02 Control iluminación en proyectos de gran envergadura

DISEÑO CONTROL DE ILUMINACION KNX EN PROYECTOS DE
GRAN ENVERGADURA
TERMINAL AEROPUERTO
D. Jorge Gutiérrez Parra
Director General
NEGOCIOS Y PROYECTOS sas
Bogotá, Colombia
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
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.
CONTROL DE ILUMINACIÓN
1. TIPO DE CONTROL
1.1
Interrumpiendo la potencia: (ON/OFF)
1.1.1. Interruptor
1.1.2. Sensor presencia.
1.1.3. Sensor luminosidad
1.1.4. Programador horario
1.1.5. Teleruptor
1.1.6. Actuador
1.2
Controlando cantidad de potencia:
1.2.1. Dimmers
1.2.2 Drivers voltaje / corriente.
1.2.4. Balastos electrónicos inteligentes (bus de datos)
CONTROL DE ILUMINACIÓN
2. TOPOLOGIA DE CONTROL
2.1
Aislada: Control acciona un grupo de luminarias en particular.
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
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
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.
CONTROL DE ILUMINACIÓN
4. FUENTES LUMÍNICAS:
4.1
Incandescente: En vía de extinción, permite control
on/off.
4.2
Fluorescente
4.2.1. Lineal ó compacta:. Excelente relación
costo/beneficio. Instalando balastos inteligentes como DALI,
se puede automatizar/dimerizar.
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.
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.
5. CRITERIOS CONCEPTUALES DE DISEÑO
Proyecto: Edificio de oficinas 5 niveles con 10.000 metros cuadrados y 125 espacios
arquitectónicos.
Cantidad
Tipo de control
Tipo balasto
de
luminarias
Teleruptor
ON/OFF .Cinco
(5) por piso.
500
Electrónico
convencional
Sensores de
presencia (uno
por espacio)
500
Electrónico
convencional
Bus de datos
DALI en cada
reactancia +
125 sensores
500
Electrónico
inteligente
Grupos
lámparas a
controlar
Cantidad de
puntos de
control
= 500/(5*5) =
20 luminarias
por circuito
=5*5= 25
125
125
500 (control
individual por
cada luminaria)
= 500
luminarias +
125 sensores=
625 puntos de
control.
5. CRITERIOS CONCEPTUALES DE DISEÑO
5.5
Proyecto gran envergadura: Debe
superar al menos los 5.000 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:
5.7.1. Constructores/Promotores: que
compran, construyen y venden a terceros
5.7.2. Cliente final: quien construye o
compra un proyecto para su uso directo.
5.7.3. Concesionario: quien construye o
aporta un proyecto para un tercero, pero va a
usufructuarlo durante un periodo de tiempo.
Ejemplo: concesiones con el Estado.
5. CRITERIOS CONCEPTUALES DE DISEÑO
5.8
Relación entre tipo de cliente y grado de automatización
Tipo de Cliente
Objetivo
básico
Rentabilidad
Constructor /
de inversión a
Promotor
corto plazo
Cliente Final
Funcionalida
d proyecto
Consesionario
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
Importancia
costos de
mantenimiento
y operación.
Baja, son los
Baja, son los
compradores compradores los
los que pagarán que pagarán
estos costos.
estos costos.
Tendencia Grado de
Automatización
escogida
Básica, control
ON/OFF de zonas
comunes, con
temporizador y/o
sensores de
ocupación.
Alta ó Muy Alta,
Muy alta, al ser Muy alta, al ser
incluye control
parte de costos parte de costos
inteligente por espacio
de operación de de operación de
, contribución luz
su empresa
su empresa
natural, etc.
Alta, pero
Alta, pero
Intermedia ó Alta,
analizar
analizar
dependiendo de
costo/beneficio costo/beneficio
rentabilidad inversión.
a largo plazo,
a largo plazo,
5. CRITERIOS CONCEPTUALES DE DISEÑO
5.9
Protección Medio Ambiente
5.9.1. Normativa Empresarial: Compañías
con iniciativas de cuidado del Medio Ambiente.
El proyecto tiende a mejorar su grado de
automatización.
5.9.2. Normativa Gubernamental: De
ahorro de energía, iluminación y edificios
amigables con Medio Ambiente, también
contribuyen a mejorar grado de automatización
de la iluminación.
6. CRITERIOS TÉCNICOS DE DISEÑO
6.1
Introducción: cada espacio requiere un tipo
de control de iluminación específico, según su uso.
6.2
Arquitectónicos
6.2.1. Área del espacio
6.2.2. Altura: Muy importante si se van a instalar
sensores de ocupación en techo.
