DISEÑO CONTROL DE ILUMINACION KNX EN PROYECTOS DE GRAN ENVERGADURA TERMINAL AEROPUERTO

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2 DISEÑO CONTROL DE ILUMINACION KNX EN PROYECTOS DE GRAN ENVERGADURA TERMINAL AEROPUERTO D. Jorge Gutiérrez Parra Director General NEGOCIOS Y PROYECTOS sas Bogotá, Colombia

3 TEMARIO PONENCIA Introducción Control de Iluminación Criterios de diseño: - Conceptuales - Técnicos Escogencia del Sistema de Automatización Sistema KNX: Ingeniería del proyecto Ejemplo: Terminal de Pasajeros Aeropuerto El Dorado Bogotá Metodología del diseño, coordinación e instalación Conclusiones

4 INTRODUCCIÓN El control de iluminación es uno de los sistemas más complejos en la Automatización de Edificaciones. Es necesario tener conocimientos adicionales de arquitectura, iluminación y distribución eléctrica. En proyectos de gran envergadura, su complejidad obliga especialmente a escoger muy bien el tipo de automatización a emplear.

5 CONTROL DE ILUMINACIÓN 1. TIPO DE CONTROL 1.1 Interrumpiendo la potencia: (ON/OFF) Interruptor Sensor presencia Sensor luminosidad Programador horario Teleruptor Actuador 1.2 Controlando cantidad de potencia: Dimmers Drivers voltaje / corriente Balastos electrónicos inteligentes (bus de datos)

6 CONTROL DE ILUMINACIÓN 2. TOPOLOGIA DE CONTROL 2.1 Aislada: Control acciona un grupo de luminarias en particular.

7 CONTROL DE ILUMINACIÓN 2. TOPOLOGIA DE CONTROL 2.2 Distribuida: Control interactúa con otros controles en un mismo grupo de luminarias como un sensor de presencia y un sensor de luminosidad

8 CONTROL DE ILUMINACIÓN 2. TOPOLOGIA DE CONTROL 2.3 Centralizada: Automatización desde un cuadro o tablero, con controles interactuando ó a través de PLC u ordenador. Cuadro

9 CONTROL DE ILUMINACIÓN 3. GRADO DE AUTOMATIZACIÓN 3.1 Bajo: Como mecanismo interruptor, requiere intervención del usuario. 3.2 Medio: Como sensor de presencia no requiere intervención del usuario. 3.3 Alto: Como cuadro de teleruptores, que permite pre-programar interacciones entre controles. 3.4 Muy Alto: Sistemas controlados ordenadores PLC,ó similares.

10 CONTROL DE ILUMINACIÓN 4. FUENTES LUMÍNICAS: 4.1 Incandescente: En vía de extinción, permite control on/off. 4.2 Fluorescente Lineal ó compacta:. Excelente relación costo/beneficio. Instalando balastos inteligentes como DALI, se puede automatizar/dimerizar.

11 CONTROL DE ILUMINACIÓN 4. FUENTES LUMÍNICAS 4.3 Gases a presión: Mercurio, Sodio, Metal Halide: hasta ahora el más eficiente para iluminar grandes áreas, permite control ON/OFF. Tomar en cuenta que el apagarse se reencienden en un lapso no menor a 10 minutos. 4.4 Led: La tendencia del mercado, revolución electrónica, permite control ON/OFF y dimerización, led monocromático ó RGB ( a color). 4.5 Otras fuentes lumínicas en proceso de experimentación o consolidación de mercado.

12 5. CRITERIOS CONCEPTUALES DE DISEÑO 5.1 Consultoría Cliente: Primero definir las necesidades con el cliente, guiarlo hacia la solución costo /beneficio más adecuada para su proyecto. 5.2 Conocimientos específicos: El diseñador debe tener conocimientos de electricidad y planos arquitectónicos, visualizando volumetría del espacio. 5.3 Punto de control: Es el elemento que realiza una o varias funciones específicas de automatización dentro de un sistema de iluminación. 5.4 Número de puntos de control: Dependiendo del grado de automatización se tienen más o menos puntos de control.

