Ahorro Energético: Mediciones de Consumo

Las mediciones de consumo a tiempo real son uno de los aspectos clave cuando se trata de reducir el consumo energético y el importe de nuestras facturas. Añadiendo un sistema de medición y una visualización a nuestra instalación domótica podremos saber en todo momento cuál es el consumo de agua, electricidad y gas de nuestra casa. Con esta información a nuestro alcance podremos adoptar medidas para reducir nuestras facturas a final de mes.

Si adoptamos medidas de ahorro energético sin saber cuál es la repercusión final en nuestra factura no tendremos motivación suficiente para mantenerlos. En cambio, si vemos como al reducir un grado la temperatura de las habitaciones en los meses de invierno el consumo de gas se reduce un 20%, o que si reduciendo la luminosidad máxima en un 10% vemos que el consumo de electricidad disminuye considerablemente será más fácil mantener estos cambios.

Por otra parte si tenemos una fuga de agua en nuestra instalación de agua que nos ha pasado desapercibida o un grifo que pierde agua, no nos hará falta esperar a recibir la factura del agua para darnos cuenta del problema. Podremos detectar la fuga al momento disminuyendo los posibles daños en la vivienda y el incremento en nuestra factura del agua.

Dispositivos de medida

Contadores Industriales

La mayoría de los contadores industriales tienen una salida RS-485 MODBUS RTU para comunicaciones. El fabricante intesis (http://www.intesis.com/) dispone de unas pasarelas KNX – Modbus RTU ideales para este tipo de dispositivos, que nos permitirá obtener y transmitir valores a través de nuestra instalación domótica.

Contadores de Impulsos

Normalmente no hace falta que las medidas de los consumos tengan un nivel de precisión tan alto. Para instalaciones domésticas se suelen utilizar los medidores de pulsos. Cada vez que se alcanza una unidad de medida el medidor genera un pulso. Este pulso se puede recoger con un dispositivo de entradas KNX y con un contador obtener el valor real de la medición.
Cabe destacar que la casa ARCUS dispone del contador de impulsos KNX-IMPZ2-SK01, que se puede comprar solo o con una gran cantidad de contadores ya integrados a él como: agua, presión, gas... http://www.arcus-eds.de/home.html

Contadores KNX

En el mercado también podemos encontrar medidores completamente KNX, con los que no hará falta ninguna interfaz. ABB tiene el medidor ZS/S 1.1 que puede realizar lecturas de voltajes, corrientes, factor de potencia y frecuencia. Zennio también tiene un medidor de electricidad que se llama KES, que nos permite obtener lecturas de tres fases distintas. También hay fabricantes que han sacado actuadores que incorporan un sistema de medición en cada una de sus salidas, de esta manera se pueden obtener lecturas sectorizadas del consumo eléctrico de la instalación.

Visualización

Lo más recomendable para la visualización de las lecturas es utilizar un servidor KNX. Con un servidor podremos almacenar lecturas y representarlas en forma de gráficas o tablas. El HomeServer de GIRA, nos da una infinidad de opciones para operar con las lecturas y visualizar los valores en gráficas, aunque su precio es elevado. El servidor LOXONE no tiene tantas opciones, pero nos permitirá tener lecturas a tiempo real y gráficas de históricos por un precio más asequible. Por su parte ZENNIO dispone de un display con el que resulta muy fácil integrar las lecturas de sus medidores KES.

Conclusiones

Las combinaciones para obtener lecturas instantáneas de agua, luz y gas de nuestra instalación son casi infinitas. Aunque el coste de una instalación como esta puede parecer caro, es la parte de la instalación que más beneficios económicos nos aportará a corto plazo.

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Domótica y Seguridad

Como ya hemos visto, los dispositivos KNX ofrecen un gran abanico de funciones: desde las más simples como la abertura de luces o la monitorización de la temperatura ambiente, hasta la más complejas: como control de música o videoportero.

