos y
cantidad, se mencionan en la tabla 15.
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TABLA 15. Costos de PLC por modulo.
MODULO
COSTO
POR MODULO
(USD)
NUMERO
DE MODULOS
COSTO TOTAL (USD)
CPU
(6ES7 314-1AG13-0AB0)
$940.00
3
$2,820.00
FUENTE DE ALIMENTACIÓN
(6ES7 307-1BA00-0AA0)
$161.00
3
$483.00
MODULO DIGITAL DE
ENTRADAS (6ES7 321-1BP00-0AA0)
$659.00
9
$5,931.00
MODULO ANALÓGICO DE
ENTRADAS (6ES7 331-7KF02-0AB0)
$855.00
12
$10,260.00
MODULO DIGITAL DE
SALIDAS (6ES7 322-1BP00-0AA0)
$843.00
11
$9,273.00
TOTAL
$28,767.00
En ANEXO B se muestra una comparativa con otro PLC
(MICROLOGIX 1500 ALLEN-BRADLEY), el cual genera un costo mas
elevado, justificando la selección del PLC.
En general los tres sistemas a gestionar generan el costo indicado en
la tabla 16.
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TABLA 16. Costo total generado por los sistemas a controlar.
EQUIPO
COSTO (USD)
SENSOR DE OCUPACIÓN DE MÚLTIPLES TECNOLOGÍAS LEVITON OSC10-MOW
$29,120.00
SENSORES DE OCUPACIÓN DE MÚLTIPLES TECNOLOGÍAS LEVITON OSW12-MOW
$2,919.00
SENSOR DE OCUPACIÓN INFRARROJOS LEVITON ODCOS-I1W
$928.00
FUENTE DE ALIMENTACIÓN LEVITON OSP20-ODO $3,256.05 SENSOR DE TEMPERATURA $1,920.00 DETECTORES DE HUMO $18,540.00 BOCINAS $1,980.00 ESTROBOS $378.00 CIRCUITO CERRADO DE TELEVISION $ 36, 030.50 TARGETAS MAGNETICAS $5,950.00 LECTORAS $8,738.00 CPU (6ES7 314-1AG13-0AB0)
$2,820.00 FUENTE DE ALIMENTACIÓN (6ES7 307-1BA00-0AA0)
$483.00
MODULO DIGITAL DE ENTRADAS (6ES7 321-1BP00-0AA0)
$5,931.00
MODULO ANALÓGICO DE ENTRADAS (6ES7 331-7KF02-0AB0)
$10,260.00
MODULO DIGITAL DE SALIDAS (6ES7 322-1BP00-0AA0)
$9,273.00
TOTAL
$138,526.55
Considerando que el dólar se encuentra en un precio de $13.52 pesos
mexicanos, al 1 de noviembre del 2011, el costo en pesos seria de $1, 872, 878.96 pesos mexicanos.
NOTA: Las cotizaciones de los precios mostrados están en dólares, aclarando que los precios están sujetos a cambio dependiendo el costo del dólar.
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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL 98
Tiempo de diseño.
Diseño de Sistemas.
• Análisis de todos los sistemas a implementar.
Incluye todo el tiempo de diseño de los sistemas, tipos de sistemas,
alcance, filosofía de operación, 18 horas en un lapso de 2 semanas.
• Análisis del equipo a utilizar.
Incluye el tiempo de selección de las marcas del equipo utilizado en el
proyecto, verificando especificaciones y arreglos de equipos y
distribución, 26 horas, en un lapso de 1 semanas.
• Programación PLC
PLC 6 horas, en un lapso de 8 días en 2 semanas. 48 Hrs.
• Durante el diseño se generaron 5 planos de los sistemas a controlar.
Costo por hora de ingeniería $380.00 pesos.
Costo por plano $4,000.00 pesos.
TABLA 17. Costos por diseño del proyecto.
DISEÑO
CANTIDAD
COSTO POR DISEÑO (PESOS)
COSTO TOTAL
(PESOS) ANÁLISIS DE TODOS
LOS SISTEMAS A IMPLEMENTAR.
18 HRS
$380.00
$6,840.00
ANÁLISIS DE EQUIPO A UTILIZAR.
26 HRS $380.00 $9,880.00
PROGRAMACIÓN DE PLC.
48 HRS $380.00 $18,240.00
PLANOS. 5 $1340.00 $6,700.00
COSTO TOTAL POR INGENIERO.
3
_
$41,660.00
TOTAL $124,980.00
En general el proyecto genera un costo de $1, 997, 858.96 pesos
mexicanos.
AUTOMATIZACION DE SISTEMA DE ILUMINACION, AIRE ACONDICIONADO Y SEGURIDAD EN LA DIRECCION GENERAL DE TELEVISION EDUCATIVA.