13 5. CRITERIOS CONCEPTUALES DE DISEÑO Proyecto: Edificio de oficinas 5 niveles con metros cuadrados y 125 espacios arquitectónicos. Tipo de control Cantidad de luminarias Tipo balasto Grupos lámparas a controlar Cantidad de puntos de control Teleruptor ON/OFF.Cinco (5) por piso. 500 Electrónico convencional = 500/(5*5) = 20 luminarias por circuito =5*5= 25 Sensores de presencia (uno por espacio) Bus de datos DALI en cada reactancia sensores Electrónico convencional Electrónico inteligente (control individual por cada luminaria) = 500 luminarias sensores= 625 puntos de control.

14 5. CRITERIOS CONCEPTUALES DE DISEÑO 5.5 Proyecto gran envergadura: Debe superar al menos los puntos de control. 5.6 Necesidades del cliente: Precisar en primera instancia el tipo de cliente, después definir el tipo y grado de automatización a diseñar. 5.7 Tipos de clientes: Constructores/Promotores: que compran, construyen y venden a terceros Cliente final: quien construye o compra un proyecto para su uso directo Concesionario: quien construye o aporta un proyecto para un tercero, pero va a usufructuarlo durante un periodo de tiempo. Ejemplo: concesiones con el Estado.

15 5. CRITERIOS CONCEPTUALES DE DISEÑO 5.8 Relación entre tipo de cliente y grado de automatización Tipo de Cliente Constructor / Promotor Cliente Final Consesionario Objetivo básico Rentabilidad de inversión a corto plazo Funcionalida d proyecto Rentabilidad de la inversión a largo plazo Preocupación cuantía de inversión en proyecto Muy alta, entre menor inversión, mayor rentabilidad del proyecto. Media, pues su objetivo es implementar modelo de negocio rentable. Alta, pero analiza costo/benefici o a largo plazo, Importancia consumo energía eléctrica Baja, son los compradores los que pagarán estos costos. Muy alta, al ser parte de costos de operación de su empresa Alta, pero analizar costo/beneficio a largo plazo, Importancia costos de mantenimiento y operación. Baja, son los compradores los que pagarán estos costos. Muy alta, al ser parte de costos de operación de su empresa Alta, pero analizar costo/beneficio a largo plazo, Tendencia Grado de Automatización escogida Básica, control ON/OFF de zonas comunes, con temporizador y/o sensores de ocupación. Alta ó Muy Alta, incluye control inteligente por espacio, contribución luz natural, etc. Intermedia ó Alta, dependiendo de rentabilidad inversión.

16 5. CRITERIOS CONCEPTUALES DE DISEÑO 5.9 Protección Medio Ambiente Normativa Empresarial: Compañías con iniciativas de cuidado del Medio Ambiente. El proyecto tiende a mejorar su grado de automatización Normativa Gubernamental: De ahorro de energía, iluminación y edificios amigables con Medio Ambiente, también contribuyen a mejorar grado de automatización de la iluminación.

17 6. CRITERIOS TÉCNICOS DE DISEÑO 6.1 Introducción: cada espacio requiere un tipo de control de iluminación específico, según su uso. 6.2 Arquitectónicos Área del espacio Altura: Muy importante si se van a instalar sensores de ocupación en techo Contribución luz natural: Ventanas y luz cenital Tipo de cielo rasos: Falso o sin cielo rasos Ubicación puerta de entrada Ubicación de muebles Decoración 6.3 Funcionales Uso del espacio Permanencia Ciclo de operación de la edificación

18 6. CRITERIOS TÉCNICOS DE DISEÑO 6.4 Seguridad: Niveles mínimos reglamentarios Iluminación Rutas de Evacuación Iluminación de emergencia 6.5 Voltajes: Verificación de compatibilidad de voltajes locales con los de elementos de iluminación y de control. 6.6 Cableado: Conectores: Garantizar conexión de miles de puntos requiere un buen sistema de conexionado Cable: Cambia el tipo de cable si está o no por entre tubería o canalizaciones eléctricas.

