Edificios inteligentes y su control

EL CONTROL ELÉCTRICO
EN LOS SISTEMAS
DE EDIFICIOS INTELIGENTES

DIRECTORIO
DR. JOSÉ ENRIQUE VILLA RIVERA
Director General
DR. EFRÉN PARADA ARIAS
Secretario General
DR. JOSÉ MADRID FLORES
Secretario Académico
ING. MANUEL QUINTERO QUINTERO
Secretario de Extensión e Integración Social
DR. LUIS HUMBERTO FABILA CASTILLO
Secretario de Investigación y Posgrado
DR. VÍCTOR MANUEL LÓPEZ LÓPEZ
Secretario de Servicios Educativos
DR. MARIO ALBERTO RODRÍGUEZ CASAS
Secretario de Administración
LIC. LUIS ANTONIO RÍOS CÁRDENAS
Secretario Técnico
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Secretario Ejecutivo de la Comisión de Operación
y Fomento de Actividades Académicas
ING. JESÚS ORTIZ GUTIÉRREZ
Secretario Ejecutivo del Patronato
de Obras e Instalaciones
ING. JULIO DI-BELLA ROLDÁN
Director de xe-ipn tv canal 11
LIC. JUAN ÁNGEL CHÁVEZ RAMÍREZ
Abogado General
LIC. ARTURO SALCIDO BELTRÁN
Director de Publicaciones

EL CONTROL ELÉCTRICO
EN LOS SISTEMAS
Ing. Rubén Ortiz Yáñez
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
– México –

EL CONTROL ELÉCTRICO EN LOS SISTEMAS
Primera edición: 2006
D.R. © 2006 Instituto Politécnico Nacional
Dirección de Publicaciones
Tresguerras 27, 06040, México, DF
ISBN: 970-36-0299-1
Impreso en México/Printed in Mexico

A MIS MAESTROS
¿Aprender? Sí, a condición de saber más; ¿Pero aprender para qué? ¡Para tener
más posibilidades que nunca en la vida! Hoy nuestra responsabilidad funda-
mental como maestros es ser honestos con nuestros alumnos y conducirlos a
aprender. Con esto haremos un reconocimiento a los maestros que nos pre-
cedieron.
El autor

PRÓLOGO
La inquietud de escribir estas notas y darles forma de texto es con la finalidad
de apoyar a los jóvenes estudiantes que cursan carreras en el nivel técnico pro-
fesional del bachillerato tecnológico; asimismo, se plantean también como
consulta para el estudiante de licenciatura, pues en la actualidad se incluye el
tema de control eléctrico en los sistemas de edificios inteligentes en algunos
programas de estudio de algunas especialidades técnicas y licenciaturas en
diferentes instituciones educativas.
El contenido del texto son notas elaboradas por el autor y otra parte
recopilaciones, producto de investigación sobre edificios inteligentes con rela-
ción a la materia de control eléctrico. El autor pretende aportar su experiencia
en este campo, como producto del ejercicio profesional de su especialidad y de
la actividad en la docencia practicada en la impartición de estos conocimientos.
El libro está concebido para que pueda ser utilizado como texto en el
aprendizaje del programa: “Diseño de Sistemas de Control para Edificios In-
teligentes”, y con el fin también de que sea útil a profesionistas como arquitec-
tos, ingenieros y técnicos, y a los mismos empresarios del sector inmobiliario.
Además de que pueda servir de consulta en el tema de control eléctrico.
En el primer capítulo se tratan las generalidades sobre el edificio inteli-
gente, donde se mencionan las finalidades, las características principales, des-
cribiéndose los diferentes sistemas para su operación, haciendo énfasis, en la
importancia del ahorro de energía y la necesidad de utilizar el control y la au-
tomatización para lograr la integración de los servicios; se propone al final de
éste, el concepto de edificio inteligente en forma esquemática para facilitar su
comprensión, y se concluye con un ejercicio.
En el capítulo II, se presenta al lector la forma como se diseñan los cir-
cuitos de control para que éstos realicen la función que se desea; aquí se le
9

lleva paso a paso al lector, con el objeto de poder adquirir una base de cono-
cimientos en la materia para diseñar cualquier circuito de control; asimismo,
se presentan las posibles funciones de control y de los componentes emplea-
dos para el diseño de estos circuitos. En este ejercicio de aprendizaje se ofrece
el diseño de circuitos básicos de control y los más comunes que se pueden
presentar en la práctica; y se explica el procedimiento para su desarrollo con
la finalidad de facilitar su conocimiento y comprensión.
En esta misma unidad se menciona la importancia de la automatización
y su relación directa con el control automático; se estudia el concepto de
automatización y su incorporación desde el proceso industrial al campo in-
mobiliario de los edificios inteligentes; se describen los componentes de ésta
y los sistemas básicos de control que se pueden instrumentar como solución
práctica a la automatización en las diferentes áreas del inmueble y de los ele-
mentos utilizados en la automatización; mención especial merece el uso del
ordenador para la programación de los circuitos de control a través de un
programa específico; además, se propone en este texto el lenguaje gráfico de
diagramas de escalera, por ser el más familiar al técnico con formación en
conocimientos de electricidad.
En los capítulos III, IV y V, se presentan aplicaciones de conocimientos
de control, adquiridos en el capítulo anterior, se incluye el diseño de los cir-
cuitos de control automático, y al final de cada uno se ofrece el lenguaje de
diagrama de escalera o contactos (Ladder Diagrams) para programar en el
controlador lógico programable (PLC). Los ejercicios de aplicación se ofrecen
en forma de proyectos de control para sistemas vitales en la operación del edi-
ficio inteligente, como es el sistema hidrosanitario donde el ahorro de agua es
esencial; también el sistema de aire acondicionado para producir el confort
adecuado y cumplir con una de las finalidades, que es el incremento de la pro-
ductividad de sus usuarios y el sistema de protección de las personas y del
inmueble contra conatos de incendios.
En el último capítulo se plantea la iluminación inteligente como una
alternativa para ahorrar energía eléctrica, la cual es otra de las finalidades del
edificio inteligente. La iluminación inteligente es el producto de la aplicación
de lámparas ahorradoras de energía, luminarias eficaces y la automatización,
por esto se presenta dicho concepto, vinculando conocimientos sobre nuevos
parámetros en el diseño de la iluminación y con las diferentes lámparas que
el mercado nacional ofrece. También se incluye información sobre nuevos
EL CONTROL ELÉCTRICO EN LOS SISTEMAS DE EDIFICIOS INTELIGENTES
10

dispositivos de control para la iluminación, y así, lograr la automatización de
los sistemas de iluminación.
Para hacer un mejor uso del texto, se recomienda al lector de preferencia
tener conocimientos básicos de control eléctrico, electricidad y electrónica, o
bien alguna experiencia práctica en el trabajo sobre el tema; en cuanto al nivel
de conocimientos matemáticos, los requeridos son mínimos para compren-
der su contenido. En general el enfoque es sencillo, práctico e informativo en
algunos aspectos y de fácil lectura; por esta razón no se profundiza con temas
como teoría del control y desarrollo de programación.
El propósito es que esta obra sea de utilidad para estudiantes y personas
interesadas en el tema de los edificios inteligentes, sin soslayar que en este
campo, como en otros del conocimiento científico y tecnológico, lo que hoy
se presenta como novedad el día de mañana será obsoleto; producto del ritmo
de los cambios dinámicos generados por los avances tecnológicos.
PRÓLOGO
11

CONTENIDO
PRÓLOGO 9
UNIDAD I
GENERALIDADES SOBRE EDIFICIOS INTELIGENTES
FINALIDADES DE LA UNIDAD 21
1. INTRODUCCIÓN 23
1.1. Razones de incremento en la demanda de 26
edificios inteligente
1.2. Evolución del edificio inteligente 26
1.3. Grados de inteligencia 26
2. CONCEPTO DE EDIFICIO INTELIGENTE 29
2.1. ¿Qué es un edificio inteligente? 29
2.2. Concepto general 29
2.3. Finalidad del edificio inteligente 30
3. CARACTERÍSTICAS FUNDAMENTALES 31
3.1. Flexibilidad del edificio 31
3.2. Integración de servicios 32
3.3. Seguridad 33
3.4. Ahorro de energía y agua 34
13

4. ELEMENTOS DE LOS EDIFICIOS INTELIGENTES 35
4.1. Estructura 36
4.2. Sistemas para operación del edificio inteligente
desde el punto de vista para su operación 39
4.3. Los servicios del edificio 63
4.4. Administración del edificio 65
5. ESQUEMA CONCEPTUAL DEL EDIFICIO INTELIGENTE 67
6. EJERCICIO 69
UNIDAD II
PRINCIPIOS BÁSICOS DE CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN;
SU APLICACIÓN EN EL EDIFICIO INTELIGENTE
1. ANTECEDENTES DEL CONTROL ELÉCTRICO 75
2. ¿QUÉ ES CONTROL? 77
3. TIPOS DE CONTROL ELÉCTRICO 79
4. SIMBOLOGÍA 91
5. LENGUAJE DE LOS CIRCUITOS DE CONTROL 95
6. TIPOS DE CIRCUITOS DE CONTROL 103
7. DESARROLLO DE LOS CIRCUITOS DE CONTROL 105
8. ¿QUÉ ES LA AUTOMATIZACIÓN? 113
9. NIVELES DE AUTOMATIZACIÓN 119
10. TIPOS DE SISTEMAS DE CONTROL 121
11. EL CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE (PLC) 125
12. LA INTEGRACIÓN DE LOS SISTEMAS DE SERVICIOS
DEL EDIFICIO INTELIGENTE 139
13. ÁREAS DE APLICACIÓN DEL CONTROL ELÉCTRICO
Y AUTOMATIZACIÓN EN EL EDIFICIO INTELIGENTE 143
14. EL SISTEMA DE CONTROL EN UN EDIFICIO INTELIGENTE 145
15. EJERCICIO 151
14

UNIDAD III
PROYECTO: EL CONTROL ELÉCTRICO
EN EL SISTEMA HIDROSANITARIO
1. EL SISTEMA HIDROSANITARIO DEL EDIFICIO 155
1.1. Consumidores de agua potable
y descargas de aguas negras en el edificio 155
1.2. Elementos de la instalación hidráulica 156
2. EL ABASTECIMIENTO DE AGUA Y SU CONTROL 157
2.1. La red de abastecimiento para agua 157
2.2. Diagrama de flujo para el abastecimiento
de agua a través de un pozo profundo 158
2.3. Diagrama de flujo para abastecimiento
de agua potable a través de la red municipal 159
2.4. Control eléctrico para el abastecimiento de agua 160
Operación manual 161
Operación automática 162
2.5. Elaboración de los diagramas de control
para programación en PLC 163
3. RED DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA POTABLE 165
3.1. Elementos de la red de agua potable 165
3.2. Variables de la red de agua potable 165
3.3. Diagrama de flujo típico para la red de agua 166
3.4. Control típico para la red de agua 168
4. CONTROL DEL USO DE AGUA EN MUEBLES SANITARIOS 179
CONTENIDO
15

4.1. Control automático del uso de agua
en retretes, mingitorios, lavabos y regaderas 179
4.2. Aplicaciones del control automático
en muebles sanitarios 182
5. RECICLADO DE AGUAS RESIDUALES 185
5.1. Reciclado de aguas jabonosas y grises 185
5.2. Control para la red de agua reciclada 188
6. EJERCICIO 195
UNIDAD IV
PROYECTO: EL CONTROL ELÉCTRICO
EN EL SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO
1. ¿QUÉ ES EL AIRE ACONDICIONADO? 201
1.1. Tipos de acondicionamiento 201
2. LOCALES QUE REQUIEREN ACONDICIONAMIENTO 203
3. ¿QUÉ ES UN SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO? 205
4. EQUIPOS UTILIZADOS EN AIRE ACONDICIONADO 207
4.1. Unidad tipo ventana 207
4.2. Unidad tipo paquete 207
4.3. Unidad dividida 208
4.4. Enfriadores de agua 208
5. LOS TIPOS DE SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO 211
16