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL 99
CAPITULO 4. IMPACTO AMBIENTAL
4.1 MEDIO AMBIENTE
En la actualidad el deterioro del medio ambiente es motivo de
importancia para todos los habitantes, si este esta en buenas condiciones
nos podrá proporcionar una vida saludable en cuanto a enfermedades
ambientales. Los principales problemas están dados por la destrucción de la
capa de ozono, la desertificación, la deforestación, la eutrofización de ríos y
lagos, almacenamiento de residuos tóxicos y residuos nucleares, el efecto
invernadero, el consumo desmedido de recursos no renovables, animales en
peligro de extinción, entre otros.
Las actividades del ser humano implican el arrojo de agentes
contaminantes en el medio ambiente, la naturaleza tiene la capacidad de
asimilar dichos residuos, pero esta asimilación dependerá directamente de
las características físicas y químicas del residuo. Sin embargo, la nocividad
de la contaminación sobre los ecosistemas depende también de la facilidad
de dispersión de los agentes contaminantes, la capacidad de transformación,
y la interacción con otros agentes contaminantes.
4.2 CONTAMINACIÓN AMBIENTAL
La contaminación ambiental es entendida como el cambio no deseado
en las características y condiciones físicas, químicas, y biológicas que
pueden afectar de manera negativa el normal desarrollo del conjunto de
ecosistemas existentes en el planeta. Estos cambios pueden ser generados
por fenómenos naturales o por la intervención del hombre, ya sea en forma
voluntaria o involuntaria.
AUTOMATIZACION DE SISTEMA DE ILUMINACION, AIRE ACONDICIONADO Y SEGURIDAD EN LA DIRECCION GENERAL DE TELEVISION EDUCATIVA.
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL 100
Existen diversos tipos de contaminación ambiental, todos ellos afectan
de una u otra forma la calidad de vida del ser humano, siendo algunos de
suma importancia para la conservación de la salud.
4.3 PERTURBACIONES AMBIENTALES
Las perturbaciones ambientales son todos aquellos problemas que
aquejan al medio ambiente, generando perjuicios a los seres bióticos y
abióticos que viven en armonía con la naturaleza, tienen un origen artificial,
son causados a raíz de la modernización, tecnificación, sobre población, y
sobre todo la industrialización de las actividades humanas. Las
perturbaciones son por lo tanto los efectos provocados por un desequilibrio
en el orden natural del planeta, y tienen su causa en el accionar humano.
4.4 NECESIDAD DE CONSERVAR EL MEDIO AMBIENTE
La sociedad humana es la única responsable de sus acciones y por lo
tanto esta comprometida con las consecuencias que estas generan, por tanto
el cuidado y conservación del medio ambiente exige soluciones. Estas
soluciones tienen una base social radicada en la aceptación de un sistema
de valores
4.5 CONSECUENCIAS SOBRE LA SALUD
Se puede interferir sobre la presencia de enfermedades infecciosas a
raíz del cuidado del medio ambiente. Las consecuencias sobre la salud de
las deficiencias en el cuidado ambiental se manifiestan en causas y efectos
sobre la salud, los agentes contaminantes son responsables de numerosas
enfermedades.
AUTOMATIZACION DE SISTEMA DE ILUMINACION, AIRE ACONDICIONADO Y SEGURIDAD EN LA DIRECCION GENERAL DE TELEVISION EDUCATIVA.
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL 101
Las sustancias químicas tóxicas en el aire, agua, o alimentos, pueden
llegar al hombre ya sea por contacto directo y absorción a través de la piel, o
por ingestión de agua o alimentos contaminados. Los estudios
epidemiológicos a largo plazo han establecido l s concentraciones en el aire
de plomo, mercurio, sílice y manganeso, que producen enfermedades al
cabo de unos años de trabajo bajo la exposición de estos agentes.
4.6 CONSECUENCIAS SOBRE EL CONFORT
Existe un interés en la sociedad humana por incrementar
constantemente su confort y comodidad en su calidad de vida. Este interés
busca mecanismos que mejoren la calidad de vida, frente a esta necesidad
se encuentra la necesidad de mantener el equilibrio en el medio ambiente,
por lo que se enfrentan dos fuerzas cuyo objetivo común es asegurar la
existencia del ser humano con un confort acorde a los tiempos modernos.
Frente a este panorama surge la acción de valoración de prioridades y el
análisis de costos y beneficios que implicaría por un lado mejorar la calidad
de vida, pero por el otro lado perjudicar el medio ambiente, y viceversa.
