Tenemos 548 invitados conectado(s)
Mensaje
  • EU e-Privacy Directive

    En cumplimiento con Ley 34/2002, de servicios de la sociedad de la información te recordamos que al navegar por este sitio estás aceptando el uso de cookies.

    View e-Privacy Directive Documents

28
Marzo
2012

Control del sistema de iluminación con domótica

Control del sistema de iluminación con domótica

Uno de los principales retos de la domótica desde sus inicios ha sido poder ejercer un control sobre el circuito de iluminación. Hasta el punto que, disponer de una vivienda domótica se relacionaba al hecho de poder controlar las luces de la casa de una forma centralizada y remota, mediante un mando a distancia.

Centralizar su encendido-apagado o regular la intesidad del mismo, nacieron para poder disfrutar de un mayor confort en nuestras casas, ejercer un control cómodo y remoto de los mismos, e incluso llegar a poder crear ambientes adecuados modificando la intensidad de la iluminación (dimmers) en función de los gustos de cada usuario.

Con el tiempo, surgieron nuevas necesidades que se fueron añadiendo, como: el encendido-apagado automático de luces mediante sensores convencionales de movimiento o presencia (relacionados a su vez con el ahorro energético), cada vez más sofisticados, hasta llegar a disponer de sensores que combinaban la detección de presencia y la medición de la cantidad de luminosidad (lux), buscando poder llegar al óptimo de una regulación constante de luz, es decir, conseguir de forma automática, la cantidad de luz artificial justa, en función de la presencia y la medida de la luz natural que tiene la habitación en cada momento.

ligth_rgb_domotica

Con la llegada de la tecnología LED y más en concreto su versión RGB, capaz de poder conseguir el color de la luz que se desee, los controles y regulación de la iluminación se fueron sofisticado para poder ser capaces de crear ambientes, controlando no solo el encendido-apagado remoto y/o automático, la intensidad de luz adecuada, sino también el color elegido para cada ocasión.

Esta creación de ambientes lumínicos en combinación con el lanzamiento de otros eventos integrados en el sistema domótico, como puede ser la bajada de persianas, el encendido de la TV o el proyector de cine, para poder visionar una pelicula en nuestro salón o cine en casa, constituyen las llamadas: escenas, que juntan en un único control, varias acciones de diferentes sistemas entre las que la correcta definición de las variables lumínicas se considera como una parte importante de la misma para crear el ambiente adecuado.

Que se puede hacer con la iluminación si se tiene domótica

energy-efficiency

La palabra que mejor define lo que se puede hacer con la domótica, esa es: CONTROL. El control implica confort y el confort conseguido con el mínimo consumo es: EFICIENCIA ENERGÉTICA.

El confort se consigue, cuando se tiene el control individual y centralizado de forma local desde: pulsadores convencionales, botoneras multipulsador o botones virtuales desde displays y pantallas táctiles. Y de forma remota desde dentro: mandos a distancia y también desde fuera: teléfono móvil, tablet,... pudiendo usar ese control, ademas de los habituales usos convencionales, como encendidos-apagados individuales, grupos de luces,...en cualquier vivienda, edificio,... poder crear los ambientes y escenas que demande el usuario.

Para lograr este control, es necesario dotar de una instalación complementaria al circuito de iluminación, mediante controladores, dimmers para la regulación de intensidad o dispositivos electrónicos (balastros) capaces de poder ejercer este control sobre nuestros sistema de iluminación. Todo ello gobernado desde la programación de nuestro sistema domótico que no solo controlará las luces sino los demas servicios: persianas motorizadas, climatización, alarma,... de forma integrada.

lighting_control_knx

El consumo eficience de energía, viene dado por la gestión del apagado de las luminarias en ausencia de las personas que ya no ocupan una estancia, incluso, más dificil todavía, poder llegar a conseguir el nivel justo de intesidad lumínica en función de la luz natural que entra en la habitación a controlar cuando esta se encuentra ocupada.

 

En este caso, la automatización en base a la eficiencia energética de un sistema de iluminación, requiere dotarlo de sensores de movimiento-presencia y de medida del nivel de luminosidad, capaces de llevar las variables necesarias al programa de control y regulación domótico.

Dado que iluminar estancias vacias o excederse en la intensidad necesaria para iluminar una estancia ocupada, supone una perdida de dinero, es entonces cuando el ahorro energético se convierte en retorno de la inversión (payback) del sobrecoste de domotizar el sistema de iluminación, frente a dejarlo en la forma convencional, sobretodo en grandes instalaciones, que dependan en gran medida del consumo de los sistemas de iluminación, como pueden ser: edificios de oficinas, hoteles, aeropuertos,...e incluso iluminación urbana.