5.1. Sistema central de agua refrigerada o helada 212
5.2. El sistema central de calefacción con agua caliente 213
5.3. El sistema central de agua helada y agua caliente
para el aire acondicionado y calefacción 214
6. CONTROL Y DISPOSITIVOS APLICADOS EN EL AIRE ACONDICIONADO 217
6.1. Los dispositivos y/o aparatos utilizados
en el control de aire acondicionado 217
6.2. Función de los elementos de control del sistema
de aire acondicionado 219
6.3. Control típico para un sistema de calefacción
con agua caliente 220
6.4. Control típico para un sistema
de acondicionamiento con agua helada 226
6.5. Control para la ventilación del estacionamiento 229
7. EJERCICIO: ACONDICIONAMIENTO TOTAL 235
UNIDAD V
PROYECTO DE CONTROL ELÉCTRICO
EN LA PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS
1. SISTEMA DE PROTECCIÓN CONTRA INCENDIO 249
2. CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS INCENDIOS 251
3. RED DE EXTINGUIDORES 253
4. ELEMENTOS DE LA RED DE AGUA CONTRA INCENDIO 255
4.1. Hidrantes 255
4.2. Rociadores 257
4.3. Abastecimiento de agua para la red contra incendio 257
CONTENIDO
17

5. EL CONTROL PARA LA RED DE AGUA CONTRA INCENDIOS 259
6. EJERCICIO 265
UNIDAD VI
LA ILUMINACIÓN INTELIGENTE Y EL AHORRO DE ENERGÍA
1. LA ILUMINACIÓN INTELIGENTE EN EL CONTEXTO
GENERAL DE LA ILUMINACIÓN 273
1.1. ¿Qué es la iluminación inteligente? 273
1.2. La ecuación de la iluminación inteligente 274
1.3. Impacto del ahorro de energía en la iluminación 275
1.4. Consideraciones sobre nuevos parámetros en el diseño
de la iluminación para oficinas modernas 278
2. LA ELECTRÓNICA Y SU IMPACTO EN LA ILUMINACIÓN 283
2.1. Evolución de las principales fuentes
luminosas artificiales 284
2.2. Desarrollos constantes 284
2.3. Aplicación de la electrónica en el campo
de la iluminación 287
3. TIPOS DE LÁMPARAS AHORRADORAS DE ENERGÍA 289
3.1. Lámparas halógenas de bajo voltaje 290
3.2. Lámparas fluorescentes compactas 292
3.3. Lámparas fluorescentes ahorradoras de energía 295
3.4. Lámparas de halogenuros metálicos 296
4. BALASTROS AHORRADORES DE ENERGÍA 301
18

4.1. Tipo de balastro 301
4.2. Características generales 301
5. CONTROL DE LA ILUMINACIÓN 303
5.1. Parámetros por considerar en función
de los dispositivos de control 304
5.2. Dispositivos típicos de control para iluminación 304
5.3. Funciones primarias del control en la iluminación 306
5.4. Recomendaciones genéricas para el control
de la iluminación en áreas típicas de un edificio
inteligente 307
APÉNDICE 1: GLOSARIO DE TÉRMINOS TÉCNICOS 311
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 321
CONTENIDO
19

UNIDAD I
GENERALIDADES SOBRE
EDIFICIOS INTELIGENTES
Finalidades de la unidad
En esta unidad se pretende que el lector adquiera una idea general sobre el
concepto de “edificio inteligente”, de tal manera se comenta la evolución de
éste, las razones de su demanda, sus finalidades y características fundamen-
tales; así como sus elementos, desde un enfoque tecnológico y teniendo como
prioridad la operación y prestación de servicios encaminados a obtener una
mayor productividad de sus usuarios.
También, con el fin de que el lector conozca los diferentes sistemas de ser-
vicios en un “edificio inteligente”, éstos se identifican y describen en forma
general; haciendo énfasis en la necesidad de aplicar el control eléctrico y la
automatización; especialmente para realizar la integración de dichos servi-
cios. Asimismo, independientemente de algunas definiciones de edificio
inteligente, como la del IMEI, entre otras. Al final de la unidad se propone en
forma esquemática el concepto de “edificio inteligente”, para que el lector
tenga una visión más clara sobre éste.
21

1. INTRODUCCIÓN
La demanda de edificios inteligentes se incrementó cuando los empresarios
cambiaron sus premisas con edificios de oficinas ordinarios a edificios con
oficinas inteligentes, al encontrar que la creatividad y productividad de sus
empleados aumentaba considerablemente. Esto, evidentemente, proporcionó
a los empresarios una ventaja competitiva sobre sus contrapartes creando
como resultado una gran demanda por aquéllos. En consecuencia, las inmo-
biliarias involucradas en la renta y venta de espacios para oficinas encon-
traron que podían no sólo cobrar más, sino, también, esperar una gran
demanda de posibles ocupantes.
El crecimiento de sistemas para este tipo de inmuebles ha sido seguido en
paralelo por el desarrollo de sistemas para su automatización, el cual compren-
de no sólo funciones de seguridad, por ejemplo, contra el fuego, la prevención
de accidentes y crímenes, sino también el monitoreo de todas sus funciones.
La naturaleza del trabajo de la era moderna en las oficinas es muy diver-
sa, por lo que muchas se encuentran en proceso constante de reestructuración,
con cambios frecuentes también en el espacio disponible. La internaciona-
lización de negocios, así como la flexibilización de horarios, han modificado la
cantidad de tiempo durante el cual las oficinas se encuentran en uso.
La habilidad para absorber dichos cambios sin detrimento de su fun-
cionalidad es de vital importancia, de lo contrario podría perder su ventaja
competitiva; es decir, mantener la flexibilidad de reubicación del espacio.
En un edificio es de vital importancia el diseño de sus aspectos horizontales
y verticales. Con esto en mente deben ser también hechas consideraciones simi-
lares en cuanto al diseño arquitectónico; por lo tanto, los materiales, equi-
pamiento y facilidades utilizadas en el edificio deben incorporar ideas frescas
que responderán a los requerimientos futuros de cada edificio inteligente.
23

En la última década del siglo pasado la tecnología de la automatización
se desarrolló notablemente, aunada a la informática y electrónica; esto ha im-
pactado extraordinariamente los procesos industriales hasta lograrse la auto-
matización de plantas industriales completas; la robótica industrial es otro
ejemplo de las consecuencias favorables de la aplicación de esta tecnología.
Es evidente que el desarrollo de edificios inteligentes ha sido más enfati-
zado para espacios de oficinas, pero este mismo concepto empieza también a
ser dirigido a cualquier tipo de instalación en donde la seguridad y confort del
usuario son primordiales (figura 1.1).
Fig. 1.1. Parte de la fachada de un edificio inteligente.
24

En la actualidad, la automatización encuentra aplicación en otros cam-
pos; además de en la industria, se tiene presente en la vida cotidiana; por
ejemplo, regular la temperatura de una simple habitación o la automatización
del encendido y apagado de la iluminación de una oficina; para ello se requie-
re dominar el control, y todo esto, en buena medida, es a partir del control
eléctrico.
El tema del edificio inteligente en México se encuentra en el mercado
inmobiliario como una aspiración prioritaria por parte de los empresarios
dedicados a construir inmuebles, principalmente para el alquiler de oficinas;
pero este concepto también se extiende a otros tipos de inmuebles, y hoy en
día llega a las edificaciones residenciales con el nombre de domótica. Es así
como surge la necesidad de tener conocimientos generales en este tema,
donde el control y la tecnología de automatización permiten cumplir con las
principales finalidades de un edificio inteligente, obviamente esto impulsado
por los avances en la electrónica que ha facilitado el desarrollo de la automa-
tización y la iluminación inteligente. Por esta razón dicho tema se incluye en
los programas de estudios de algunas especialidades técnicas y de licenciatura
en diferentes instituciones educativas (figura 1.2).
Fig. 1.2. Aplicación de la domótica en una habitación residencial.
UNIDAD I. GENERALIDADES SOBRE EDIFICIOS INTELIGENTES
25
Riego
Calefacción
Control de persianas
Control de iluminación
Seguridad

1.1. Razones de incremento en la demanda de edificios inteligentes
• Aumento de creatividad y productividad en los empleados.
• Mayor demanda de ocupación.
• Posibilidad de cobrar precios más altos por la renta o venta de espa-
cios en el edificio.
1.2. Evolución del edificio inteligente
INICIAN EN LOS 80 90 ACTUALMENTE
Edificios diseñados
Euforia del mercado. Se consolida el desarrollo. y construidos con
propósitos específicos.
Todos los edificios Edificios diseñados
se desean Integración entre empresa específicamente para
transformar. y edificio. cada mercado.
Se aplican: Ingeniería aplicada
• Controles a empresas y
• Computadoras Mercados verticales. edificios más
y comunicadores pequeños.
Desarrollo de la
Servicios a inquilinos. Confort y tecnología domótica (aplicación
amigable al usuario. del edificio inteligente
en la casa habitación).
1.3. Grados de inteligencia
El concepto en México es relativamente nuevo, llega a principios de los
noventa y a partir de este momento existe un gran interés por conocer a
detalle cuándo un edificio puede ser considerado "inteligente", para lo cual
tomaremos como base la definición teórica expuesta en el punto 2; sin em-
26

bargo, resulta difícil trazar una línea divisoria que permita diferenciar con
precisión cuándo un edificio es inteligente; no obstante que existe grado de
inteligencia dentro de un edificio, y considerando las necesidades reales de los
dueños mexicanos, este concepto deberá irse introduciendo paulatinamente,
sobre todo en edificios de gran tamaño, cuya operación y prestación de servi-
cios resulta muy complejo. A continuación analizaremos los grados de inte-
ligencia de un edificio desde el punto de vista tecnológico.
Grado 1
Inteligencia mínima
Un sistema básico de automatización del edificio, el cual no está integrado.
Existe una automatización de la actividad y servicios de comunicaciones aun-
que no están integrados.
Grado 2
Inteligencia media
Tiene un sistema de automatización totalmente integrado, sistemas de auto-
matización de la actividad; sin una completa integración de las comunica-
ciones.
Grado 3
Inteligencia máxima
Sus sistemas de automatización del edificio, y de la actividad y comunica-
ciones se encuentran totalmente integrados.
Para el desarrollo de este proyecto se deben involucrar como mínimo los
siguientes sistemas:
• Sistema de automatización del edificio
• Sistema de automatización de la actividad
• Sistema de comunicaciones
Con lo cual se integrará al edificio con un nivel de inteligencia aceptable.
27

2. CONCEPTO DE EDIFICIO INTELIGENTE
2. 1. ¿Qué es un edificio inteligente?
Se puede decir que un edificio es inteligente cuando este concepto se incorpo-
ra desde su diseño, con la finalidad principal de lograr un costo mínimo de
ocupación durante su ciclo de vida y una mayor productividad estimulada
por un ambiente máximo de “comodidad”.
Para el Instituto Mexicano del Edificio Inteligente (IMEI) un edificio inte-
ligente es aquel que reúne los requisitos siguientes:
Características fundamentales integrales en sistemas modulares.
• Centralmente automatizados para optimizar su operación y admi-
nistración en forma eléctrica.
• Altamente eficientes para minimizar el uso de la energía.
• Altamente seguros y confortables, que respeten las normas tec-
nológicas.
2.2. Concepto general
Un edificio inteligente es aquel que proporciona un ambiente de trabajo pro-
ductivo y eficiente, a través de la optimización de sus cuatro elementos básicos:
• Estructura (civil).
• Sistemas.
• Servicios.
• Gerencia.
Y de las interacciones entre ellos.
29

“Edificio inteligente”
Desde el enfoque de la comunicación:
“Aquel que contiene una infraestructura con una red
de comunicación de alto nivel, diseñada para manejar
información que afecta la vida diaria de los emplea-
dos.”
2.3. Finalidad del edificio inteligente
• Incrementar la productividad en un ambiente confortable, saluda-
ble y seguro.
• Proporcionar mayor flexibilidad para responder a los cambios ori-
ginados por los negocios.
• Facilitar la operación con tecnología transparente al usuario.
• Tener menos costo de operación y mayor vida útil.
30
Fig. 1.3. Edificio inteligente.