Actualmente las instalaciones domóticas más simples suelen ofrecer las funciones de control de luces (interruptores y sensores de movimiento), control de persianas, control de clima y  el control remoto de  la instalación. Cuando se proyecta una instalación domótica con estas funciones básicas no se suele tener en cuenta que con unos pocos euros más se puede dotar a la casa de un sistema de seguridad propio.

Si el proyecto ya dispone de sensores de movimiento para las encendidas de luces en zonas de paso como entradas y pasillos, podemos usar estos mismos sensores para la detección de intrusos cuando la casa está vacía. Cuando se hace el control sectorizado del clima de una habitación es común usar sensores de
ventanas (abiertas o cerradas) para evitar que el clima siga funcionando cuando se abre una ventana, ya que supone un malbaratamiento de la energía. Estos mismos sensores también pueden ser de mucha utilidad en un sistema de seguridad.

Pero es fiable un istema de seguridad KNX?

Para garantizar la calidad de los dispositivos la KNX Association obliga a todos los fabricantes de productos KNX a estar adaptados a la norma ISO 9001. A parte la mayoría de los fabricantes de KNX suelen certificar sus productos con la norma europea de seguridad VdS que mediante ensayos da a cada dispositivo un grado de seguridad:

• Grado 1: Viviendas sin sistema de alarma.
• Grado 2: Viviendas y comercios de bajo riesgo. Actuación policial.
• Grado 3: Viviendas de alto  y centros comerciales. Actuación policial.
• Grado 4: Viviendas y comercios de muy alto riesgo. Actuación policial.

En muchos de los casos no hará falta que el sistema de seguridad esté conectado a la policía, pero el propietario tendrá un sistema de alarma capaz de enviar correos electrónicos y mensajes de texto, proporcionar imágenes del interior de la propiedad o grabar el tiempo de accesos mediante llaveros magnéticos.

Ventajas de un sistema de seguridad KNX

Con un sistema de seguridad KNX dotamos la vivienda de funciones de seguridad que un sistema de alarma convencional no es capaz de proporcionar. Por ejemplo, suele ser habitual programar luces de pánico: cuando se detecta una presencia no deseada en la vivienda (dentro o fuera) se hace un encendido de todas
las luces de la vivienda asustando al intruso. También es muy común programar simuladores de presencia: cuando la propiedad queda vacía la instalación recrea escenas aleatorias de luces y persianas.

A parte con el bus KNX resulta sencillo añadir sensores de calor y humo, que permitirán tener la vivienda protegida de posibles accidentes. La ventaja de añadir estos sistemas es que siempre que se active una alarma y la casa esté desocupada alguien será notificado de inmediato.

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Elementos Básicos de un Sistema KNX

En un sistema domótico hay elementos que son visibles para el cliente: pulsadores, sensores de temperatura, pantallas. Sin embargo hay muchos otros que suelen pasar desapercibidos. Es el caso de los dos elementos indispensables para que una instalación KNX funcione: la fuente de alimentación y el cable de bus.

Las fuentes de tensión KNX son las encargadas de suministrar el voltaje a los dispositivos de toda la instalación a través de un cable de par trenzado. A través de este mismo cable es por donde se transmitirán los mensajes de un dispositivo a otro.

Cables

El cable que se utiliza en instalaciones KNX recibe el nombre TP1. Consiste en dos pares trenzados de cobre apantallados y con un recubrimiento libre de halógenos de color verde.
El par rojo y negro es el que suele usarse para conectar los dispositivos, mientras que el par amarillo y blanco se usa para otras funciones como fuentes de tensión auxiliares o bus DALI.

Fuentes

160mA y 320mA

Son las fuentes que menos potencia pueden suministrar. Al tener poca potencia solo pueden alimentar líneas con pocos dispositivos como pisos, tiendas o oficinas. También se utilizan en líneas con largas distancias entre dispositivos para compensar la caída de voltaje. Aunque se pueden ver instalaciones funcionando con fuentes de 160mA, las fuentes de 320mA suelen ser las más habituales en instalaciones pequeñas.