4.7 IMPACTO AMBIENTAL EN LA IMPLEMETACION DEL
PROYECTO
Debido al cambio climático y a que el calentamiento global incrementa
se hace necesario gestionar estos servicios en la DGTV para ayudar al
ambiente a estar en buenas condiciones.
Los sistemas de refrigeración consumen grandes cantidades de
energía por el uso de combustibles fósiles (que, como sabemos, son los
AUTOMATIZACION DE SISTEMA DE ILUMINACION, AIRE ACONDICIONADO Y SEGURIDAD EN LA DIRECCION GENERAL DE TELEVISION EDUCATIVA.
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL 102
principales emisores de carbono), acelerando así el calentamiento global.
Como podemos ver, es un círculo vicioso del que podemos salir simplemente
apagando el aire acondicionado.
Los sistemas de aire acondicionado representan el 43% de la cantidad de
electricidad consumida durante el verano.
La iluminación en el edificio de la DGTVE genera una contaminación que
es la contaminación lumínica (CL) es una forma de degradación del medio
ambiente que afecta a nuestro entorno de manera significativa y empobrece
nuestra calidad de vida.
Aniceto Porcel Rosales menciona que según investigaciones han
desaparecido las estrellas Tres Marías (cinturón de Orión), el Camino de
Santiago (Vía Láctea), las Cabritillas (las Pléyades), el Carro (Osa Mayor)
esto a causa la iluminación de nuestras ciudades y núcleos de población.
Según la Oficina Técnica para la Protección del Cielo (OTPC) del Instituto
de Astrofísica de Canarias (IAC): dice que la contaminación lumínica es el
brillo o resplandor de luz en el cielo nocturno producido por la reflexión y
difusión de luz artificial en los gases y en las partículas del aire por el uso de
luminarias inadecuadas y/o excesos de iluminación. El mal apantallamiento
de la iluminación de exteriores envía la luz de forma directa hacia el cielo en
vez de ser utilizada para iluminar el suelo.
Si las luminarias se encuentran encendidas todo el día, hay un gasto
energético grande y esto también influye en el calentamiento global. Para
evitar que esto suceda solamente se encenderán algunas lámparas y de este
modo la superficie no se encontrara encendida todo el día, pero tampoco se
encontrara apagada toda la noche.
AUTOMATIZACION DE SISTEMA DE ILUMINACION, AIRE ACONDICIONADO Y SEGURIDAD EN LA DIRECCION GENERAL DE TELEVISION EDUCATIVA.
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL 103
Así mismo se pueden evitar las bombillas incandescentes que malgastan
hasta un 75% de su energía calentándose. Preservar la oscuridad de la
noche de acuerdo a la declaración universal de los derechos de las
generaciones futuras (UNESCO).
En cuanto a los aparatos electrónicos propuestos para este proyecto
también provocan una contaminación electromagnética que es producida por
los campos eléctricos y electromagnéticos. Estos campos son radiaciones
invisibles al ojo humano pero perfectamente detectable por aparatos de
medida específicos.
AUTOMATIZACION DE SISTEMA DE ILUMINACION, AIRE ACONDICIONADO Y SEGURIDAD EN LA DIRECCION GENERAL DE TELEVISION EDUCATIVA.
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL 104
CONCLUSIONES
Se pudo concluir, en la realización de los sistemas para el edificio que
es muy importante adecuar bien los equipos a utilizar debido a la distribución
y condiciones del lugar, por ello todos los sensores, bocinas, equipos
empelados, que se utilizaron tienen la característica de ser de alta calidad y
para exterior por ser oficinas.
Para el sistema de iluminación se realizo el control para lámparas con
poco consumo de energía, aunado a esto con el control propuesto se logra
disminuir aun mas el gasto energético con la implementación del sistema
automático de iluminación, con el control de aire acondicionado se logra un
confort en la temperatura de las oficinas para el trabajador, el sistema de
seguridad no se ve reflejado el beneficio en cuestión de dinero debido a que
es para el resguardo de las instalaciones, y personal dentro del edificio, este
sistema nos ayudo a evitar actos inseguros y vandalismo.
Con la implementación de este proyecto, se logra la automatización de
los sistemas propuestos a automatizar. Además de que se consigue la
innovación tecnológica a este edificio haciéndolo más productivo y lleno de
confort para cada instalación.
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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL 105
ANEXOS
ANEXO A: NORMAS.
NOM-025-STPS-1999, Condiciones de iluminación en lo s
centros de trabajo.
Objetivo: Establecer las características de iluminación en los centros de
trabajo, de tal forma que no sea un factor de riesgo para la salud de los
trabajadores al realizar sus actividades.
NOM-011-ENER-2002, Eficiencia energética en
acondicionadores de aire.