3. CARACTERÍSTICAS FUNDAMENTALES
• Flexibilidad: edificio altamente adaptable (a bajo costo) para aceptar
los continuos cambios tecnológicos.
• Integración: edificio centralmente automatizado para optimizar su
operación y administración.
• Seguridad: altamente seguro y confortable para sus ocupantes.
• Ahorro de energía y agua: altamente eficiente en el uso de la energía
y el agua.
3.1. Flexibilidad del edificio
Para que un edificio pueda considerarse flexible, es necesario prever lo si-
guiente:
Estructura
Es la que tiene un mayor ciclo de vida, entre 50 y 60 años. Aquí se incluyen to-
dos los elementos ampliamente conocidos por todos nosotros, pero para darle
mayor flexibilidad al edificio será necesario prever plafones registrables y
transitables, ductos adicionales para comunicaciones, cuartos de equipos de
control o comunicaciones en aquellas áreas que así lo justifiquen, espacio
para colocar piso falso, o analizar la orientación de la estructura para apro-
31

vechar la luz del sol, y todo aquello que permita darle mayor flexibilidad al
edificio.
Servicios
Aquí se incluyen todos los sistemas que van dentro del caparazón y que ge-
neralmente son elementos tecnológicos, cuyo ciclo de vida es entre 15 y 20
años, como sistemas electrónicos y eléctricos; de aire acondicionado y calefac-
ción; hidráulicos y sanitarios; elevadores y escaleras eléctricas; telecomunica-
ciones e informática; control y seguridad, etcétera.
Acabados
El tiempo de vida de éstos es entre 10 y 15 años. Comprende aquellos elemen-
tos de carácter superficial, acabados de pisos, muros, techos, divisiones, etcétera.
3.2. Integración de servicios
El concepto de la integración de servicios no es nuevo en la construcción de
edificios. Desde hace algunos años ya se hablaba de este concepto sin ningún
éxito, pero a raíz del desarrollo de la tecnología en los campos del control,
cómputo y telecomunicaciones, ha tomado una mayor importancia, hasta
volverse fundamental en los llamados “edificios inteligentes”. Todos los servi-
cios que existen dentro de un edificio se pueden incluir en cualquiera de las
siguientes áreas:
• Protección.
• Seguridad.
• Administración.
• Ahorro de energía.
• Servicios básicos (agua, energía eléctrica, telecomunicaciones).
Todas estas áreas al establecer un sistema de control básico quedan
integradas a través de la automatización (figura 1.4).
32

3.3. Seguridad
La seguridad es un aspecto fundamental en el diseño de un edificio inteligen-
te, esto implica que la propuesta arquitectónica es vital, incluyendo equipos
contra incendios, rutas de escape para estos tipos de siniestros y otros como
sismos, que permitan a sus usuarios sobrevivir ante una contingencia; pero
especialmente en el diseño se debe considerar que el edificio es seguro inde-
pendientemente de todas las ventajas tecnológicas, de tal manera que se pueda
trabajar a gusto y producir más el usuario.
Además dentro de este concepto general de seguridad se debe incluir la
seguridad patrimonial, incluyendo todos los adelantos tecnológicos para el
33
Fig. 1.4. Esquema de la integración de servicios.
AHORRO DE ENERGÍA
CONTROLSEGURIDAD
INTEGRACIÓN
DE SERVICIOS
PROTECCIÓN ADMINISTRACIÓN
SISTEMAS
PARA OPERACIÓN

control de acceso, desplazamiento interno del personal; cuidado y vigilancia
del inmueble contra el crimen; así como la seguridad en el proceso de la ad-
ministración de la comunicación (informática), entre otros.
3.4. Ahorro de energía y agua
Con el sistema básico de control en el edificio, realizar un ahorro de consumo
de energía está prácticamente implícito, ya que los equipos serán programa-
dos para que operen en situaciones de máximo rendimiento, lo cual se verá re-
flejado en un ahorro de fuerza laboral, puesto que la productividad se verá
mejorada al integrar todo el control bajo un mismo sistema o programa (soft-
ware). Asimismo, con la automatización de la instalación hidrosanitaria se
logrará un sustancial ahorro de agua.
Las posibilidades de un sistema de administración con ahorro de energía
y agua son múltiples.
Cabe mencionar las siguientes:
• Zonificación de la climatización.
• Intercambio de calor entre zonas, inclusive con el exterior.
• Uso activo o pasivo de la energía solar.
• Control automático y centralizado de la iluminación.
• Control de horarios para el funcionamiento de equipo.
• Control de ascensores.
• Programa emergente en puntos críticos de demandas.
• Automatización del uso del agua en los muebles sanitarios.
• Automatización de la red de distribución del agua.
• Reciclado de aguas residuales.
34

4. ELEMENTOS DE LOS EDIFICIOS INTELIGENTES
Un edificio inteligente está diseñado para optimizar los siguientes cuatro ele-
mentos:
• Estructura del edificio.
• Sistemas del edificio.
• Servicios del edificio.
• Administración del edificio.
Los cuatro elementos anteriores se interrelacionan entre ellos, como se mues-
tra en la siguiente figura:
Fig. 1.5.
35

4.1. Estructura
La estructura inteligente tiene como objetivo, incrementar la seguridad de los
ocupantes, aumentar la comodidad, lograr una mayor eficiencia en la energía
y una mayor adaptabilidad a los cambios físicos que se consideran dentro de
la estructura; los cuales son:
• Elevamiento de espacios (altura del piso a techos, pisos falsos y pla-
fones).
• Tratamiento de ventanas.
• Closets de cableados y canalizaciones.
• Materiales a prueba de fuego (cortinas y acabados).
• Mobiliario modular.
Estos elementos de la estructura se enfocan al ahorro de energía, carga y ma-
nejo adecuado de las redes de cableado.
Sistemas de pisos elevados
El sistema de pisos elevados en la automatización de la oficina es la solución
práctica y elegante, sin importar el tamaño del área, pequeña o grande, por-
que las conexiones estarán siempre donde el equipo las requiera como:
computadoras personales, impresoras, salidas de datos (rosetas), teléfonos,
copiadoras y otros, por lo que se considera un elemento importante en la
automatización de la oficina ya que facilita los cableados para alimentar o
conectar los equipos (figura 1.6 y 1.7).
Sistema de mobiliario modular
Es el complemento de la oficina automatizada en el edificio inteligente. El
mobiliario se puede cambiar diario si así se requiere, por lo que es necesario
pensar en muebles modulares, desarmables y con la posibilidad de alojar ins-
talaciones en su interior.
Por lo anterior, podemos concluir que un edificio lleva la etiqueta de fle-
xible si estos cuatro elementos son independientes cada uno entre sí, es decir,
si es necesario realizar un cambio en los servicios no se debe efectuar ningu-
36

37
Fig. 1.6. Aspecto de piso elevado.
Placa
Travesaño Empaque
de tierra
Pedestal de aluminio
Fig. 1.7. Detalle de acabados del piso elevado.

na modificación en la estructura o con mayor razón, si se requiere realizar una
redistribución del área no se deberá realizar ninguna modificación en los ser-
vicios. El caso más común en edificios convencionales sucede cuando se quie-
re cambiar de oficinas, ya que se tiene que recablear el teléfono y muchas
veces, si se manejan datos, hacer nuevos ductos para el equipo de cómputo, y
resulta muy costosa la reubicación (figura 1.8).
38
Fig. 1.8. Aspectos de una oficina en un edificio inteligente.

4.2. Sistemas para operación del edificio inteligente desde el punto
de vista para su operación
Los sistemas considerados dentro de un edificio inteligente desde el punto de
vista para su operación son:
De servicios
• Sistema hidrosanitario.
• Sistema de aire acondicionado, calefacción y ventilación.
• Sistema de transporte interno.
• Sistema de iluminación.
• Sistema de energía eléctrica.
De seguridad y protección
• Sistema contra incendio.
• Sistema para control de acceso y vigilancia.
De comunicaciones
• Instalación telefónica.
• Red de datos.
• Teleproceso.
De control y automatización
• Control de la seguridad.
• Automatización y operación de los sistemas de servicio.
• Monitoreo.
Al considerar estos sistemas se acota la importancia de contar con una
red de cableado lógico que se adapte a las necesidades presentes y futuras.
39

SISTEMAS DE SERVICIOS
El sistema de servicios es aquel que integra las instalaciones que se aplican y
utilizan dentro del edificio inteligente para obtener los servicios primordiales
con que opera, como el suministro y distribución de energía eléctrica; sumi-
nistro y distribución de agua potable; control, manejo y reciclado de las des-
cargas de aguas negras y jabonosas; la iluminación y el confort adecuados
para una mayor productividad.
El diseño de todas estas instalaciones a diferencia de un edificio normal
serán altamente automatizadas para efectuar su monitoreo, abatir costo en el
mantenimiento y lograr el ahorro de energía.
Las instalaciones que integran el sistema de servicio son:
• Eléctrica.
• Sanitaria.
• Hidráulica.
• De aire acondicionado y de calefacción.
• De ventilación.
• Iluminación o alumbrado inteligente, entre otras.
Las cuales se tratan en particular en las unidades III, IV y VI; excepto la insta-
lación eléctrica, que no es tema de este texto, a continuación se presentan
aspectos generales sobre esta instalación.
EL SISTEMA ELÉCTRICO
Sin ahondar en este tema, pues no es la finalidad del texto, pero sí es conve-
niente indicar en forma general cuáles elementos deben integrar el sistema eléc-
trico de un edificio inteligente independientemente de los convencionales y ya
conocidos; principalmente deben incluirse los que a continuación se muestran:
Fuente de energía
Doble acometida: a efecto de garantizar la continuidad del servicio de energía
eléctrica normal, se recomienda proyectar una doble acometida (sistema pri-
40

mario selectivo de energía porque proporciona dos fuentes de energía en el
lado primario, con lo cual se prevé mayor seguridad al sistema secundario)
pero de dos diferentes circuitos de la compañía suministradora, de tal forma
si se presenta una interrupción en el circuito alimentador normal por
cualquier razón, inmediatamente se efectúa la transferencia al segundo cir-
cuito a través de un equipo de transferencia de energía (transfer) y con esto se
mantiene la continuidad del servicio de energía eléctrica al inmueble por
parte de la fuente principal de energía.
Subestación
Tipo de subestación unitaria, equipada adicionalmente con equipo de protec-
ción y medición con equipos de tecnología de punta, como son relevadores de
protección contra falla a tierra y medición de las magnitudes eléctricas pri-
mordiales: tensión, corriente de fase, frecuencia, potencia y energía (figura 1.9).
Energía de respaldo
En un edificio inteligente no se puede soslayar una fuente de energía que res-
palde a la principal para situaciones emergentes, por esto se deberá contar con
una planta de energía eléctrica en servicio de emergencia.
41
Fig. 1.9. Subestación compacta (cortesía SQUARED).