640mA

Las fuentes de 640mA se utilizan en instalaciones con más de 64 dispositivos por línea en casas unifamiliares, edificios de oficinas o centros comerciales. Como la diferencia de precio entre una fuente de 640mA y una de 320mA es pequeña, es habitual encontrar fuentes de 640mA en instalaciones pequeñas, ya que si nunca se quiere ampliar la instalación no hará falta cambiar la fuente.

En el mercado podemos encontrar muchas fuentes de tensión, ya que casi todos los fabricantes tienen la suya. Muchos de estos fabricantes suelen incorporar una fuente auxiliar de tensión de 30V en corriente continua, esta fuente suele usarse para conectar dispositivos como las pasarelas IP, que suelen requerir de una fuente de tensión externa al bus KNX.

Fabricantes como ABB también tienen fuentes ininterrumpidas. Uniendo estas fuentes a una batería eléctrica pueden seguir suministrando corriente a la instalación incluso cuando haya una caída de la red eléctrica. Evidentemente resultan mucho más caras que una fuente normal ya que a parte de la fuente hace falta una batería. Se suelen utilizar en instalaciones que requieren un mínimo de seguridad como hospitales, aeropuertos, etc.
En este tipo de instalaciones también pueden encontrarse líneas con más de una fuente de tensión, esto evita que haya pérdidas de mensajes si una de las fuentes falla.

ELSNER por su parte, fabrica fuentes de alimentación que llevan un pequeño display que nos permiten tener información sobre el funcionamiento de la red: horas de funcionamiento, sobrecargas, sobretensión externa, sobretensión interna, cortocircuito,  sobretemperatura, tensión de bus, corriente del bus y temperatura.

Recientemente ARCUS ha sacado una bobina KNX. Esta bobina es la misma que viene integrada en cualquier fuente para filtrar los mensajes de bus de la tensión de alimentación, pero en este caso es independiente de la fuente. De esta manera se puede utilizar una fuente de tensión normal y corriente, disminuyendo el coste final.

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Dispositivos KNX

Al tratarse de un sistema descentralizado, tal  y como expliqué en el primer post, dentro de una instalación KNX podemos encontrar una gran diversidad de dispositivos: pulsadores, actuadores, sensores de luz, pantallas...
Para entender mejor cómo funciona un sistema domótico KNX veamos qué tipos de dispositivos nos podemos encontrar en una instalación:

Fuentes de Alimentación

Las fuentes no tienen ninguna función aparte de alimentar todos los dispositivos a través de par trenzado (el más utilizado en viviendas). Algunas fuentes pueden llevar una fuente de tensión auxiliar de 30V para dispositivos que la requieran.
La mayoría de los fabricantes KNX tiene fuentes de tensión: ABB, GIRA, JUNG, MDT, SIEMENS, SCHNEIDER, ZENNIO...

Bus

Es el cable de par trenzado a través del cual se alimentan i comunican todos los dispositivos de una instalación.

Actuadores

Son elementos que tienen la función de actuar sobre la instalación: ya sea cerrando un contacto para que una luz se abra, subir y bajar una persiana o posicionar una válvula. Los más utilizados son los binarios (ON/OFF), pero también se utilizan mucho los DIMMER (regulados) o las salidas de 0-10V para la regulación de válvulas.
Los actuadores más usados en viviendas  son los de módulos de carril DIN ON/OFF. Los de JUNG y GIRA son prácticamente iguales. MDT y ZENNIO tienen precios más asequibles pero menos funciones predeterminadas (aunque el módulo de ZENNIO tiene funciones lógicas programables para compensarlo). Los módulos SCHNEIDER tienen funciones parecidas a GIRA o JUNG pero la programación es más cómoda.