Tecnologías para el control domótico de la iluminación

Como hemos dicho, si vamos a controlar un sistema de iluminación a través de un sistema domótico necesitaremos: actuadores, controladores y sensores. Veamos que son y que funciones realizan:

  • Actuadores: Para poder volver inteligentes a nuestras luces, necesitamos dotarles de control mediante los actuadores. Un actuador sencillo es una especie de relé electrónico que abre o cierra la alimentación de un punto de luz de forma individual, de tal forma que desde un controlador (pulsador, mando a distancia, teléfono móvil,...) podemos gobernar dicho punto de luz.
e-controls_pasarela_ldali-3e104El actuador se intercala entre el controlador (pulsador) y el punto de luz para el control individualizado del mismo. La comunicación de la señal de control puede transmitirse por 3 medios: Cable dedicado (BUS), Inalámbrica (Ondas) y Corrientes portadoras (Powerline) que llevan al señal de control a través del mismo cable que lleva la potencia al dispositivo.

Si queremos ademas poder regular la cantidad de luz, podemos colocar un dimmer,  para tener un control sobre la cantidad de intensidad eléctrica que le enviamos al punto de luz, consiguiendo de esta forma, controlar la cantidad de intensidad lumínica.

La mayoria de sistemas domóticos disponen de este tipo de actuadores sencillos tipo dimmer, que nos dan la posibilidad de gestionar el nivel de intensidad del punto de luz que controlamos.

dmx_software

Si buscamos un control más robusto y profesional, existen dimmers

especializados en cada tipo de fuente lumínica: bombillas, fluorecentes, halógenas, vapor de sodio, LEDs, RGB,... así como del tipo de potencia requerida para cada caso. Entre las tecnologías más utilizadas en control lumínico profesional caben destacar: DALI (Digital Addressable Lighting Interface) que es un estandar de control para iluminación con su propio

protocolo de control y DMX (Digital MultipleX) con protocolo de control propietario pero muy extendido no solo en iluminación convencional, sino también para controlar aparatos de iluminación en espectaculos: scanners y cabezas móviles, dispositivos de efectos especiales, máquinas de humo,...

Ambos sistemas: DALI y DMX estan pasarelizados a la mayoria de sistemas de control domótico profesional que utilizan un cable dedicado adicional para la transmisión de la señal (BUS), tales como KNX, Lonworks, Creston, Vantage,... para poder ejercer un control integrado de la iluminación junto con el resto de sistemas.

  • Controladores: Son aquellos dispositivos que nos permiten un control más potente de nuestro sistema de iluminación. La gama es muy amplia y va desde pulsadores de botón sencillos: on/off, multipulsadores con varias botoneras a las que asignar el con control de la regulación del nivel de intensidad del punto de luz o control de la paleta de colores RGB, hasta displays o pantallas de control táctil donde hacer todos los controles desde botones configurables táctiles.

rgb_ipad_knxSi además disponemos de una pasarela de control de nuestro sistema domótico a TCP/IP podremos controlar con una aplicación dedicada (ej: iPhone, iPad) los encendidos, apagados, nivel de intensidad y paleta de colores de cada luz que tengamos integrada en nuestro sistema domótico.

  • Sensores: Para poder sacar partido al control inteligente de nuestro sistema de iluminación, es necesario incorporar sensores de movimiento-presencia y de medida de la intensidad lumínica.

Encender de forma automática estancias, requiere que la programación reciba la señal de presencia y la luminosidad natural en ese momento, para decidir si se enciende la luz o no y hasta que nivel de luminosidad.

esylux_pdc360i_knx

Del mismo modo, para conseguir un ahorro energético adecuado, es necesario apagar las luces automáticamnete al poco tiempo de detectar falta de presencia, con la programación adecuada del sistema domótico, que espera cierto tiempo a la última detección de presencia producida antes de dar la orden de apagado al sistema.

 

Todos estos dispositivos trabajan en conjunto con el resto de sistemas de la casa, como por ejemplo, ante una  falta de presencia continuada en el tiempo y definida por el suaurio, es posible, ademas de apagar las luces, bajar la consigna de la climatización, bajar todas las persianas y conectar la alarma de forma automática.