La capacidad de ésta será seleccionada en función de los criterios que
establezcan la gerencia y el personal de mantenimiento; normalmente se con-
sidera la alimentación a elevadores, alumbrado de emergencias, equipo de la
central de servicios (casa de máquinas), salas de cómputo, todo lo relaciona-
do con informática y los equipos de comunicación, entre algunos otros.
Este equipo debe contar con material de transferencia automática para
que su arranque precisamente sea en automático, cuando falta la energía eléc-
trica de la compañía suministradora (figura 1.10).
También como energía de respaldo hoy es aceptado en el edificio
inteligente el servicio de:
Energía ininterrumpida
Conocido como equipos de UPS, particularmente para servir al equipo de
informática, faxes y equipo de comunicación (PBX). Es conveniente que al
igual que una subestación o planta de emergencia; este equipo requiera de
espacio y banco de baterías y por el peso que representa también deba consi-
derarse en el diseño estructural del edificio (figura 1.11).
42
Fig. 1.10. Planta eléctrica de emergencia.

ESQUEMA DEL SISTEMA ELÉCTRICO EN UN EDIFICIO INTELIGENTE
Donde:
1. Equipo de transferencia automático.
2. Subestación eléctrica.
43
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Fig. 1.11. Equipo de energía ininterrumpible.

3. Tablero general de distribución inteligente.
4. Planta de energía eléctrica en servicio de emergencia.
5. Unidad de energía ininterrumpible.
6. Motobomba de emergencia.
El sistema es alimentado con dos fuentes de energía eléctrica a través de dos
circuitos de la compañía suministradora los cuales se operan mediante un
equipo de transferencia (transfer); además cuenta con energía de respaldo por
medio de una planta de energía eléctrica (motor de combustión) y las unida-
des de UPS (energía ininterrumpible).
Distribución de energía
Para la distribución de la energía eléctrica será necesario contar con:
Tableros generales de distribución
Este equipo adicionalmente debe contar para la interrupción y protección
general del sistema de baja tensión con interruptores electromagnéticos, los
cuales son de operación automática y, además, con un módulo de comuni-
cación para enlazarlos al PLC y de esta manera monitorear los diferentes pa-
rámetros de energía eléctrica y ajustar la calibración de disparo; entre otras
funciones.
El tablero general de distribución se debe equipar con un monitor de cir-
cuitos para la adquisición de datos y control del sistema de baja tensión;
algunos de los datos que se obtienen con este equipo son por ejemplo: lec-
turas de demandas (corriente instantánea por fase pico, demanda de potencia
real, aparente); lecturas de energía (energía acumulada real, reactiva y
aparente), lectura de medición en tiempo real (frecuencia, factor de potencia,
corriente por fase, tensión entre líneas, línea neutro, temperatura). Como
estos equipos cuentan con un módulo de comunicación a PLC esto permite un
total monitoreo del sistema eléctrico por parte de la gerencia del edificio
inteligente. En este caso el PLC sirve como interfase entre tablero y sistema de
administración del edificio (figuras 1.12 y 1.13).
44

45
-ONITOR DE
CIRCUITOS
)NTERRUPTOR
AUTOMÉTICO
)NTERFASE
-ONITOREO DE
PARÉMETROS
4ABLERO GENERAL
DE DISTRIBUCIØN
INTELIGENTE
3ISTEMA DE ADMINISTRACIØN
Fig. 1.12. Aplicación del tablero general inteligente de distribución.
Fig. 1.13. Tablero general de distribución
inteligente del mercado nacional
(cortesía de SQUARED).

Tableros de alumbrado
Hoy en día existe una nueva generación de tableros para controlar el alumbra-
do en forma automática; en el diseño de la instalación eléctrica de alumbrado
de un edificio inteligente, independientemente de los criterios para la auto-
matización del alumbrado en áreas específicas, se deben instalar este tipo de
tableros, los cuales permiten tener el control de las cargas de alumbrado que
se encuentran conectadas en los circuitos derivados y son controladas por los
interruptores termomagnéticos mediante una computadora a través de un
programa específico, y con esto efectuar la programación del alumbrado por
tiempo y por entrada del personal; asimismo, esto hace posible el monitoreo
del alumbrado. Estos tableros denominados inteligentes existen en el merca-
do y están equipados con actuadores (pequeños motores a 24V, C.D.) que
operan los interruptores termomagnéticos y un módulo de enlace a una com-
putadora personal; y con programas específicos (software de monitoreo), es
posible programarlos (figuras 1.14 y 1.15).
46
4ABLERO INTELIGENTE
DE ALUMBRADO
$ISPOSITIVO
DE CONTROL
O INTERFASE
#IRCUITO ALUMBRADO
LOBBY PASILLOS
3ISTEMA
SEGURIDAD
#IRCUITO ALUMBRADO
LOBBY Y SALAS
)NTERRUPTOR DE
TEMPORIZADO
OTOCELDA
CONTROL
%NLACE
PLANTA
EMERGENCIA
#IRCUITO ALUMBRADO
ESTACIONAMIENTOS
#IRCUITO ALUMBRADO
EXTERIOR
Fig. 1.14. Sistema de administración.

EL SISTEMA DE TRANSPORTE INTERNO
Los sistemas de transporte interno en el edificio inteligente se integran bási-
camente por elevadores (transporte vertical), escaleras eléctricas y bandas
transportadoras; pero hay casos donde se incluye transporte neumático para
envío de documentación en cápsulas, el cual a pesar de su flexibilidad en la
instalación e impacto energético, no ha tenido una total aceptación para que
sea una aplicación general en todos los inmuebles (figura 1.16).
47
Fig. 1.15. Tablero de alumbrado inteligente del
mercado nacional (cortesía de SQUARED).
Fig. 1.16. Escaleras electromecánicas.

Los elevadores con la tecnología de la automatización, han evolucionado
a tal grado que se consideran con su propia inteligencia, sin embargo, re-
quieren estar interconectados al sistema central de automatización para ser
controlados en casos de emergencia o para control de acceso, y además para
efectuar un monitoreo de éstos.
Cuando se habla de funcionalidad en un inmueble para oficinas, se debe
considerar, en la etapa de diseño, el número de elevadores necesarios para
una atención correcta del tráfico en el edificio, por esta razón a efecto de que
el lector tenga una idea de los aspectos conceptuales durante el diseño de equi-
pamiento del transporte vertical para un edificio inteligente, se mencionan a
continuación tres:
• Definición de las características primordiales.
• Determinación de las funciones propias y aquellas entrelazadas a la
red del edificio.
• Mantenimiento.
48
Fig. 1.17. Cabinas de elevador.

Definición de las características primordiales
Un equipo de transporte vertical es un conjunto de funciones, cuyas carac-
terísticas principales son:
• Capacidad
• Velocidad
• Número de elevadores
Capacidad: para su determinación es importante la estimación adecuada del
número de usuarios total del edificio. Una regla general es considerar 10 m
2
de superficie utilizable por persona. Pero también es conveniente considerar
la normatividad en cuestión; ésta señala “que los elevadores desalojen cierto
porcentaje del número total de usuarios en un intervalo de tiempo, para no
exponer la seguridad del usuario”.
Este criterio de capacidad también debe ser aplicado en las escaleras
electromecánicas y bandas.
Velocidad: la velocidad está en función de la capacidad de respuesta deseada
para atender la “llamada”. Por ejemplo en más de una ocasión hemos tenido
que esperar un rato para abordar el elevador; esto puede ser porque la veloci-
dad con que cuenta no es la correcta.
Número de elevadores: esta característica en combinación con la velocidad
puede minimizar los tiempos de espera, en atención a que un mayor número
de elevadores garantiza una atención más rápida de las “llamadas”.
Determinación de las funciones y aquellas entrelazadas
a la red del edificio
Todo equipo de transporte vertical actúa conforme a las funciones que son
programadas desde un principio, por ejemplo, retorno automático a P.B. o
bien la ubicación automática en cierto piso del edificio.
A continuación se enlistan algunas funciones:
1. Viaje directo a piso.
2. Cancelación de llamada.
49

3. Mando bomberos.
4. Desactivación de elevador.
5. Servicio de emergencia.
6. Acceso restringido.
7. Operación con planta de emergencia.
8. Interruptor sísmico.
9. Circuito cerrado de televisión.
10. Avisos orales.
Mantenimiento
Las fallas en los equipos de transporte vertical generalmente son esporádicas,
sin embargo, cuando éstas ocurren debe tratarse de identificar la falla y repor-
tarla al personal de mantenimiento especializado en elevadores. Normalmen-
te el tiempo transcurrido entre la identificación de una falla y la notificación
al personal especializado responsable de corregirlo, puede resultar mucho
más del deseado; por consiguiente se deben proporcionar medidas de seguri-
dad adicionales para los pasajeros, así como informarles de las medidas que
en ese momento se están tomando para su rescate.
Lo anterior conlleva a establecer en la etapa de diseño la programación
de una comunicación entre la cabina y el centro local de servicio, en ambos
sentidos. En el mercado nacional hay empresas especializadas en el transporte
vertical y son capaces de ofrecer este servicio, pero además se debe solicitar la
implementación a efecto de minimizar dichos tiempos (tareas de reparación):
• Monitoreo permanente a través de adquisición de datos.
• Transmisión automática de los datos al centro de servicio en el caso
de falla del equipo.
Todo esto es posible gracias a los beneficios de la automatización de los
edificios inteligentes.
50

SISTEMA DE SEGURIDAD Y PROTECCIÓN
Dentro de la seguridad existen dos aspectos, la protección del patrimonio y la
protección de las personas. Para ello se debe instalar un sistema integral de
seguridad que abarque los propios requerimientos; éstos podrán variar en el
edificio en cuestión del país o zona donde éste se ubique. Dentro de la seguri-
dad se tiene:
• Circuito cerrado de televisión.
• Vigilancia perimetral.
• Control de accesos.
• Control de rondas de vigilancia.
• Intercomunicación de emergencia.
• Seguridad informática, etcétera.
Dentro de la protección relacionada con las personas y patrimonio del
edificio, se destaca:
• Detectores de movimiento sísmico.
• Detección de humo y fuego.
• Detección de fugas de agua.
• Monitoreo de equipo para la extinción de fuego.
• Red de rociadores.
• Absorción automática de humo.
• Señalización de salida de emergencia.
• Voceo de emergencia.
De éstos, el sistema de protección se comenta en la unidad V con el
proyecto de una red contra incendio.
El sistema de seguridad
Este sistema debe atender dos aspectos principales, los cuales son el control de
acceso y su tránsito en el interior del inmueble; así como la vigilancia y super-
visión del edificio.
51

Control de acceso
La seguridad patrimonial de un edificio inteligente, comienza con el control
de acceso del personal y de su desplazamiento interno; por esto el control de
acceso tiene como finalidad controlar quién puede entrar a qué área o local y
en qué momento. Es decir, si se pasa por alto el control de acceso en función
del espacio o del tiempo no se puede tener la garantía de un control de acce-
so eficaz y confiable.
52
Fig. 1.18. Esquema del control para acceso y desplazamiento de usuarios
en el edificio inteligente.
Control y
monitoreo
Lector banda
magnética
Impresora
Interfase
Lector
biométrico
Otras lectoras
Código de
barras
Teclados
Lectores de
proximidad
Otras lectoras
Fotografías
Lector
biométrico
Sensores ruptura
de cristales
Actuadores de puertas
peatonales y vehiculares
Control
desplaza-
miento
interno
Ingreso
visitas
Ingreso
empleados
Usuarios
edificio