6.2.3. Contribución luz natural: Ventanas y luz
cenital.
6.2.4. Tipo de cielo rasos: Falso o sin cielo
rasos.
6.2.5. Ubicación puerta de entrada
6.2.6. Ubicación de muebles
6.2.7. Decoración
6.3
Funcionales
6.3.1. Uso del espacio
6.3.2. Permanencia
6.3.3. Ciclo de operación de la edificación
6. CRITERIOS TÉCNICOS DE DISEÑO
6.4
Seguridad:
6.4.1. Niveles mínimos reglamentarios
6.4.2. Iluminación Rutas de Evacuación
6.4.3. Iluminación de emergencia
6.5
Voltajes: Verificación de compatibilidad
de voltajes locales con los de elementos de
iluminación y de control.
6.6
Cableado:
6.6.1. Conectores: Garantizar conexión de
miles de puntos requiere un buen sistema de
conexionado.
6.6.2. Cable: Cambia el tipo de cable si
está o no por entre tubería o canalizaciones
eléctricas.
7. ESCOGENCIA DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIÓN
7.1
Requerimientos básicos: Se debe escoger un
sistema que permita integrar:
7.1.1. Tipo de Control
7.1.2. Topología
7.1.3. Grado de Automatización.
7.2
Protocolos
7.2.1. Para control luminarias: Se define protocolo en
función de Tipo de Control.
7.2.2. Para elementos de control: Se define protocolo, en
función de Requerimientos básicos.
7.2.3. Protocolos cerrados: Desarrollados por empresas y
sólo conectan elementos de la misma marca. Una vez el
cliente compra sus productos, únicamente puede emplear
éstos.
7. ESCOGENCIA DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIÓN
7.2.4. Protocolos abiertos: Son lenguajes de comunicación desarrollados
por fabricantes y asociaciones, que permiten intercambiar ó remplazar
productos con funciones equivalentes, de diferentes marcas.
7.2.5. 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.
7.2.6. 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.
7. ESCOGENCIA DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIÓN
7.2.7. Protocolos escogidos para la Terminal del
Aeropuerto: Con base en todas las consideraciones expuestas
hasta el se escogieron los siguientes protocolos:
7.2.7.1. Para comunicación entre reactancias de las
luminarias: DALI (Digital Addressable Lighting Interface).
Estándar IEC 62386, con las siguientes ventajas:
7.2.7.1.1. Sólo para control de iluminación
7.2.7.1.2. Control individual de luminarias
7.2.7.1.3. Comunicación bidireccional
7.2.7.1.4. Reactancia reporta parámetros como: estado,
nivel de dimerización, etc.
7.2.7.1.5. Cableado simple: un par eléctrico convencional.
7.2.7.1.6. Control por computador, permite programar,
escenas y manejo de varios tipos de fuentes lumínicas.
7.2.7.1.7. Reconfiguración control por software, sin
necesidad de recableado.
7.2.7.1.8. Buena oferta de fabricantes reactancias..
7. ESCOGENCIA DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIÓN
7.2.7.2. Para comunicación entre elementos de
control: Protocolo KNX estándar europeo de comunicación
para automatización de edificaciones. (ISO/IEC 14543-3), con
las siguientes ventajas:
7.2.7.2.1. Especial para automatización edificios.
7.2.7.2.2. Más de 20 años en el mercado
7.2.7.2.3. Mas de 300 fabricantes
7.2.7.2.4. Software común: ETS (Engineering Tool
Software)
7.2.7.2.5. Cableado independiente potencia y control.
7.2.7.2.8. Control por computador, permite escenas y
manejo de varios tipos de fuentes lumínicas.
7.2.7.2.8. Reconfiguración control por software, sin
necesidad de recableado.
7. ESCOGENCIA DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIÓN
7.2.7.3. Ambos protocolos KNX y DALI se complementan mutuamente en un
proyecto de automatización de iluminación de gran envergadura.
GRADO DE
Oferta de OFERTA DE
TOPOLOGÍA DE CONTROL
AUTOMATIZACIÓN
Tipo de reactancias ELEMENTOS
Protocolo / drivers de
DE
luminarias CONTROL Aislada Distribuida Centralizada Bajo Medio Alto Muy
Alto
Protocolo
Aplicación
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
7. ESCOGENCIA DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIÓN
7.2.8. Consultores escogidos: Se conformó
conjuntamente con NYP un equipo de trabajo integrado
por:
7.2.8.1. JUNG IBERICA: Han asesorado
permanentemente todo el proyecto en sus fases de
entrenamiento, diseño y ejecución.
