INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL...“DESARROLLO DEL CONTROL ELECTRICO PARA LA RED DE AGUA CONTRA...

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“DISEÑO DEL CONTROL ELECTRICO PARA UNA RED DE AGUA CONTRA INCENDIO DE UN EDIFICIO INTELIGENTE DE OFICINAS.”

T E S I S

QUE PARA OBTENER EL TITULO

DE INGENIERO ELECTRICISTA

P R E S E N T A:

A L D O L Ó P E Z G O N Z Á L E Z

ASESORES

M en C. RUBÉN ORTIZ YAÑEZ

M en C. JUAN DE JESÚS NERI ESCUTIA GÓMEZ

México, D. F. 01 de Abril de 2010

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

UNIDAD PROFESIONAL ZACATENCO

DISEÑO DEL CONTROL ELECTRICO PARA UNA RED DE AGUA CONTRA INCENDIO DE UN EDIFICIO INTELIGENTE DE OFICINAS

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DEDICATORIA Y AGRADECIMIENTO

Mi tesis la dedico y agradezco con todo amor y cariño.

A ti Dios que me diste la oportunidad de vivir y de regalarme una familia maravillosa.

Con mucho cariño principalmente a mis padres que me dieron la vida y han estado con migo en todo momento. Gracias por todo papá y mamá por darme

una carrera para mi futuro y por creer en mí, aunque hemos pasado momentos difíciles siempre han estado apoyándome y brindándome todo su amor, por todo esto les agradezco de todo corazón el que estén conmigo a mi lado.

Los quiero con todo mi corazón y este trabajo que me llevo un gran año hacerlo

es para ustedes por ser el más chico de sus hijos aquí esta lo que ustedes me brindaron, solamente les estoy devolviendo un poco de lo mucho que ustedes me han dado.

A mis hermanas Claudia, Laura y a la persona que sufrió gran parte de los

sacrificios dados para conseguir esta meta Erika Sarai les doy gracias por apoyarme, las quiero y sin ustedes nunca hubiera conseguido nada de esto.

A mis profesores por confiar en mí, en especial al M en C. Rubén Ortiz Yáñez, muchas gracias por tenerme la paciencia necesaria y brindarme todo su apoyo

y conocimiento para conseguir el objetivo planteado en un principio.

Y no puedo concluir sin antes decir, que sin ustedes a i lado no lo hubiera logrado, tantas desveladas sirvieron de algo y aquí está el fruto. Les agradezco a todos ustedes con toda mi alma el haber llegado a mi vida y el compartir

momentos agradables y momentos tristes, pero esos momentos son los que nos hacen crecer y valorar a las personas que nos rodean.

Es hora de partir, la dura y fría hora que la noche sujeta a todo horario. (Pablo Neruda)

Aldo López González


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INDICE

DISEÑO DEL CONTROL ELECTRICO PARA UNA RED DE AGUA CONTRA

INCENDIO DE UN EDIFICIO INTELIGENTE DE OFICINAS PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA JUSTIFICACIÓN OBJETIVOS

8 9 10

CONTENIDO

CAPITULO I

“EL EDIFICIO INTELIGENTE”

1.- I N T R O D U C C I Ó N

11

1.1.- Definición de Edificio Inteligente 14

1.1.1Ventajas de Edificio Inteligente 16

Para los Administradores Para los Usuarios

16 16

1.2.- Evolución del edificio inteligente 1.3.- Niveles de inteligencia

16 17

1.3.1.- Edificio Automatizado 1.3.2.- Edificio Inteligente 1.3.3.- Clasificación de los Niveles de Inteligencia de un Edificio

18 18 19

2.- CONCEPTO DE EDIFICIO INTELIGENTE

21

2.1.- ¿Qué es un edificio inteligente? 2.2.- Concepto General del Edificio Inteligente

2.3.- Finalidad del Edificio Inteligente

21 22 22

3.- COMPONENTES DE UN EDIFICIO INTELIGENTE

22

3.1.- Aspecto Funcional 22

Estructura del Edificio Sistemas del Edificio

Servicios del Edificio

Administración del Edificio

23 24 25 26

3.2.- Aspecto Estructural 26

Flexibilidad del Edificio Integración de Servicios

Diseño Exterior e Interior

Modelo del Edificio Inteligente

26 27 31 32

4.- NORMATIVIDAD

33

5.- ESQUEMA CONCEPTUAL DE EDIFICIO INTELIGENTE

34


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CAPITULO II

“GENERALIDADES DEL SISTEMA CONTRA INCENDIO”