Entradas

Tiene la función de obtener datos del sistema como la posición de un contacto (abierto o cerrado) o la posición de una válvula 0-10V (0-100%).
Los módulos más utilizados en instalaciones domésticas son las "pastillas". También aquí los módulos JUNG y GIRA son prácticamente iguales y MDT los que mejor precio tienen. ZENNIO por su parte tienen el QUAD que aparte de poder usarse como un módulo de 4 entradas binarias, también se pueden usar como entradas analógicas y además incorpora funciones para 4 termostatos.

Sensores y pulsadores

Aunque con un módulo de entradas y un pulsador convencional se puede hacer el control de encendido y apagado de luces o movimiento de persianas, también existe la posibilidad de usar pulsadores KNX que permiten simplificar la instalación.
Las marcas que más he usado son las de GIRA y JUNG ya que tienen una gran variedad de acabados.
Los sensores más usados son los de temperatura y la mayoría de fabricantes tienen su versión. Cabe destacar el fabricante ARCUS que dispone de una gran variedad de sensores: caudalímetros, sondas de nivel, de presión, calorímetros....

Pasarelas (Gateways)

Se pueden encontrar pasarelas de todo tipo, las más usadas son las de KNX/IP y las KNX/DALI que nos permiten controlar luminarias con tecnología DALI (muy extendida en el sector industrial). Hay fabricantes como INTESIS que fabrican todo tipo de pasarelas: EnOcean, Modbus, BACnet, LONWORKS...
Mientras que fabricantes como ABB, GIRA, JUNG, MDT, SIEMENS, SCHNEIDER y ZENNIO suelen tener solamente pasarelas IP y DALI.

Visualización

La visualización engloba una gran variedad de dispositivos. Desde simples displays informativos para conocer el estado de las ventanas (cerradas o abiertas) a pantallas táctiles que aparte de visualización también tienen las funciones lógicas, programaciones horarias, etc...  Hay marcas especializadas en este sector como Idero y Divus, aunque las soluciones más robustas y fiables suelen ser pantallas industriales como SIEMENS o PROFACE, aunque hará falta una pasarela para utilizarlas.

Las marcas que he puesto de ejemplos en este post son las que uso con más frecuencia por los buenos resultados que me han dado. No obstante, existen muchos dispositivos que ni siquiera he probado. Actualmente existen más de 300 fabricantes KNX y más de 7000 dispositivos disponibles en el mercado. En la web http://www.futurasmus-knxgroup.es/ se pueden encontrar gran parte de ellos aunque no todos

Una ventaja del KNX es que todos los dispositivos tienen que pasar unos controles de calidad mínimos para llevar el sello KNX, con lo que cualquier dispositivo será válido cuando haya que programar las funciones más básicas. Si no nos conformamos con tan solo estas funciones tendremos que buscar cuál es el dispositivo que mejor se adapta a nuestra instalación domótica.

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Domótica: Eficiencia Energéctica

Domótica es una palabra que tiende a relacionarse con edificios lujosos o con casas futuristas. Es verdad que en la actualidad la mayoría de instalaciones domóticas las podemos encontrar en casas de alto standing, pero también hay una parte de ellas que tiene como objetivo la optimización energética del habitage.

Aunque con la optimización energética solo suele buscarse el ahorro económico, también tiene una repercusión beneficiosa para el medioambiente.

Para la optimización energética de un habitage se buscan alcanzar tres objetivos básicos:

1. Utilizar la energía solo en el momento que esta sea requerida
2. No utilizar más energía de la necesaria
3. Utilizar las energías disponibles de la forma más eficiente posible

Según una publicación de la Universidad de las Ciencias Aplicadas de  Biberach con el título de: “Energy saving potential using modern electrical installations”, el ahorro energético en un habitage automatizado suele encontrarse entre el 11 y el 31 % respecto al mismo habitage sin automatizar. En este mismo estudio podemos encontrar la siguiente tabla.