Objetivo: Esta Norma Oficial Mexicana establece el nivel mínimo de
relación de eficiencia energética estacional (REEE) que deben cumplir los
acondicionadores de aire tipo central; especifica además los métodos de
prueba que deben usarse para verificar dicho cumplimiento y define los
requisitos que se deben de incluir en la etiqueta de información al público.
NORMA Oficial Mexicana NOM-002-STPS-2010,
Condiciones de seguridad-Prevención y protección co ntra
incendios en los centros de trabajo.
Objetivo: Establecer los requerimientos para la prevención y protección
contra incendios en los centros de trabajo.
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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL 106
ANEXO B: COMPARATIVA DE PLC.
Ventajas y desventajas entre el PLC de marca Siemens y marca Allen
Bradley.
PLC SIEMENS
PLC ALLEN BRADLEY
Se puede editar sin tener que
detener el programa
Para editar la programación hay
que detener el programa del PLC
Han incorporado en la seguridad
puertos de comunicación
estándar.
Requiere tarjetas adicionales
(Ethernet / IP, DeviceNet).
Requiere un estante o el
suministro de energía de
Siemens para el bastidor, las
obras externas 24VDC
Allen Bradley requiere tanto de
un Allen Bradley en rack y una
fuente de poder de Allen Bradley.
Siemens ofrece soporte técnico
estándar sin costo alguno.
Rockwell cargos de apoyo
técnico basado en la cantidad de
hardware instalado.
PLC MICROLOGIX 1500 (ALLEN-BRADLEY)
Los procesadores MicroLogix 1500 los procesos de una típica palabra 1K
programa de usuario (incluyendo bit, temporizador, contador, y las
instrucciones de las matemáticas) en aproximadamente 1 ms. Los programas
se crean utilizando Windows RSLogix 500 software de programación, el PLC
ofrece:
AUTOMATIZACION DE SISTEMA DE ILUMINACION, AIRE ACONDICIONADO Y SEGURIDAD EN LA DIRECCION GENERAL DE TELEVISION EDUCATIVA.
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL 107
* Reloj en tiempo real
* Interrupciones temporizada seleccionable
* Contadores de alta velocidad
* Tren de impulsos
* Módulo de memoria
* Herramienta de acceso a datos
* Potenciómetros de ajuste
* Estado de la comunicación
* I / O Estado
3 FUENTES DE ALIMENTACION (1769-PA2) $255 DOLARES 120 VOLT
ALIMENTACION
TOTAL=$765
3 UNIDAD BASE O CPU (1764-24AWA) $602 DOLARES DOCE ENTADAS
DOCE SALIDAS 120 VOLT ALIMENTACION
TOTAL=$1803
64 MODULO DE ENTRADAS Y SALIDAS DIGITALES (16 E/S) 1769-IA16
($299 DOLARES)
TOTAL=$19136
6 MODULO DE ENTRADAS ANALOGICAS (16 E/S) 1769-IF16V ($1180
DOLARES)
TOTAL=$7080
TOTAL= $28784 DOLARES
AUTOMATIZACION DE SISTEMA DE ILUMINACION, AIRE ACONDICIONADO Y SEGURIDAD EN LA DIRECCION GENERAL DE TELEVISION EDUCATIVA.
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL 108
ANEXO C:
SENSORES DE PRECENCIA (WATT STOPPER)
SENSOR DE PRECENSIA DUAL O MULTIPLES TECNOLOGIAS
COBERTURA 112 m2 DT200
$3301 PESOS
SENSOR DE PRECENSIA INFRARROJO COBERTURA 112m2 CX-100
$1986 PESOS
ANEXO D:
SENSOR DE TEMPERATURA MARCA HONEYWELL TS13C
-Temperatura remota
-Alcance de las operaciones propuesto con baterías alcalinas:
-20.0 °C a + 70.0 °C / -4.0 °F a + 158 °F
-Alcance de las operaciones propuesto con baterías de litio:
-38.8 °C a + 70.0 °C / -38.0 °F a + 158 °F
-Resolución de la temperatura: 0.1°C/0.2°F
-Pantalla LCD de la temperatura registrada
-Indicador de baja batería
-Frecuencia de transmisión RF: 433 MHz
-Número máximo de canales de transmisión: tres (3)
-Número máximo de canales de transmisión: uno (1)
-Alcance de transmisión de RF: Máximo 100 pies (30 metros)
-Ciclo de transmisión de la temperatura: aproximadamente 45 segundos
-Para colgar sobre la pared o el escritorio
-2 baterías tamaño AA (UM-3) 1.5V (no incluidas)
-Dimensiones: 2.37 (largo) x 4 (alto) x 1 (ancho) pulgadas
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PLANO ARQUITECTONICO (DIRRECCION GENERAL DE TELEVICION EDUCATIVA)