19 7. ESCOGENCIA DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIÓN 7.1 Requerimientos básicos: Se debe escoger un sistema que permita integrar: Tipo de Control Topología Grado de Automatización. 7.2 Protocolos Para control luminarias: Se define protocolo en función de Tipo de Control Para elementos de control: Se define protocolo, en función de Requerimientos básicos Protocolos cerrados: Desarrollados por empresas y sólo conectan elementos de la misma marca. Una vez el cliente compra sus productos, únicamente puede emplear éstos.

20 7. ESCOGENCIA DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIÓN Protocolos abiertos: Son lenguajes de comunicación desarrollados por fabricantes y asociaciones, que permiten intercambiar ó remplazar productos con funciones equivalentes, de diferentes marcas Oferta elementos de Control: Escoger protocolo en que fabricantes produzcan la mayor cantidad de elementos, cubriendo la variedad de aplicaciones de automatización que existen en un proyecto de gran envergadura Tendencia mundial: Evitar la dependencia exclusiva de un proveedor, comprando productos y soluciones que ofrezcan múltiples fabricantes, mejorando la oferta y demanda y garantizando suministros a largo plazo a precios razonables.

21 7. ESCOGENCIA DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIÓN Protocolos escogidos para la Terminal del Aeropuerto: Con base en todas las consideraciones expuestas hasta el se escogieron los siguientes protocolos: Para comunicación entre reactancias de las luminarias: DALI (Digital Addressable Lighting Interface). Estándar IEC 62386, con las siguientes ventajas: Sólo para control de iluminación Control individual de luminarias Comunicación bidireccional Reactancia reporta parámetros como: estado, nivel de dimerización, etc Cableado simple: un par eléctrico convencional Control por computador, permite programar, escenas y manejo de varios tipos de fuentes lumínicas Reconfiguración control por software, sin necesidad de recableado Buena oferta de fabricantes reactancias..

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23 7. ESCOGENCIA DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIÓN Para comunicación entre elementos de control: Protocolo KNX estándar europeo de comunicación para automatización de edificaciones. (ISO/IEC ), con las siguientes ventajas: Especial para automatización edificios Más de 20 años en el mercado Mas de 300 fabricantes Software común: ETS (Engineering Tool Software) Cableado independiente potencia y control Control por computador, permite escenas y manejo de varios tipos de fuentes lumínicas Reconfiguración control por software, sin necesidad de recableado.

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25 7. ESCOGENCIA DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIÓN Ambos protocolos KNX y DALI se complementan mutuamente en un proyecto de automatización de iluminación de gran envergadura. Protocolo Aplicación Tipo de Protocolo Oferta de reactancias / drivers de luminarias OFERTA DE ELEMENTOS DE CONTROL TOPOLOGÍA DE CONTROL GRADO DE AUTOMATIZACIÓN Aislada Distribuida Centralizada Bajo Medio Alto Muy Alto DALI Control Iluminación Abierto Si Limitada Si Si Si Si Si Si No KNX Automatización edificios y control de iluminación Abierto NO Muy amplia No Si Si Si Si Si Si

26 7. ESCOGENCIA DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIÓN Consultores escogidos: Se conformó conjuntamente con NYP un equipo de trabajo integrado por: JUNG IBERICA: Han asesorado permanentemente todo el proyecto en sus fases de entrenamiento, diseño y ejecución ANDROMEDA TELEMATICS: Pionera en la automatización de iluminación en proyectos como el Aeropuerto de Heathrow, realizaron asesoría en el diseño.

27 7. ESCOGENCIA DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIÓN Fabricantes escogidos sistema KNX: JUNG IBERICA: Proveedor principal de hardware y software Otros proveedores: Schneider Electric, Theben, Steinel, Esylux, Siemens Fabricantes luminarias: Schérder y Philips Fabricantes sistema DALI: Osram Tridonic Fabricantes de cable y conectores: Wieland Lapp

28 7. ESCOGENCIA DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIÓN Conclusión: La escogencia de protocolos abiertos DALI y KNX le brindó al proyecto la posibilidad de seleccionar los productos adecuados para cada aplicación específica, teniendo la posibilidad de escogerlos dentro de diferentes fabricantes. El cliente OPAIN S.A. ha obtenido el mejor y más actualizado sistema de Automatización de Iluminación que se puede implementar actualmente.