Control Sectorizado del Clima	Entre el 14 y el 25%
Automatización del clima	Entre el 7 y el 17%
Control de Persianas	Entre el 9 y el 32%
Control de la Luz	Entre el 25 y el 58%
Control de la Ventilación	Entre el 20 y el 45%

En el consumo general de una casa el ahorro energético puede encontrarse del 11 al 31%

Control Sectorizado de Habitaciones

Sin duda uno de los puntos fuertes de los sistemas distribuidos es la sencillez con la que se puede hacer la sectorización del clima. En la mayoría de instalaciones actuales suele haber un solo termostato que controla todos los radiadores de una vivienda. Utilizando elementos KNX es muy fácil controlar los radiadores (o anillos de suelo radiante) individualmente. De ésta forma no estamos calentando habitaciones desocupadas o que ya han alcanzado la temperatura deseada.

Automatización del Clima

Pongamos como ejemplo una cada que tiene dos fuentes para producir calor: una bomba de calor eléctrica y una caldera de gas natural. Sin ningún control sobre la instalación tendríamos que elegir de forma manual cuando usar la bomba y cuando utilizar la caldera. Con domótica podríamos colocar una sonda de temperatura para saber la temperatura exterior, si ésta fuese de más de 10ºC utilizaríamos la bomba de calor (ya que el rendimiento de una bomba de calor suele ser bueno hasta esa temperatura). Cuando la temperatura bajase de 10ºC automáticamente entraría en funcionamiento la caldera de gas, obteniendo un rendimiento económico (y energético) mucho mayor.

Persianas y Cortinas

En el caso de persianas y cortinas el ahorro se obtiene aprovechando al máximo la energía solar en invierno y evitándola en verano. Con un simple sensor de luminosidad integrado en la instalación podemos ahorrarnos de encender toda la instalación de clima.

Ventilación

Del mismo modo no hace falta encender toda la instalación de clima si la temperatura deseada dentro de casa se puede obtener aportando aire exterior.

Luces

Normalmente una lámpara suele tener solo dos posiciones: abierta o cerrada. Con una instalación domótica podemos hacer que esta misma lámpara tenga muchos más estados: de 0% a 100%. Con esto y un sensor de presencia y luminosidad (luxómetro) podemos regular la lámpara para que solo se encienda el tanto por ciento necesario para que la luz de la habitación sea la adecuada y la habitación esté ocupada.

Estos son solo 5 ejemplos de las posibilidades que tiene la domótica cuando se trata de ahorrar energía. Y es que aunque puede ser muy útil controlar toda tu casa desde tu Smartphone y divertido encender las luces de tu casa dando palmas, la domótica es mucho más que eso. 

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Sistemas Domóticos: Porqué KNX?

En el mercado se pueden encontrar gran variedad de sistemas domóticos. Estos se suelen dividir en tres grupos según su funcionamiento:

• Sistemas Centralizados
• Sistemas Descentralizados
• Sistemas Distribuidos

Los sistemas centralizados consisten únicamente en un solo dispositivo, que és a la vez quien recoge los datos de la instalación (luminosidad, presencia, tiempo...) y a la vez actúa sobre esta. La ventaja de estos tipos de sistemas es su bajo coste, ya que solo es necesario un dispositivo. Pero como contrapartida el sistema es poco fiable ya que dependemos exclusivamente de este dispositivo para realizar cualquier operación, y resulta difícil hacer una paliación de la instalación. El máximo representante de estos tipos de sistemas es el X10 que tiene el honor de ser el primer sistema domótico en salir al mercado en el año 1978.

A diferencia de los sistemas centralizados, los descentralizados tienen dos o más módulos que se reparten las funciones de una instalación, y a la vez estos pueden comunicarse entre ellos.  De esta manera es más fácil llevar a cabo una ampliación y la fiabilidad aumenta al no depender de un solo dispositivo. No obstante, el precio de estas instalaciones es muy superior a las anteriores. El sistema descentralizado más conocido es el PROFIBUS.