7.2.8.2. ANDROMEDA TELEMATICS: Pionera en la
automatización de iluminación en proyectos como el
Aeropuerto de Heathrow, realizaron asesoría en el
diseño.
7. ESCOGENCIA DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIÓN
7.2.9. Fabricantes escogidos sistema KNX:
7.2.9.1. JUNG IBERICA: Proveedor principal de hardware y
software
7.2.9.2. Otros proveedores: Schneider Electric, Theben,
Steinel, Esylux, Siemens.
7.2.10 Fabricantes luminarias: Schérder y Philips.
7.2.11. Fabricantes sistema DALI:
7.2.11.1. Osram
7.2.11.2. Tridonic
7.2.12. Fabricantes de cable y conectores:
7.2.12.1. Wieland
7.2.12.2. Lapp
7.
ESCOGENCIA DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIÓN
7.2.12 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.
NUEVO AEROPUERTO
8. NUEVA TERMINAL DE PASAJEROS
AEROPUERTO EL DORADO BOGOTÁ.
8.1
Descripción:
8.1.1. Origen del Proyecto: La AEROCIVIL,
entidad gubernamental, adjudicó a la empresa
OPAIN S.A, la renovación total del antiguo
Aeropuerto El Dorado de Bogotá.
8.1.2. 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
8.1.3 Contrato NYP: Consorcio con la
empresa Schréder de Colombia.
Aeropuerto El Dorado. Interior
8. NUEVA TERMINAL DE PASAJEROS
AEROPUERTO EL DORADO BOGOTÁ.
8.1 Proyecto en cifras:
8.1.3. Período obras: 2008 a 2014.
8.1.4. Obras realizadas o en proceso: 43
8.1.5 Inversión total: $780 M de euros.
8.1.6. Pasajeros por año: 21 millones 2012,
proyectado a 30 millones a 2018.
Nuevo Aeropuerto El Dorado. Exterior
8.1.7. Carga: Toneladas 588.000 por año
.
8.1.8 Coches por día: 80.000.
8.1.9. 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
8. NUEVA TERMINAL DE PASAJEROS
AEROPUERTO EL DORADO BOGOTÁ.
8.2 Cifras:
8.2.1. Área construida: 190.000 M2.
8.2.2. Posiciones para aviones: 33
8.2.3. Posiciones remotas: 18
8.2.4. Maletas por hora: 10.200
8.2.5. Salas de espera: 33
8.2.6. Iluminación:
8.2.6.1. 16.500 luminarias con balasto DALI
8.2.6.2. 2.000 elementos KNX
8.2.6.3 24 kilómetros cable KNX
8.2.6.4 65 kilómetros bus DALI.
8.3 Sitio de interés: www.elnuevodorado.com
Interior 3D
Exterior 3D
9.
METODOLOGÍA DE DISEÑO, COORDINACIÓN E
INSTALACIÓN
9.1
Metodología de diseño:
9.1.1. Requerimientos iniciales: Planos arquitectónicos
completos, eléctricos y de iluminación normal y de
emergencia, planos coordinados de todas las instalaciones
con techos falsos.
9.1.2. Sectorización Aeropuerto: Los cuadros de control se
distribuyeron en 42 cuartos técnicos.
Nivel L2 (piso 3)
9. METODOLOGÍA DE DISEÑO, COORDINACIÓN E
INSTALACIÓN
9.1 Metodología de diseño:
9.1.3. Dimensionamiento buses:
9.1.3.1. 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.
9.1.3.2. KNX: Cada línea bus KNX administra
hasta 256 elementos, recordar que distancia
máxima de bus es de 1.000 metros. Emplear
cableado certificado.
9.1.4. Numeración elementos: Tanto para
luminarias como los elementos KNX deben tener un
numero único dentro del proyecto.
9. METODOLOGÍA DE DISEÑO, COORDINACIÓN E
INSTALACIÓN
9.1 Metodología de diseño:
9.1.5. Especificación elementos de control:
9.1.5.1. Sensores de presencia
9.1.5.1.1 Se debe tomar en cuenta que función tiene
espacio, altura, contribución luz natural.
9.1.5.1.2 Estudiar detenidamente en ETS
características de cada sensor, antes de iniciar diseño.
9.1.5.2. 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.
9.1.5.3. Actuadores: Empleados para encender/apagar
luminarias que no permiten control dimerizado, tal como las
Metal Halide y de Sodio a Presión ó leds monocromáticos.