En el control de acceso al edificio se presentan principalmente dos even-
tos por controlar:
1. Control de ingreso del personal
a) Interno (empleados)
b) Externo (visitas, proveedores, etc.)
2. Control de desplazamiento interno del personal
En el ingreso de personal se distinguen dos tipos: el personal que labora
en el edificio (empleados) y el personal externo, que son personas que visitan
al edificio para efectuar diferentes actividades y su presencia es temporal.
Por esta razón, al momento de instalar el sistema de seguridad para el
control de acceso, se debe aplicar en particular una solución para cada tipo de
ingreso del personal.
En la actualidad, normalmente cualquier punto que pueda asegurarse
con una cerradura es susceptible de ser controlado con un sistema electróni-
co, de manera que garantice el ingreso sólo a las personas autorizadas a las
áreas controladas (espacios) en el horario establecido (tiempo).
El punto débil de una cerradura siempre será la llave; esto significa que
una llave puede ser fácilmente duplicada, perdida o robada; lo cual implica un
gran riesgo de perder el control de quien entra a las áreas restringidas.
Un sistema electrónico de control de acceso es una alternativa de solu-
ción confiable, para este caso, pues cada persona recibe una tarjeta o un códi-
go el cual restringirá su acceso a áreas controladas o que se desean controlar.
Con este sistema, si una tarjeta es perdida o robada o un código deja de ser
confiable, basta con darlo de baja del sistema y dar de alta el nuevo código, lo
cual garantiza la seguridad en el inmueble.
Tipos de tarjetas y lectores de tarjeta
Los elementos que sustituyen a la llave y cerradura tradicional son las tarjetas
codificadas y su lector correspondiente. Actualmente existen en el mercado
diferentes opciones en cuanto a tipos de tarjetas y lectores, pero las más co-
munes son las siguientes:
53

• Efecto Wiegand.
• Banda magnética.
• Tarjetas y lectores de proximidad.
• Código de barras.
• Teclados.
• Lectores biométricos.
Cada aplicación es distinta para cada evento en el control de acceso, por
lo que es importante elegir adecuadamente la tecnología, pues cada una repre-
senta una solución ideal para cada caso; pero también, de no hacerse correc-
tamente, puede resultar totalmente inadecuada por costo y funcionalidad.
En resumen, un sistema electrónico de control de acceso ofrece los bene-
ficios siguientes:
• Incremento en la seguridad.
• Disminución de costos.
• Posibilidades de generar reportes.
54
Fig. 1.19. Control de acceso: lector biométrico y tarjeta de banda magnética.

y sus aplicaciones típicas son:
• Control de acceso al edificio.
• Control interno de las visitas.
• Control en áreas restringidas por:
a) horario
b) día de la semana
c) fecha
Además si se enlaza (interfase) al sistema administrativo se puede trans-
ferir información al programa de nóminas como:
• Faltas y retardos del personal.
• Contabilización de comidas.
• Elaborar reportes y estadísticas.
Este sistema lógicamente se debe manejar con una computadora perso-
nal, pues con el uso de este equipo se facilita la operación del sistema de con-
trol de acceso.
55
Fig. 1.20. Fotografías de control de acceso al edificio.

Vigilancia
Otro aspecto de la seguridad en el edificio es la vigilancia y la supervisión. Un
sistema de seguridad se instala por necesidad de tener vigilancia en lugares
donde las áreas por cubrir son bastantes extensas o bien por ser una área de
riesgo para la integridad de personas o para aviso de cualquier eventualidad.
Los sistemas de seguridad pueden ser tradicionales; con guardias de se-
guridad destacados en los puntos que se desea vigilar o proteger dentro del
edificio inteligente; esto implica una nómina de personal exclusiva y especial
para las funciones de vigilancia y protección con un alto costo para la admi-
nistración del inmueble.
Circuito cerrado de televisión (CCTV)
El circuito cerrado de televisión es la solución para eliminar las cuadrillas des-
tacadas a efectuar las tareas de vigilancia y protección y, lograr el abatimiento
56
Cámaras Secuenciador Videograbadoras
Multiplexor
Monitores
Fig. 1.21. Esquema para vigilancia y supervisión a través de un CCTV
en el edificio inteligente.
Sensores de
movimiento

de costos en la administración del edificio, pues este sistema permite una vigi-
lancia y supervisión eficaz multipunto del personal, áreas e instalaciones;
además es útil en la aclaración de fraudes y cualquier otro tipo de siniestros
con la grabación de eventos.
La aplicación de un sistema de CCTV, permite cumplir con las finalidades
siguientes:
• Seguridad preventiva para la integridad del personal usuario y res-
guardo de los valores del inmueble.
• Herramienta para el personal de seguridad.
• Grabación de imágenes en función de eventos.
• Abatimiento de costos en la vigilancia y supervisión.
Un CCTV, básico estará formado por un grupo de cámaras de tv, dispuestas en
las áreas o puntos que se desean vigilar, un multiplexor, una videograbadora
y un monitor. Este sistema de CCTV, se ilustra a continuación.
57
Fig. 1.22. Esquema de un CCTV básico.
Cámara 1 Cámara 2 Cámara 3 Cámara 4
Videograbadora
Multiplexor
Monitor

En este CCTV, la imagen es captada por cualesquiera de las cámaras instaladas
en el interior o exterior del edificio, y pueden ser visualizadas en la pantalla de
monitoreo; además el usuario puede grabar los eventos con la videograba-
dora.
Un sistema más completo de CCTV, es aquel que incluye sensores y alar-
mas; el cual es controlado y monitoreado por una PC, como el que se presen-
ta en la figura 1.23.
Este sistema controlado y monitoreado a través de una computadora per-
sonal satisface la necesidad del usuario en las zonas o áreas por supervisar y
vigilar el edificio inteligente, en el grabado de imágenes y datos para una
supervisión remota, la cual se efectúa a través de Internet, Red Lan o línea
telefónica específica para este servicio.
58
Fig. 1.23. Sistema típico de CCTV para monitoreo remoto.
Sensor 1
Sensor 2
Sensor 3
Sensor 4
Cámara 1
Cámara 2
Cámara 3
Cámara 4
Monitor
Cuarto de vigilancia
Sistema de administración
Acceso a través de Internet,
LAN o línea telefónica
Videograbadora digital
inteligente
Impresora
Sirena
Lámpara de
alarma

La aplicación de sensores o la integración de éstos es porque un sistema
de seguridad se concibe por áreas o zonas por proteger, por lo cual una misma
área puede tener diferentes tipos de sensores; por ejemplo, sensores de rup-
tura de cristal o sensores infrarrojos de movimiento para detectar presencia
de individuos.
Estos dispositivos se pueden instalar o asignar a las áreas que se desean
proteger; por ejemplo, en puertas de acceso o ventanas de oficinas, las cuales
se monitorean cuando ocurre una condición de alarma.
Lógicamente este sistema de CCTV, se debe operar con un software especí-
fico (véase figura 1.23), que efectúe las funciones siguientes:
• Monitoreo y grabación.
• Reproducción de imágenes.
• Búsqueda y control remoto por Internet y otro medio.
• Diversidad en despliegue de pantalla (una o más imágenes).
• Detección de movimiento programable.
• Impresión de reportes.
• Entre otras que se deseen programar.
Sistema de comunicación
Los sistemas de comunicaciones deben ser parte de un edificio inteligente y
tienen como función desviar y pasar la comunicación de voz y de datos den-
tro del edificio, y la conectan (la comunicación) a otros sistemas fuera del edi-
ficio.
Los sistemas de comunicación de muchos edificios modernos usan una
rama de intercambio automático privado, también conocido como contro-
lador de switcheo de datos (PBX) y funciona como unidad procesadora central
de la oficina. Este controlador de switcheo de datos (PBX) es capaz de transmi-
tir tanto voz como datos usando señales digitales a través de alambres tele-
fónicos convencionales o de fibra óptica y el lugar donde se instala el PBX es
conocido como “SITE” (sitio).
59

Comunicaciones telefónicas
Las funciones típicas del PBX que proporcionan para comunicación telefónica
son:
• Acceso a portadores de larga distancia múltiple dentro del edificio.
• Registro detallado de todas las llamadas que entran y salen.
• Marcado abreviado.
• Envío y transferencia automática de llamadas.
• Centros de mensajes.
Transferencia de datos
En el área de transferencia de datos el PBX puede funcionar como:
• Red de área local de baja velocidad para estación de datos.
• Salida de una red de área local específica.
• Suministrar acceso a base de datos externos como texto remoto y
videotexto interactivo.
Un sistema de telecomunicaciones típico para un edificio inteligente
60
Fig. 1.24. Elementos principales de un CCTV.
Cámara
Sensor
Monitor
Videograbadora Multiplexor

cuenta con un PBX, antena de microondas y en el interior del edificio enlaza
elementos como teléfonos, computadoras personales, red de datos de área lo-
cal, como se muestra en la figura 1.26.
La integración de los servicios del edificio inteligente se logra a través del
PBX, figura 1.25, enlazando el sistema de telecomunicaciones con el sistema de
administración del edificio y el sistema de administración de información
(Red de datos).
61
Fig. 1.25. Controlador de switcheo
de voz y datos (PBX).

Telecomunicaciones
62
Fig. 1.26. Ejemplo típico de comunicación en un edificio inteligente.
Servidor
Teléfono
Teléfono
Satélite o antena
de microondas
Computadora
personal
Computadora
personal
Teléfono
Red de área local
Al sistema de
administración
del edificio
A la compañía local
de teléfonos portadores de
larga distancia múltiples
y fuentes de datos

Sistema de control y automatización
El sistema de control y automatización en el edifico inteligente tiene como
objetivo automatizar los diferentes sistemas que intervienen para su opera-
ción, seguridad y su administración, para que permita supervisar y monito-
rear la operación y el estado de las distintas instalaciones que intervienen en
los sistemas y actuará o funcionará de acuerdo con lo propuesto en el diseño
del programa (software), evitará fallas dentro del funcionamiento de éstas;
asimismo, será responsable de los distintos grados de comodidad y de llevar
las estadísticas de mantenimiento para cada equipo eliminando así las gran-
des cuadrillas de personal para tener en funcionamiento todas las instalacio-
nes, como por ejemplo:
• Instalación eléctrica.
• Instalación de aire acondicionado y ventilación.
• Instalación hidrosanitaria.
• Elevadores y escaleras eléctricas.
• Accesos al edificio.
• Sistemas de alumbrado.
• Vigilancia perimetral.
• Sistema contra incendio, etcétera.
Un sistema básico de control y automatización es el que se representa en
forma esquemática en la figura 1.3; donde su utiliza el controlador lógico pro-
gramable (PLC) para enlazar los diferentes sistemas de operación en un edifi-
cio inteligente y un computador (ordenador) personal para monitorear las
diferentes operaciones y funciones de éstos, así como para imprimir los
reportes deseados, todo en función del programa o software diseñado e insta-
lado previamente (figura 1.27).
Este sistema se trata en detalle, en la siguiente unidad.
4.3. Los servicios del edificio
Además de los sistemas antes mencionados para su funcionamiento, el con-
cepto de edificio inteligente debe de contar con servicios como:
63

• Voz, datos y videocomunicaciones.
• Automatización de los transportes internos como elevadores, esca-
leras y pasillos.
• Compartición de salas de junta.
• Operación fuera de horario o bien, operación en horarios extraor-
dinarios.
• Estacionamiento.
Estos servicios se enfocan al ahorro de energía, carga y manejo adecuado
de las redes de cableado.
64
Sistema
hidrosanitario
Sistema de aire
acondicionado
y calefacción
Sistema
de protección
Sistema
de seguridad
Sistema de
comunicaciones
Servicios del
edificio
Dispositivos
de control
PLC
MonitoreoSistema
eléctrico
Fig. 1.27. Esquema del sistema de control y automatización para los sistemas
de operación en el edificio inteligente.