29 NUEVO AEROPUERTO

30 8. NUEVA TERMINAL DE PASAJEROS AEROPUERTO EL DORADO BOGOTÁ. 8.1 Descripción: Origen del Proyecto: La AEROCIVIL, entidad gubernamental, adjudicó a la empresa OPAIN S.A, la renovación total del antiguo Aeropuerto El Dorado de Bogotá Respecto a OPAIN: es una empresa constituida con el objetivo único de administrar, modernizar, desarrollar comercialmente, expandir, operar y mantener Aeropuertos. Aeropuerto El Dorado. Exterior Contrato NYP: Consorcio con la empresa Schréder de Colombia. Aeropuerto El Dorado. Interior

31 8. NUEVA TERMINAL DE PASAJEROS AEROPUERTO EL DORADO BOGOTÁ. 8.1 Proyecto en cifras: Período obras: 2008 a Obras realizadas o en proceso: Inversión total: $780 M de euros Pasajeros por año: 21 millones 2012, proyectado a 30 millones a Nuevo Aeropuerto El Dorado. Exterior Carga: Toneladas por año Coches por día: El Dorado es tercero en Latinoamérica después de Sao Paulo, Brasil y Ciudad de México con 30 y 24,4 millones de pasajeros por año respectivamente. Nuevo Aeropuerto El Dorado. Interior

32 8. NUEVA TERMINAL DE PASAJEROS AEROPUERTO EL DORADO BOGOTÁ. 8.2 Cifras: Área construida: M Posiciones para aviones: Posiciones remotas: Maletas por hora: Salas de espera: Iluminación: luminarias con balasto DALI elementos KNX kilómetros cable KNX kilómetros bus DALI. 8.3 Sitio de interés: Interior 3D Exterior 3D

33 9. METODOLOGÍA DE DISEÑO, COORDINACIÓN E INSTALACIÓN 9.1 Metodología de diseño: Requerimientos iniciales: Planos arquitectónicos completos, eléctricos y de iluminación normal y de emergencia, planos coordinados de todas las instalaciones con techos falsos Sectorización Aeropuerto: Los cuadros de control se distribuyeron en 42 cuartos técnicos. Nivel L2 (piso 3)

34 9. METODOLOGÍA DE DISEÑO, COORDINACIÓN E INSTALACIÓN 9.1 Metodología de diseño: Dimensionamiento buses: DALI: Dejar reserva en cada bus, al menos 15 direcciones, recordar que bus DALI no debe superar los 300 metros con cableado de 1,5 mm2 de sección KNX: Cada línea bus KNX administra hasta 256 elementos, recordar que distancia máxima de bus es de metros. Emplear cableado certificado Numeración elementos: Tanto para luminarias como los elementos KNX deben tener un numero único dentro del proyecto.

35 9. METODOLOGÍA DE DISEÑO, COORDINACIÓN E INSTALACIÓN 9.1 Metodología de diseño: Especificación elementos de control: Sensores de presencia Se debe tomar en cuenta que función tiene espacio, altura, contribución luz natural Estudiar detenidamente en ETS características de cada sensor, antes de iniciar diseño Sensores de luminosidad: especificados para grandes áreas abiertas con contribución de luz natural. Sólo son funcionales durante el día por la noche temporizar para ahorrar energía Actuadores: Empleados para encender/apagar luminarias que no permiten control dimerizado, tal como las Metal Halide y de Sodio a Presión ó leds monocromáticos.

36 9. METODOLOGÍA DE DISEÑO, COORDINACIÓN E INSTALACIÓN 9.1 Metodología de diseño: Teclados: Empleados en cuartos técnicos y sitios donde sea necesario operar la iluminación de forma manual, es conveniente reducirlos al máximo si se desea ahorrar energía Pantallas de Control: Sólo en sitios como salas VIP Soportes de instalación: Estudiar forma de instalar elementos en techos destapados, falsos, paredes.