Por último tenemos los sistemas distribuidos, que son los más extendidos en la actualidad. Estos sistemas no tienen un cerebro central, sino que todos los dispositivos que forman la instalación (pulsadores, actuadores, sensores...) tienen repartida esta funcionalidad. De esta forma si uno de los elementos falla, el sistema sigue funcionando normalmente. De esta manera la fiabilidad de estos sistemas es mucho mayor que un sistema centralizado y el coste es mucho menor que el de un sistema descentralizado. Los sistemas más extendidos en el mercado el LONWORKS (Estados Unidos) y KNX (Europa).

En la siguente tabla podemos ver una comparativa de las principales características de los dos:

	KNX	LONWORKS
Velocidad de Transmisión	9600bps	76000bps
Límite de Distancia	1000m	2700m
Fuente de Alimentación	Necesaria	No Necesaria
Tipos de Datos	Pocos y Estándar	Más de 180 Estándar

Tal y como vemos en la tabla el sistema LONWORKS supera al KNX en todas las características. Entonces porqué usar KNX?

La razón es sencilla: INTEGRACIÓN. Mientras que el sistema LONWORKS tiene, a parte de los más de 180 tipos de datos estándar, también puede tener tipos de datos específicos de cada componente, lo que perjudica enormemente la integración de distintas marcas.

En cambio KNX tiene unos pocos tipos de datos, y todos estándar, por lo que todos los dispositivos, sean del fabricante que sean, puedan comunicarse entre ellos. Gracias a esto no solo es posible encontrar instalaciones con elementos de distintos fabricantes sino que suele ser la tónica dominante en cualquier instalación de KNX.

Esto favorece la creación de nuevas empresas dedicadas a ramas específicas (sensores, comunicadores, actuadores…) de los productos KNX. En España podemos encontrar mayor número de dispositivos  y de distribuidores de KNX que de LONWORKS. Por lo que al domotizar una casa KNX suele ser la solución más barata y completa.

Los dos sistemas son robustos y fiables, aunque LONWORKS sea ligeramente mejor técnicamente, KNX tiene la gran ventaja de la fácil INTEGRACIÓN entre dispositivos de distintos fabricantes. 

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Primer Post: Bienvenidos a Domolius

4 de Junio de 2014. Hoy, con este primer post inauguro el blog de Domolius. Un blog que tendrá como objetivo acercarte a la domótica. Ya tengas algún conocimiento sobre este mundo o seas totalmente ajeno a él este es tu blog. Buscando un poco de inspiración par escribir estas primeras líneas he topado con bastantes descripciones de lo que se entiende como domótica, esto es lo que podemos encontrar en la Wikipedia:

Se llama domótica al conjunto de sistemas capaces de automatizar una vivienda, aportando servicios de gestión energética, seguridad, bienestar y comunicación, y que pueden estar integrados por medio de redes interiores y exteriores de comunicación, cableadas o inalámbricas, y cuyo control goza de cierta ubicuidad, desde dentro y fuera del hogar. Se podría definir como la integración de la tecnología en el diseño inteligente de un recinto cerrado.

A mi me gusta más definir la domótica como dotar a una vivienda de las capacidades de sentir, pensar y relacionarse. Dotando a una casa con la capacidad de sentir, esta podrá saber si hay algún habitante en la casa, si su temperatura es la adecuada, si es de día o de noche… Con la capacidad de pensar será capaz de actuar de una manera autónoma: bajando las persianas cuando sea de noche o calentando las habitaciones que están a una temperatura adecuada. Por otra parte, la capacidad de relacionarse nos permitirá a los usuarios ajustar el funcionamiento de la vivienda, ya sea desde un simple interruptor, desde un ordenador, desde una móvil o desde una tableta. Este blog tratará sobre los sistemas que se pueden encontrar actualmente en el mercado que permitirán que tu casa aprenda a sentir, pensar y relacionarse. Bienvenidos a DOMOLIUS.

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