La red de datos para la administración de la información
Un sistema de administración de información incluye la automatización de la
oficina y el equipo de procesamiento electrónico de datos. La automatización
de la oficina normalmente incluye:
• Iluminación inteligente.
• Comunicación interoficinal (correo electrónico).
• Producción-reproducción de documentos (procesamiento de
palabras).
• Archivo electrónico de datos.
Generalmente este último se refiere a la conservación de registros en
computadora, administración de base de datos y análisis de hojas de cálculo.
Para lograr la automatización del proceso de la administración, de la
información y de los equipos que intervienen, se utilizan redes que se han
vuelto muy comunes, porque facilitan la comunicación y permiten una efi-
ciente administración de la información, como la recuperación de datos,
material escrito, y/o funciones de palabra y otras tareas.
Las redes de área local (LAN), se están instalando cada vez más y están
integradas por computadoras, fax, impresoras y estaciones de trabajo que
pueden funcionar independientemente o compartiendo datos y equipo pe-
riférico con otros, como se muestra en la figura 1.28 y forman parte del con-
cepto edificio inteligente.
4. 4. Administración del edificio
Dentro del sistema de administración de un edificio inteligente se consideran
los:
• Sistemas de control y automatización.
• Mantenimiento de la propiedad o inmueble.
• Operación de los sistemas básicos.
• Mantenimiento de los sistemas.
• Reporte de energía y eficiencia.
• Monitoreo de los sistemas.
65

66
Fax
Procesador
de palabras
Procesador
de palabras
Computadora
Marco principal
Computadora
personal
Otras
estaciones y
redes de datos
dentro y fuera
del lugar
Computadora
personal
Impresora
Impresora
Servidor
RED DE DATOS LOCAL
Fig. 1.28. Informática.

5. ESQUEMA CONCEPTUAL DEL EDIFICIO INTELIGENTE
s6ENTILACIØN
EXTRACCIØNENESTA
CIONAMIENTO
s0RODUCTOSNATURALESJARDINE
RÓA
s3ISTEMASDECORREO
s4RATAMIENTODEAGUAS
s3ISTEMADETECHO
s3ISTEMADEPAREDES
s3ISTEMADEPISOROSETAS
s3ISTEMADEMOBILIARIO
3)34%-!3%30%#)!,%33)34%-!3$%
#/.3425##)œ.
s2EDDEDATOS
sASESDEDATOS
s(OJADECÉLCULO
s%STACIØNDETRABAJO
s-ONITOREO
s0ROGRAMADEMANTENIMIEN
TO
s(ORARIOS
s%TC
s4ELECOMUNICACIONES
s4ELÏFONO
sAX
s6IDEOTEXTO
s#ORREOELECTRØNICO
s-ODEM
s)NCENDIOS
s#ONTROLDEACCESO
s%VACUACIØN
s##46
s3E×ALIZACIØN
s%TC
s)LUMINACIØN)NTELIGENTE
s!IREACONDICIONADO
s6ENTILACIØN
s#ALEFACCIØN
s(IDROSANITARIO
s%LÏCTRICO
s%LEVADORES
s%SCALERASELÏCTRICAS
s%STACIONAMIENTO
s/PERACIØNFUERADEHORA
RIO
s6ENTILACIØNENESTACIO
NAMIENTO
3)34%-!3
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67

6. EJERCICIO
Pensemos que un empresario tiene inquietud de construir un inmueble y
solicita algunas recomendaciones generales sobre edificios inteligentes. ¿Qué
recomendaciones haría usted?
Un método para establecer algunas recomendaciones sería plantearse
preguntas y respuestas como a continuación se presentan:
1. ¿Un edificio inteligente es garantía contra la obsolescencia de una inversión
inmobiliaria?
Respuesta:
Sí, porque un edificio inteligente es la respuesta a nuevos conceptos en
espacio para oficinas, ya que eficienta y humaniza; además un edificio
inteligente es la respuesta mejor y a menor costo a las necesidades de los
usuarios, son más rentables y más fáciles de comercializar.
2. ¿Qué aspectos recomendaría tomar en cuenta para su diseño?
Respuesta:
I. Los elementos de un edificio inteligente:
• Estructura física del edificio.
• Sistemas del edificio.
• Servicios del edificio.
• Administración del edificio.
69

II. De funcionalidad:
• Flexibilidad para aceptar continuos cambios.
• Integración de los servicios.
• Ahorro de agua.
• Automatización de los sistemas para operar el edificio.
• Automatización de los servicios generales.
• Seguridad y protección.
• Control centralizado.
3. ¿De los sistemas de servicios para la operación del edificio inteligente en
cuáles recomendaría su automatización?
Respuesta:
A efecto de no caer en una sofisticación en el control, se recomendaría
automatizar principalmente:
• El sistema del aire acondicionado.
• El sistema hidrosanitario.
• La iluminación.
• La red contra incendio.
• El sistema de seguridad y vigilancia.
• El sistema de comunicaciones.
• Servicios generales, como transporte interno, estacionamientos, ho-
rarios extraordinarios, la red de voz y datos, entre otros.
Todo esto con la finalidad de lograr una integración de servicios, ahorro
de energía y agua.
4. ¿Qué tipos de dispositivos recomendaría utilizar para lograr el control y la
automatización?
70

Respuesta:
Para los dispositivos de control, el controlador lógico programable y para
lograr la automatización un programa específico con una computadora.
5. ¿Cuál tipo de control recomendaría aplicar?
Respuesta:
Un tipo de control centralizado, que permita la administración de los di-
ferentes tipos de sistemas que integran el concepto de edificio inteligente.
6. En aspectos de seguridad ¿Cuáles recomendaría?
Respuesta:
I. Un sistema de vigilancia con circuito cerrado de televisión para la vigi-
lancia externa, de los accesos al edificio y los estacionamientos.
II. Control de acceso al edificio y en áreas especiales como informática,
central de servicios, entre otras; utilizando cámara de televisión, lectores
de tarjeta, reconocimiento de iris, de huellas digitales y en el acceso al edi-
ficio hasta detectores de metales, todos ellos monitoreados durante los
horarios de operación del edificio.
7. ¿Para la comunicación de voz y datos dentro y fuera del edificio qué reco-
mendaría?
Respuesta:
Un dispositivo de intercambio automático privado, como es “el controla-
dor de switcheo de datos” (PBX) y para el enlace externo un sistema de mi-
croondas o bien línea privada de la compañía telefónica. Esto último se
tendría que evaluar desde un enfoque técnico-económico, considerando la
renta de la línea o líneas privadas contra la inversión inicial de la infraes-
tructura de un sistema de microondas; para efectuar la factibilidad de
enlace externo, se recomendaría hacerlo con especialistas del área de co-
municaciones.
71

8. ¿Se recomendaría utilizar un sistema de piso elevado?
Respuesta:
Sí, porque se ha demostrado que éste es el sistema más eficiente para la dis-
tribución de los cables en las diferentes instalaciones de los sistemas que
alojan un edificio inteligente. Además de que facilita los cableados cuando
se efectúan cambios en las oficinas.
9. ¿Además de un edificio para oficinas, en cuáles otros aplicaría el concepto
de edificio inteligente?
Respuesta:
El concepto aplica a otros inmuebles como:
• Hoteles.
• Hospitales.
• Escuelas.
• Centros comerciales (haciendo énfasis en el control de energía,
incendios y la vigilancia).
• Entre otros.
72

UNIDAD II
PRINCIPIOS BÁSICOS
DE CONTROLY AUTOMATIZACIÓN;
SU APLICACIÓN EN EL EDIFICIO INTELIGENTE
Finalidades de la unidad
Una de las finalidades de esta unidad es proporcionar información básica
para el diseño de los circuitos de control, por esto se presentan las funciones
de control y componentes empleados, como son dispositivos de mando;
asimismo, la forma de representar estos circuitos para su desarrollo y com-
prensión, sin pasar por alto la simbología más comúnmente empleada.
En el renglón de la automatización se presenta información del controlador
lógico programable PLC en su forma descriptiva, debido a que no es el propósito
principal de este libro ahondar en su diseño y programación.Únicamente se pre-
tende que el lector tenga conocimiento general de éste para su aplicación como
solución a la automatización en las diferentes áreas del edificio inteligente.
En esta unidad también se pretende que cualquier lector relacionado con
el mercado del edificio inteligente, ya sea arquitecto, ingeniero o empresario,
comprenda los fundamentos del control y la automatización dada la impor-
tancia que tiene la aplicación en este campo. En el caso del lector con conoci-
mientos en la materia, estudiante o técnico profesional éstos le servirán para
comprender las diferentes aplicaciones de control que se presentan en los
capítulos siguientes del texto.
73

Otra finalidad es identificar en cuáles áreas o sistemas del edificio se tiene
aplicación del control y la automatización.
74

1. ANTECEDENTES DEL CONTROL ELÉCTRICO
Desde la aparición del motor eléctrico en la factoría o industria como ele-
mento clave en el suministro de la fuerza motriz para impulsar las máquinas
utilizadas en los procesos industriales, la máquina con este cambio (el de mo-
tor eléctrico acoplado directamente) adquirió una nueva dimensión en el
proceso; con esto se pudo enfrentar una demanda mayor de producción, este
cambio permitió realizar con mayor frecuencia y más rápidamente los arran-
ques y los paros de las máquinas, surgiendo así la necesidad de controlar el
arranque y paro del motor eléctrico, lo cual hizo posible introducir algunas
operaciones automáticas.
Actualmente se han automatizado procesos completos y algunas plantas
más evolucionadas incluyen la robotización de una o varias etapas del proceso
de producción, por ejemplo, las armadoras de automóviles y otras en el área
de lácteos.
El funcionamiento automático de una máquina se obtiene exclusivamente
por la acción del motor eléctrico y el control de la máquina. En algunas oca-
siones este control es totalmente eléctrico y otras veces es una combinación de
control mecánico y eléctrico (control electroneumático); sin embargo, los
principios básicos que se aplican son los mismos.
La máquina moderna se integra en tres partes que es necesario conocer:
la máquina propiamente dicha (ventilador, bomba, molino, etc.) que está pro-
yectada para realizar una determinada tarea o un tipo de trabajo; el motor, el
cual es seleccionado en función de la máquina como carga, ciclo de servicio y
tipo de funcionamiento, y el sistema de control, que es el tema de interés por
tratar en esta unidad. La figura 2.1 muestra este concepto.
El sistema de control está supeditado a los requisitos y condiciones de fun-
cionamiento del motor y de la máquina; si únicamente es necesario que la má-
75

quina arranque durante un tiempo y se pare, el control puede ser un simple
interruptor de palanca, pero si es menester que arranque, se pare durante
algunos segundos y luego repita el ciclo o bien realice algún otro tipo de fun-
ción, entonces requerirá varias unidades integradas de control.
Corolario:
“Al incorporar el motor eléctrico y acoplarlo directa-
mente a la máquina que requiere fuerza motriz en
cualquier proceso industrial, nace simultáneamente la
necesidad de controlar dicha máquina.”
76
Motor
Máquina
Control
Fig. 2.1. Polipasto eléctrico.