9. METODOLOGÍA DE DISEÑO, COORDINACIÓN E
INSTALACIÓN
9.1
Metodología de diseño:
9.1.5.4. 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.
9.1.5.5. Pantallas de Control: Sólo en sitios
como salas VIP.
9.1.5.5. Soportes de instalación: Estudiar
forma de instalar elementos en techos destapados,
falsos, paredes.
9. METODOLOGÍA DE DISEÑO, COORDINACIÓN
E INSTALACIÓN
9.1 Metodología de diseño:
9.1.6. Diseño cableado y conexionado:
9.1.6.1. Tipo de cable: el tipo, calidad y
elementos de conducción, diámetros y longitud por
bus especificarlos según las normas DALI y KNX.
9.1.6.2. Clase de conectores: En Aeropuerto
El Dorado hay 18.000 aparatos, entre luminarias
DALI y elementos KNX, esto es 70.000 puntos de
conexión de potencia, bus DALI y bus KNX muy
importante escoger conectores fiables.
9. METODOLOGÍA DE DISEÑO, COORDINACIÓN E
INSTALACIÓN
9.1 Metodología de diseño:
9.1.7. Cuadros de Control
9.1.7.1. Dimensionamiento cuadros: Se debe
dejar espacio de reserva.
9.1.7.2. Interconexión cuadros: Dejar red LAN
ó VLAN para interconexión entre todos los cuadros.
9.
METODOLOGÍA DE DISEÑO, COORDINACIÓN E INSTALACIÓN
9.1
Metodología de diseño:
9.1.8. Coordinación con otros proyectos técnicos
9. METODOLOGÍA DE DISEÑO, COORDINACIÓN E
INSTALACIÓN
9.1 Metodología de diseño:
9.1.9. Diagrama Unifilar de Control:
Red de control VLAN entre cuadros.
9. METODOLOGÍA DE DISEÑO, COORDINACIÓN E
INSTALACIÓN
9.1 Metodología de diseño:
9.1.10. Programación ETS
9.1.10.1 Tablas DALI: Numeración luminarias y conformación
de buses.
9. METODOLOGÍA DE DISEÑO, COORDINACIÓN E INSTALACIÓN
9.1 Metodología de diseño:
9.1.10. Programación ETS
9.1.10.2 Tablas KNX: Necesarias para asignación direcciones
físicas y códigos aparatos.
9. METODOLOGÍA DE DISEÑO, COORDINACIÓN E INSTALACIÓN
9.1 Metodología de diseño:
9.1.10. Programación ETS
9.1.10.3 Pre-programación. Importante pre programar en oficina.
9.
METODOLOGÍA
DE
DISEÑO,
COORDINACIÓN E INSTALACIÓN
9.2 Metodología de Instalación:
9.2.1. 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.
9.2.2. Revisión cableado: Dedicar
cuadrilla a revisar continuidad y polaridad
en cada punto.
9.2.3. Instalación luminarias: Tomar
en cuenta que son de las últimas
actividades de una obra, por lo que hay
que incrementar personal.
9.2.4. Verificación comunicación: Con
ETS obtener respuesta de todos los
elementos KNX y DALI, sin excepción.
9.
METODOLOGÍA DE
DISEÑO,
COORDINACIÓN E INSTALACIÓN
9.2 Metodología de Instalación:
9.2.5. Comisionamiento
9.2.5.1. 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.
9.2.5.2. Sensores
9.2.5.2.1. General: realizar en
oficina en ETS los modelos de cada
aplicación.
9.2.5.2.2. Fino: Ajuste sensor por
sensor tomando en cuenta su funcionamiento
real en espacio instalado, conveniente tener
controles remotos para agilizar este proceso.
9.2.5.3. Tableros: Probar cuidadosamente
tableros antes de instalar, integrarlos en red LAN
ó VLAN.
9.2.6. Planos de diseño: Obligatorio
ajustar permanentemente planos de diseño, con
cambios en obra, arquitectónicos, etc, para
actualizar programación ETS.
9.2.7. Software de Integración: ELVIS
fue escogido como programa de visualización e
integración con sistema BMS del Aeropuerto.
9.2.8. Entrenamiento:
9.2.8.1. A personal de campo: Para
familiarizarlos con operación sistema de
automatización.
9.2.8.2. A personal de supervisión:
Entrenar en software ETS y ELVIS.
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.
10.2 El protocolo KNX facilitó al máximo el proceso de automatización.
10.3 Se integraron equipos de muchos fabricantes.
10.4 El índice de ahorro de energía es de cerca del 42%, tiene en promedio un control
KNX por cada 10 luminarias.
COLOMBIA
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