37 9. METODOLOGÍA DE DISEÑO, COORDINACIÓN E INSTALACIÓN 9.1 Metodología de diseño: Diseño cableado y conexionado: Tipo de cable: el tipo, calidad y elementos de conducción, diámetros y longitud por bus especificarlos según las normas DALI y KNX Clase de conectores: En Aeropuerto El Dorado hay aparatos, entre luminarias DALI y elementos KNX, esto es puntos de conexión de potencia, bus DALI y bus KNX muy importante escoger conectores fiables.

38 9. METODOLOGÍA DE DISEÑO, COORDINACIÓN E INSTALACIÓN 9.1 Metodología de diseño: Cuadros de Control Dimensionamiento cuadros: Se debe dejar espacio de reserva Interconexión cuadros: Dejar red LAN ó VLAN para interconexión entre todos los cuadros.

39 9. METODOLOGÍA DE DISEÑO, COORDINACIÓN E INSTALACIÓN 9.1 Metodología de diseño: Coordinación con otros proyectos técnicos

40 9. METODOLOGÍA DE DISEÑO, COORDINACIÓN E INSTALACIÓN 9.1 Metodología de diseño: Diagrama Unifilar de Control: Red de control VLAN entre cuadros.

41 9. METODOLOGÍA DE DISEÑO, COORDINACIÓN E INSTALACIÓN 9.1 Metodología de diseño: Programación ETS Tablas DALI: Numeración luminarias y conformación de buses.

42 9. METODOLOGÍA DE DISEÑO, COORDINACIÓN E INSTALACIÓN 9.1 Metodología de diseño: Programación ETS Tablas KNX: Necesarias para asignación direcciones físicas y códigos aparatos.

43 9. METODOLOGÍA DE DISEÑO, COORDINACIÓN E INSTALACIÓN 9.1 Metodología de diseño: Programación ETS Pre-programación. Importante pre programar en oficina.

44 9. METODOLOGÍA DE DISEÑO, COORDINACIÓN E INSTALACIÓN 9.2 Metodología de Instalación: Instalación cableado: Toma su tiempo debido a su envergadura, hay que coordinar muy bien cuadrillas de trabajo. Ejecutar en períodos tempranos de la obra, cuando no hay techos falsos instalados Revisión cableado: Dedicar cuadrilla a revisar continuidad y polaridad en cada punto Instalación luminarias: Tomar en cuenta que son de las últimas actividades de una obra, por lo que hay que incrementar personal Verificación comunicación: Con ETS obtener respuesta de todos los elementos KNX y DALI, sin excepción.

45 9. METODOLOGÍA DE DISEÑO, COORDINACIÓN E INSTALACIÓN 9.2 Metodología de Instalación: Comisionamiento Luminarias: Tomar en cuenta que se toma unos 6 minutos por luminaria, con cuadrilla de 3 personas. Instalar red provisional Wi Fi para comunicación con cuadro de control y sistema de intercomunicación entre personal cuadrilla Sensores General: realizar en oficina en ETS los modelos de cada aplicación Fino: Ajuste sensor por sensor tomando en cuenta su funcionamiento real en espacio instalado, conveniente tener controles remotos para agilizar este proceso.

46 Tableros: Probar cuidadosamente tableros antes de instalar, integrarlos en red LAN ó VLAN Planos de diseño: Obligatorio ajustar permanentemente planos de diseño, con cambios en obra, arquitectónicos, etc, para actualizar programación ETS Software de Integración: ELVIS fue escogido como programa de visualización e integración con sistema BMS del Aeropuerto Entrenamiento: A personal de campo: Para familiarizarlos con operación sistema de automatización A personal de supervisión: Entrenar en software ETS y ELVIS.

47 10. CONCLUSIONES 10.1 La Automatización de Iluminación de la Nueva Terminal de Pasajeros del Aeropuerto El Dorado de Bogotá es la más moderna hasta ahora instalada en América en edificios de este tipo El protocolo KNX facilitó al máximo el proceso de automatización Se integraron equipos de muchos fabricantes El índice de ahorro de energía es de cerca del 42%, tiene en promedio un control KNX por cada 10 luminarias.

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49 EXPERTOS EN AUTOMATIZACIÓN Calle 120 A No 7-71 Of 101 Tels: / nyp.jorgegutierrez@gmail.com Bogotá, Colombia.