2. ¿QUÉ ES CONTROL?
Como al principio de este capítulo se comentó, es el propósito de presentar
los principios básicos y de los componentes de control y explicar cómo deben
de asociarse para constituir los circuitos de control, por esto el primer cues-
tionamiento es:
¿Qué es un control motor?
La palabra control significa, gobierno, mando, regulación; de esta manera
cuando se habla del control de un motor o máquina, se entiende como el go-
bierno, mando o regulación de las funciones del motor o máquina.
Definición de control eléctrico
“En sistemas de control eléctrico, se entiende como el
control de un motor, máquina o cualquier mecanismo
referido al mando o regulación de las funciones de
dicho motor, las cuales pueden ser arranque, paro, re-
gulación de velocidad o inversión de giro de marcha.”
Cada elemento del equipo utilizado para controlar o mandar un motor se le
llama componente de control y puede ser:
77

• Arrancador.
• Estación de botones.
• Interruptor de dos o tres posiciones.
• Cualquier tipo de sensor.
• Lámparas pilotos indicadoras.
• Relevadores de contactos instantáneos.
• Relevadores de tiempo (temporizadores).
• Contadores.
• Etcétera.
Definición de controlador
Un controlador eléctrico es aquel dispositivo o grupo
de dispositivos que controlan o regulan las funciones
de un motor eléctrico de manera predeterminada o en
una secuencia previamente determinada.
78

3.TIPOS DE CONTROL ELÉCTRICO
Existen tres tipos de control a conocer y son:
• Control manual.
• Control semiautomático.
• Control automático.
Control manual
Es una forma de mando o regulación del motor o máquina, que se ejecuta
manualmente en el mismo lugar que se encuentra el dispositivo de control y
la máquina que se desea controlar.
Un dispositivo de control manual sencillo y el más conocido es el arran-
cador manual para motores de potencia pequeña a tensión nominal.
Fig. 2.2. Arrancador manual con palanca y arrancador manual con botón pulsador.
79

El arrancador manual se utiliza cuando sólo es necesaria la función de
puesta en marcha y parada del motor. Este tipo de arrancador nos suministra
las mismas funciones del control manual, además, se caracteriza por la acción
de un operador que debe mover una palanca en el caso del interruptor pul-
sar un botón cuando el dispositivo es un arrancador manual (figura 2.2) para
que efectúe cualquier cambio de las condiciones del funcionamiento de la
máquina. Por ejemplo, en la figura 2.3 el operador, al pulsar el botón de arran-
que, la bomba empezará a llenar con agua el tinaco y efectuará la parada con
el botón de parar, en ese momento la bomba interrumpirá el suministro de
agua.
El control manual de una máquina con motor eléctrico representado en
forma esquemática en la figura 2.3 tiene una representación en un lenguaje
escrito de control que es el diagrama lineal del circuito de control, de tal mane-
ra que este tipo de control se representa en la figura 2.4.
NOTA: Se asume un motor trifásico, por esto se indica la protección de sobre-
carga para dos fases.
El diagrama lineal de control de la figura 2.4 representa el control de la
operación manual del llenado de agua de un tinaco a través de una bomba, la
80
LÍNEA
Protección del circuito derivado
de fuerza (interruptor)
Arrancadores
Botones
pulsadores
Motor
eléctrico Bomba
Tinaco
Agua
Cisterna
Fig. 2.3. Representación esquemática del control manual de una máquina
(bomba de agua).

cual se pone en funcionamiento al pulsar el botón arrancar, y cuando se llene
el tinaco la bomba se detiene al pulsar el botón parar, otra alternativa para
hacer la misma operación manual es utilizar un arrancador manual, como se
observa en el ejemplo siguiente:
UNIDAD II. PRINCIPIOS BÁSICOS DE CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN
81
Botones
pulsadores
Arrancador
Control
manual
Operación,
arranque y
paro manual
OL
M1
M1
OL
N
arrancar
AP
parar
L1
Caja moldeada
del arrancador electromagnético
Fig. 2.4. Diagrama lineal del control manual para una máquina con motor eléctrico
(bomba para agua) utilizando un arrancador electromagnético.
LÍNEA
de fuerza
Palanca
interruptor
Arrancador
manual
Motor
eléctrico
Bomba
Tinaco
Agua
CisternaMáquina:Bomba para agua
Tubería con
agua
Llenado
Tubería
con agua
Fig. 2.5. Diagrama esquemático del control manual de la bomba para agua.

Obsérvese que en este ejemplo no hay botones pulsadores y la operación
manual se efectúa con el interruptor de palanca integrado al arrancador. Ésta
es la razón por la cual se conduce como arrancador manual.
Corolario:
Control manual:
Es una acción que se efectúa en forma manual sobre la
máquina o el motor eléctrico con la intervención de
la mano del hombre.
Control semiautomático
Este tipo de control utiliza los controladores denominados arrancadores elec-
tromagnéticos y dispositivos pilotos manuales como:
• Pulsadores (botones de arranque y paro).
• Interruptores de maniobra (botón de hongo paro emergencia).
• Selectores dentro y afuera.
• Interruptores de límite, nivel, etcétera.
82
L1
M
Interruptor Arrancador Control Manual
Operación manual
arranque y paro
de la bomba
OL OL N
Fig. 2.6. Diagrama lineal de control manual, para llenado de un tinaco con agua,
utilizando un arrancador manual.

La acción del control semiautomático se da con los dispositivos pilotos
que son accionados manualmente y el arrancador del motor o máquina, ac-
tuados desde un lugar distante, cómodo y a la distancia requerida (figura 2.7);
lo que no es posible con el control manual, que debe operarse en el mismo
lugar en el que está situado el motor y el arrancador.
83
LÍNEA Protección del circuito derivado
Arrancador
electromagnético
Motor
eléctrico Bomba
Tinaco
Agua
Agua
CisternaMáquina:bomba para agua
Pulsadores remotos
(estación de botones)
Fig. 2.7. Representación esquemática de control semiautomático en una máquina.
Estación de botones
remota para
parar-arrancar
Arrancar en lugar
de la máquina
Control
semiautomático
Operación arranque y
paro a control remoto
OL OL
N
M
M
AP
L1
Fig. 2.8. Diagrama de control semiautomático.

Donde:
Botón parar
Botón arrancar
Bobina del arrancador (la letra M1 significa el número de
motor que controla el arrancador)
Revelador de sobrecarga (protección contra sobrecarga)
Contacto de sello (contacto auxiliar del arrancador M1)
L1 Línea
N Neutro
El diagrama lineal del control para este tipo se representa en la figura 2.4,
donde se observa que el control es remoto a través del dispositivo piloto, en
este caso, con una estación de botones parar-arrancar.
Nota: El diagrama esquemático de la figura 2.3 representa el ejemplo de con-
trol semiautomático de la bomba para agua en el llenado del tinaco.
En la figura 2.9 se representa otro ejemplo del control semiautomático,
en éste se instala un dispositivo piloto remoto en el tinaco que tiene la fun-
84
M1
M1
L1
N

ción de parar en forma automática el llenado del recipiente y el arranque se
efectúa desde otro punto remoto con un dispositivo piloto selector dentro y
fuera, efectuando una operación manual.
El diagrama lineal de control para el ejemplo de la figura 2.9 se represen-
ta en la forma siguiente:
85
LÍNEA
Arrancador
Máquina:bomba para agua
Motor
eléctrico Bomba
Tinaco
Agua
Agua
Dispositivo
piloto
interruptor
de flotador
Cisterna
Selector
dentro-fuera
remoto
Interruptor de
flotador remoto
Arrancador
Control
semiautomático
Operación:
arranque manual
y paro automático
Fuera
Dentro Contacto
NC
M1
OL OL
NL
Fig. 2.10. Diagrama lineal de control semiautomático con dispositivos pilotos remotos.
Fig. 2.9. Representación esquemática del control semiautomático
para el llenado con agua de un tinaco.

Donde:
Selector de dos posiciones, dentro-fuera
Contacto normalmente cerrado del interruptor de flotador
Bobina del arrancador electromagnético
Revelador de sobrecarga
Línea
Neutro
Caja moldeada que aloja a los dispositivos pilotos y arrancador.
En el diagrama lineal de control de la figura 2.10 el arranque se efectúa
con una operación manual al accionar el selector de la posición fuera a la
posición dentro, y la parada de la bomba se efectúa con una operación
automática a través del interruptor de flotador cuando el nivel de agua llega
hasta la esfera ejerciendo presión por medio de una varilla que actúa sobre el
contacto normalmente cerrado y con esta acción se abre el contacto inte-
rrumpiendo el circuito de control y para la bomba.
86
M1
NC
E.T E.T
L
N

Obsérvese, muy independientemente hay una acción manual (arrancar la
bomba) y otra automática (parar la bomba); la operación integral del llenado
con agua del tinaco es semiautomática.
Corolario:
Control semiautomático:
“Es la combinación de una acción manual sobre una
máquina o motor eléctrico a través de dispositivos
pilotos actuados desde un lugar distante al de la má-
quina.”
El control automático ha sido estudiado por expertos los cuales ofrecen
diferentes definiciones de éste, para efectos de este texto estableceremos el
control automático de la siguiente manera:
Se entiende por control automático a la comparación
de una señal de salida con una señal de entrada (refe-
rencia) sin la intervención de la mano del hombre.
En el caso de los motores el control automático utiliza fundamental-
mente un arrancador electromagnético cuyas funciones están controladas por
uno o más dispositivos pilotos automáticos a través de los cuales se inicia la
operación en forma automática; pero generalmente para romper la inercia del
sistema se inicia con una operación manual.
Cuando en un circuito existe la combinación de un dispositivo manual
con uno o más dispositivos automáticos, debe considerarse como control
automático. En particular el control automático actúa solo, sin la intervención
de la mano del hombre.
87

Para su estudio, algunos autores lo agrupan de la siguiente manera:
• Control del orden de eventos.
• Control de variables físicas.
El primero tiene gran aplicación en el área de robótica y esencialmente se
da cuando se requiere programar una serie de acciones con secuencia prede-
terminada para que se cumplan o sucedan los eventos deseados. En un edifi-
cio inteligente, las escaleras eléctricas, las bandas transportadoras y elevadores
son ejemplos de la aplicación de este tipo de control automático.
El control de variables físicas se presenta cuando un sistema de control
maneja variables físicas como velocidad, temperatura, flujo, volumen, presión
etc., y su aplicación se encuentra en el control de procesos industriales. Este tipo
de control utiliza en su sistema diferentes tipos de sensores para control de las
variables como temperatura (termostato), la presión (presostato) etcétera.
La aplicación de este tipo de control automático en un edificio inteligente
se encuentra en las instalaciones hidrosanitarias, de aire acondicionado y
seguridad principalmente.
Un ejemplo de un sistema de control automático del orden de cuentas es
el llenado con agua de una cisterna, utilizando un interruptor de flotador
como dispositivo piloto, instalado en forma predeterminada como lo mues-
tra la figura 2.11, el nivel alto y bajo es determinado por el brazo del interrup-
tor del flotador como se observa en el esquema.
88
LÍNEA
Interruptor
Arrancador
electromagnético
Tubería para
agua
Tubería para
agua
Bomba con
motor eléctrico
Cisterna
Nivel bajo
Nivel alto
Interruptor
de flotador
Agua
Pozo profundo
Fig. 2.11. Representación esquemática de control automático
para el llenado de una cisterna.