Regulación constante de luz vs tecnologia LED

regulacion_constante_de_luzEl control más óptimo de un sistema de iluminación es cuando se consigue disponer de la cantidad justa de intensidad lumínica en una estancia que se encuentre ocupada.

Si aplicamos la lógica de regulación para este caso, necesitaríamos medir en primer lugar si hay alguien (presencia) en la estancia y en ese instante, medir el nivel de luminosidad de la luz natural que tenga la estancia, programando una lógica de control que encienda la luz a la intensidad adecuada para llegar de forma automática, al nivel de luminosidad mínimo definido por el usuario, para la estancia.

Existen sensores capazes de medir presencia por un lado y nivel de luminosidad por otro e incluso hay sensores que pueden combinar ambas magnitudes en el mismo dispositivo. Por otro lado existen actuadores que son capaces, no solo de llevar la orden de encendido o apagado al punto de luz, sino que tambien son capaces de aplicar el nivel de intesidad que se defina para ese punto de luz. Con toda esta información, el sistema domótico podría realizar la programación  para aplicar la lógica de control que consiga controlar automáticamente un punto de luz en función de la presencia y la cantidad de luz natural en cada momento, de cara a calcular y aplicar la cantidad de luz artificial que proporcionara al punto de luz para lograr la intensidad necesaria para iluminar la estancia que haya definido el usuario.

Este planteamiento de regulación constante de luz tiene algunos inconvenientes ente los que destacan:

  • La cantidad de luz natural varia con la distancia desde el foco de luz natural. Es decir, a medida que nos alejamos de una ventana  entra menos luz natural y por tanto según donde coloquemos el sensor este dará una medida u otra. Esto implica que para afinar la regulación habría que aumentar en número de sensores por estancia y adecuar una programación con diferentes parámetros de control en cada zona, lo que complica y encarece la instalación volviéndola poco práctica.
  • La posición del sol (azimut), que cambia a lo largo del día y con diferente altura según la estación del año, también influye a la hora de saturar los sensores y dar falsas medidas que hacen que la regulación funcione mal. Si la luz del sol incide directamente sobre el sensor y estamos regulando las luces desde una altura considerable, la medida de la luz útil en el suelo se verá afectada por esta saturación del sensor, que hace que este envie un dato de mucha luminosidad en el techo que no se corresponde con la luminosidad real en el suelo por la inclinación en la que se recibe dicha luz natural desde la fuente, haciendo que la regulación actue de forma errónea.
  • Nubes y sol. En un dia soleado cuando de repente llega una nube y lo tapa, el descenso de luminosidad natural que penetra en la habitación hace que el mecanismo de regulación para corregir este cambio rápido de luminosidad, sea más lento que lo que debería, produciendo un efecto muy molesto de luces que se encienden y apagan continuamente, al intentar responder el sistema de control a los repentinos cambios de luminosidad exterior.
  • La percepción de cantidad de luz es distinta en cada persona y cambia con la edad. Al igual que con la sensación de frio o de calor todos tenemos nuestra propia percepción y esta es distinta a media que vamos haciéndonos mayores, por lo que ajustar los parámetros de regulación a un nivel determinado hace que halla personas que lo vean como adecuado y otras no.
  • Cantidad de luz necesaria: Definir la cantidad de luz necesaria para que el sistema pueda tener una constante donde llevar al punto de luz cuando la luz natural que mide el sensor de luminosidad nos dice que no es suficiente, nos lleva a   definir una que dependerá de la cantidad de luz que requiera la estancia para la actividad que se vaya a realizar en ella. Siendo esta relativa en muchos casos como hemos visto antes.
  • Luces LED. El bajo consumo de este tipo de luces, cada dia con mayor potencia y menor consumo, hace que el objetivo de la eficiencia energética, en iluminación se justifique menos dotando al sistema de un control domótico, en lo referente a regulación constante de luz si nos fijamos únicamente en el retorno de la inversión que por control nos puede reportar frente al cambio de las luminarias de alto consumo por otras de tecnología LED.

dayligth_factorAnte estas situaciones cotidianas que impiden crear programaciones útiles de control que nos permitan disponer de una regulación constante de luz de forma automática, se pueden definir estrategias de control que consigan, sino de una forma perfecta, al menos de una forma práctica, la regulación de luz en función de la presencia sigue siendo eficaz para:

  • Apagados por falta de presencia (ausencia). Si no hay nadie en la estancia, es un gasto inútil tener encendida la luz.
  • Encendidos automáticos de zonas de paso o comunes. Con regulación 100% o ajustada según gustos del usuario que puede ver útil disponer de una regulación propia de cada momento del dia o de la noche (ej: luces al 10% para levantarse de la cama sin deslumbrarse).
  • Regulación constate de luz controlada. Podemos llegar a aplicar una regulación constante de luz si somos capaces de convertir en variables de control dichos fenómenos: la posición del sol (azimut) o detectar los cambios bruscos de luminosidad exterior. Con dispositivos como estaciones meterológicas, capaces de medir estos cambios y enviarlos como variables de controla  nuestro sistema domótico, podemos añadir dichas variables a la lógica de programación para anular la regulación constante cuando se produzcan dichos fenómenos. De esta forma el sistema funcionará de forma eficiente en condiciones normales y se anulará la regulación constante mientras estemos en condiciones especiales.

Casos de éxito de regulación domótica en control lumínico

La regulación domótica en grandes edificios tiene una fuerte retorno de inversión contra mayor consumo de energía tenga el edificio.

Uno de los casos de éxito en los que se ha empleado regulación domótica para controlar de forma eficiente un sistema de iluminación con mas de 64.000 puntos de luz, es el caso de la Terminal 5 del aeropuerto de Heathrow.

El sistema empleado fue el estandar internacional KNX.

t5_heathrow_knxEste ambicioso proyecto trataba de controlar y regular una a una todas las luminarias de la terminal (incluidas las luces de emergencia), con el fin de automatizar su control en función de la luminosidad ambiental y la ocupación de las diferentes salas. Finalmente todo el sistema se encuentra monitorizado de forma centralizada mediante una solución  OPC, desde la que se lleva la visualización de toda la instalación y el mantenimiento de la misma.

Las cifras del macro-proyecto se resumen en estos datos:

  • 236 KNX/IP routers
  • Más de 910 líneas KNX
  • Más de 7000 dispositivos KNX
  • Más de 64.000 luminarias DALI

El éxito del proyecto, consistió en reducir las horas de instalación gracias a los cuadros prefabricados (con los dispositivos KNX necesarios y cableados) y preprogramados para cada zona,  y del mismo modo cada luminaria dispone de conectores rápidos (Plug&Play), que aceleró la puesta en marcha in situ.

La empresa integradora: Andrómeda Telematics, elaboró un estudio energético de Payback basado en tres aspectos:

  1. Reducción: Al disponer de luces dimmerizadas se pueden regular hasta un consumo óptimo en cada caso. Se estimó una reducción del 20% en este aspecto: 265.168£/año y una reducción de emisiones de CO2 de: 1.628Tm
  2. Control Automático: Al disponer de un sistema de regulación constante de luz en función de sensores de presencia y luminosidad, solo se consume la luz necesaria para cubrir el nivel de luxes en cada estancia ocupada. Esto supone un ahorro de: 240.894£/año y una reducción de emisiones de CO2 de: 1.479Tm
  3. Control de ocupación: Gracias a los detectores de presencia conectados al BUS, se puede actuar frente a la falta de presencia en habitaciones que están vacías. Esto hace que no se consuma energía al producirse un apagado automático de las luminarias en dichas áreas. Esto supone un ahorro de: 531.404£/año y una reducción de emisiones de CO2 de: 3.264Tm

El ahorro total de la instalación supuso:

  • 6.821Tm  de emisiones de CO2 al año que se dejan de emitir a la atmósfera.
  • 1.362.498 £ por año de ahorro
  • Payback: 2,8 años

lon_powerline

Este ejemplo se puede trasladar a cualquier edificación donde la iluminación represente una cantidad importante en el consumo de la energía e incluso en iluminación urbana, donde la falta de movimiento puede ser tratada como una señal que oblige a bajar la intensidad de una calle poco transitada, si se instalan detectores de movimiento en las farolas y se controlan individualmente. En estos casos, la tecnología Powerline desarrollada por Lonworks tiene bastante aceptación.

 

Categories: Integración domótica

Comentarios (1)

  • Marcos Alonso Rodriguez

    Marcos Alonso Rodriguez

    15 Agosto 2013 a las 15:26 |
    Hola me interesa muchisisisismo el tema sobre Iluminacion mi pregunta es si me podrian dar el nombre de los sensores que regulan la intecidad de la luminaria de acuerdo a la intencidad de luz ambiente y tambien el fabricante por favor

Déje un comentario

Por favor autentifícate para dejar un comentario.