Cuando la cisterna se descarga por el consumo de agua y llega al nivel bajo
determinado por el brazo del interruptor del flotador, en esta condición el con-
tacto normalmente abierto NC del flotador, conectado en serie con la bobina
del arrancador M se cierra y activa el circuito del control, ver figura 2.12;
arrancando la bomba e iniciando el llenado o la reposición de agua en la cis-
terna.
En el momento de llegar el líquido al nivel alto, el brazo del flotador que
sube con el nivel, abre el contacto normalmente cerrado NC, como conse-
cuencia de la presión que ejerce el nivel de agua sobre la esfera del flotador y
que se transmite a través del brazo del flotador parando en forma automática
la bomba. El contacto NC se conecta en serie con el contacto NA, ambos del
interruptor del flotador y además con la bobina del arrancador electromag-
nético. Nótese que no hay intervención de la mano del hombre, tanto en el
arranque, como en la parada del motor; por lo que se tiene una operación
automática, para romper la inercia del sistema bastará energizar a través del
interruptor.
El ejemplo anterior es un sistema de control automático del orden de
evento, la operación de llenado es el evento a controlar en forma automática.
89
Interruptor de
flotador
nivel alto
Interruptor de
flotador
nivel bajo
Arrancador
electromagnético
Control
automático
Operación
manual
L1 NC NA
M
OL OL
BobinaN1Nivel alto
Fig. 2.12. Diagrama lineal de control automático para el llenado de una cisterna
con agua, utilizando un interruptor de flotador.

Corolario:
Control automático:
Es el control que actúa solo, sin la intervención del
hombre; esto significa que las funciones están contro-
ladas por uno o más dispositivos pilotos remotos,con-
siguiendo con éstos la operación automática.
90

4. SIMBOLOGÍA
En el lenguaje de control hay un grupo de símbolos básicos que se aplican
para el diseño del circuito de control; en este punto se representan los símbo-
los más comúnmente empleados en los diagramas.
SÍMBOLO DESCRIPCIÓN
Representa un contacto normalmente abierto y es accio-
nado automáticamente.
Representa un contacto normalmente cerrado automáti-
camente.
Representa un contacto normalmente abierto, accionado
normalmente por un pulsador.
IDEM anterior pero normalmente cerrado.
Representa el contacto normalmente abierto de un inte-
rruptor de palanca y su accionamiento es manual.
IDEM anterior, pero normalmente cerrado.
rruptor de nivel de líquido, su accionamiento es automá-
tico.
91

rruptor de presión o vacío, su accionamiento es auto-
mático.
rruptor activado por temperatura, su accionamiento es
automático.
rruptor de flujo o caudal, su accionamiento es automático.
rruptor de límite o fin de carrera, su accionamiento es
directo.
rruptor de pedal, su accionamiento es manual.
Representa el contacto normalmente abierto temporiza-
do con retardo al activarse, su operación es automática.
92

Representa una lámpara piloto o una lámpara indicadora.
Representa una bobina de un arrancador.
Representa una bobina de un relevador.
Representa una bobina de un elevador de tiempo o rele-
vador temporizador.
Representa una protección de sobrecarga (protección
contra carga).
Representa un interruptor selector dentro fuera.
Representa un interruptor selector de dos posiciones
manual y automático.
Representa un contactor trifásico.
Representa la línea viva de alimentación al circuito de
control.
Representa el neutro de la alimentación al circuito de
control.
93
M
R
RT
M
A
L
N

5. LENGUAJE DE LOS CIRCUITOS DE CONTROL
Los diagramas son los lenguajes escritos de los circuitos eléctricos y adoptan
diversas formas según sean las necesidades específicas para su empleo. Desde
el punto de vista del control existen tres tipos y son:
Tipos de diagramas
• Diagrama de haces o unifilar.
• Diagrama de conexiones o físicos.
• Diagrama lineal de control.
El primer tipo de diagrama es el que se aplica para efectuar los cableados y
conexiones físicas cuando se conecta un sistema de control; asimismo, se uti-
liza para detectar fallas cuando se presentan durante la operación del sistema.
Este diagrama se elabora dibujando, por medio de símbolos conven-
cionales, los equipos y dispositivos pilotos que intervienen, aproximadamente
en el lugar físico que les corresponde en la instalación. Dicho en otras pala-
bras:
“El diagrama de conexiones o físicos es la represen-
tación del circuito de control con la distribución y
situación física relativa de sus componentes.”
95

A continuación como ejemplo, en la figura 2.13 se representa el diagra-
ma físico para el arranque y paro de un motor eléctrico con estación de
botones remota.
En este diagrama se representan, en esencia, los componentes como bobina
del arrancador, contactos de carga o fuerza, contactos auxiliares y relevadores
de sobrecarga, además, la estación de botones arrancar y parar, los cuales son
identificables perfectamente, así como los hilos conductores que inter-
conectan al circuito de control y fuerza.
La principal ventaja que ofrece este tipo de diagrama es que ayuda a iden-
tificar sus componentes en la conexión correcta. Nótese que el diagrama del
circuito de control se representa con una línea roja, motivo de este tema y el
de fuerza o carga con una línea azul.
La numeración empleada para señalar los puntos de identificación se
anotan en función del diagrama lineal de control presentado en la figura 2.15.
96
Arrancador
electromagnético
Arrancar
3
3
4
5
6
5
6
3
2
2
21
1
Parar
Relevador de
sobrecarga
Relevador de
sobrecarga
Contactos de
carga o fuerzaContacto
auxiliar
Bobina
Motor
Dispositivo piloto
remoto
L1 L2 L3
OL
T3
M
OL
T2
Fig. 2.13. Diagrama de conexiones o físico, arranque y paro de un motor
eléctrico con estación de botones remota.

Diagrama de haces o unifilar
Si bien no está claro como el primer tipo de diagrama, en cuanto a la com-
prensión de funcionamiento del circuito de control, pero tiene la ventaja de
ser más compacto, ahorrando línea con varios conductores en una sola, lo que
da claridad cuando se trata de conectar a grupos de componentes de varios
circuitos de control.
Un ejemplo de este tipo de diagrama es el que se ilustra en la figura 2.14
y corresponde al diagrama lineal de control de la figura 2.15.
97
Arrancar
1
1 6
6
L1 L3 L3
Contactos de
carga o fuerza
Arrancador
electromagnético
T3
M
OL OL
T1 T2
Bobina
Motor
2
2
3
3
Parar
Estación
remota
Contacto
auxiliar
Circuito de control
Circuito de fuerza
Fig. 2.14. Diagrama de haces o unifilar para conexión física; arranque
y paro de un motor eléctrico con estación de botones remota.

Obsérvese que en este diagrama el cableado y conexión se identifica con un
número donde el punto de conexión, origen y el de conexión final tienen el
mismo número.
En este ejemplo, el origen y final del cableado se presenta entre la estación
de botones remota y el arrancador. Este tipo de diagrama tiene gran apli-
cación en lo trabajos de montajes, por ejemplo de tableros.
Diagrama lineal de control. El estudio de dicho diagrama es el motivo de este
tema, por la importancia que tiene para la comprensión y análisis de los cir-
cuitos de control, pues a partir de éste se efectúa la lectura e interpretación de
las funciones de control, y mediante éste se elabora el diagrama físico o de
conexiones de cada componente incluido en el circuito.
El diagrama lineal es la representación del circuito de control con los ele-
mentos o componentes dispuestos en orden a su relación eléctrica, ver figura
2.15.
La lectura o interpretación de este tipo de diagrama es a partir de la
izquierda, de la línea superior denotada como L1 y se sigue hacia la derecha
hasta la línea denotado como N. Si un contacto está abierto la corriente no
pasará por éste, si está cerrado la corriente circulará para excitar o activar la
bobina en este ejemplo, pero puede ser cualquier otro dispositivo conectado
en el circuito; será necesario que cada contacto e interruptor estén cerrados y
activar el circuito de control. Es decir, si hay un contacto abierto, la bobina
estará inactiva y si no lo hay la bobina estará activada (energizada).
Lo anterior significa que la lógica aplicada en el diagrama lineal de control
es por medio de las conexiones cerrado/abierto, dicho de otra manera sí/no,
que es la operación de los bits.
98
L1
M
N
1 1 2 2
2
3
3
3 4
Fig. 2.15. Diagrama lineal de control, arranque y paro de un motor
con estación de botones.

El uso de contactos abiertos o cerrados de relevadores y contactores elec-
tromagnéticos para diseñar sistemas de control eléctrico automáticos ha sido
la base durante muchos años para este fin, pero actualmente es considerada
una tecnología antigua como consecuencia de la aparición del controlador
lógico programable (PLC) que tiene una gran aplicación para la automati-
zación de procesos. Pero el estudio de los diagramas de control lineal sigue
siendo la base para el uso del PLC ya que en su programación el lenguaje más
utilizado es el diagrama de contactos o diagrama de escalera.
Ésta es una de las ventajas que tiene el diagrama lineal de control, otra es
que muestra el circuito en su propia o correcta secuencia eléctrica, donde
cada componente está indicado en su sitio en el circuito eléctrico, indepen-
dientemente de su posición física; esto permite la comprensión del circuito de
control y facilita su análisis para localizar una falla cuando se encuentre en
operación.
Los símbolos utilizados para el diagrama lineal de control, están coloca-
dos en su posición eléctrica del circuito de control en lugar de su posición física
y los contactos “NA” y “NC” de un relevador pueden estar separados o repar-
tidos entre un extremo y el otro del diagrama, éstos se identifican con una
letra o varias y un número en función de la bobina del relevador, esto se
entiende mejor si atendemos a las figuras 2.16 y 2.17.
Cada uno de los contactos que son activados por el relevador de control
tiene la letra y número de identificación que tiene la bobina de dicho rele-
vador; en este caso la bobina se identifica como R1 y los juegos de contactos
abiertos (2) y los cerrados (2) se denotan como R1 en cada uno.
99
R1 R1 R1 R1 RT1 RT1 RT1
RT1
RT1
R1
Relevador de control
Posición física de los
contactos“NA”y ”NC”
Relevador de tiempo
Fig. 2.16. Disposición física de contactos “NA” y “NC” en relevadores
con contactos instantáneos y contactos temporizados.

En el caso del relevador de tiempo se identifican análogamente, la diferen-
cia del contacto temporizado NC se identifica con las letras inversas TR1.
La numeración que acompaña a la letra de identificación del símbolo se
da porque en un sistema de control se presenta la necesidad de emplear varios
relevadores o bobinas de arrancadores como ocurre por ejemplo en el arran-
que secuencial de dos motores figura 2.17.
En el diagrama de la figura 2.17, se identifican las bobinas de los arran-
cadores correspondientes a los dos motores con la letra y número M1, M2 y
el relevador de control con la letra y numero R1, así se pueden indicar N
motores y relevadores requeridos por el sistema de control.
En este sistema de control el arranque y paro se logra por medio del rele-
vador de control, al activarse su bobina a través del pulsador arrancar (línea
1 del diagrama) cierra instantáneamente sus contactos R1 y de esta forma
arranca el motor M1 y se prepara el arranque del motor M2 (línea 3 del dia-
grama); éste arranca al oprimir el pulsador arrancar y el paro simultáneo de
los motores es a través del pulsador paro (línea 1 del diagrama). Al oprimir
este pulsador se desenergiza la bobina de R1 e instantáneamente se abren los
contactos del relevador interrumpiendo los circuitos de control donde se
100
L1
P A
R1
R1
R1
A
M1
M1
OL OL
OLOL
N
M2
M2
Posición eléctrica
en el circuito de control
de contactos“NA”
NA Contacto normalmente abierto
NC Contacto normalmente cerrado
Fig. 2.17. Arranque de motores en secuencia y paro simultáneo.

Edificios inteligentes y su control

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