1- SISTEMA DE PROTECCIÓN CONTRA INCENDIO

38

2.- CLASIFICACION GENERAL DE LOS INCENDIOS

39

3.- RED DE EXTINGUIDORES

40

4.- SISTEMA DE ALARMA Y DETECCIÓN DE INCENDIO

41

4.1.- Sistemas básicos de señalización 4.2.- Componentes básicos de un sistema de detección de incendio

41 43

4.2.1.- Unidad de control 43

4.2.1.1.- Funciones de la unidad de control 4.2.1.2.- Circuito básico iniciador de alarma 4.2.1.3.- Circuito indicador de alarma 4.2.1.4.- Detectores convencionales 4.2.1.5.- Detectores direccionales 4.2.1.6.- Multiplexaje activo

44 45 46 47 49 50

4.3.- Dispositivos indicadores de alarma 50

4.3.1.- Estación manual 52

4.3.1.1.- Tipos de estaciones manuales por su accionamiento 4.3.1.2.- Tipos de estaciones manuales por su operación

52 53

4.3.2.- Estación automática 54

4.3.2.1.- Clasificaciones de los detectores automáticos por el efecto que sensan

54

4.3.3.- Detectores de calor 4.3.4.- Detectores de humo 4.3.5.- Detectores de flama 4.3.6.- Detectores de gas 4.3.7.- Elementos supervisores

55 55 55 55 55

4.4.- Dispositivos indicadores 4.5.- Dispositivos actuadores

66 67

5.- ELEMENTOS DE LA RED DE AGUA CONTRA INCENDIO

68

5.1.- Hidrantes 5.2.- Rociadores 5.3.- Abastecimiento

68 69 70

CAPITULO III

“DETECCION Y EXTINCION CONTRA INCENDIO PARA LA PROTECCION DEL EDIFICIO”


73

2.- RED DE ALARMAS PARA LA DETECCION DE LA RED CONTRA INCENDIO

74

2.1.- Ubicación de dispositivos indicadores de Alarma 74

2.1.1.- Ubicación de Estaciones 75

2.2.- Selección de Detectores según las características que van a Proteger. 2.3.- Situación donde son preferibles los Detectores de Calor 2.4.- Parámetros de Diseño para la ubicación de Detectores 2.5.- Altura del techo 2.6.- Configuración del techo 2.7.- Ubicación de Detectores de Calor 2.8.- Ubicación de Detectores de Humo

75 75 76 76 77 78 78


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2.9.- Ventilación del Cuarto 2.10.- Temperatura del cuarto

79 80

3.- LA EXTINCION Y LOS AGENTES EXTINTORES

81

3.1.- Combustibles 3.2.- Comburentes 3.3.- Calor

3.4.- Reacción en cadena

81 81 82 82

4.- AGENTES EXTINTORES MÁS FRECUENTES Y SUS EFECTOS FRENTE A LOS MATERIALES

82

4.1.- Agua 82

Chorro directo Pulverizadas

82 82

4.2.- Espuma 83

Química Física

83 83

4.3.- Anhídrido Carbónico (CO2) 4.4.- Polvo químico seco 4.5.- Compuestos halogenados

4.6.- Bocas de incendio retimbradas

4.7.- Manguera

4.8.- Servicio de agua potable

84 84 84 84 85 86

5.- OPERACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL DE ROCIADORES ( TOTALPAC2)

90

6.- OPERACIÓN DEL SISTEMA DE VOCEO

94

7.- ALARMA SISMICA

95

8.- RED DE ROCIADORES PARA LA RED CONTRA INCENDIO 96

CAPITULO IV

“DESARROLLO DEL CONTROL ELECTRICO PARA LA RED DE AGUA CONTRA INCENDIO”


101

2.- BOMBAS DE INCENDIO

103

2.1.- Principios de Funcionamiento de la Bomba Centrífuga 2.2.- Tipos de Bombas Centrífugas

105 106

2.2.1.- Bombas Centrífugas de Eje Horizontal 2.2.2.- Bombas Centrífugas de Eje Vertical 2.2.3.- Bombas de Varias Etapas

106 107 110

2.3.- Comparación de Bombas

110

3.- SELECCIÓN DEL EQUIPO DE BOMBEO

112

3.1.- Características Hidráulicas de la Bomba 3.2.- Selección de la Bomba 3.3.- Verificación de la Curva de la Bomba 3.4.- Bomba Principal. 3.5.- Bomba Secundaria o de Respaldo 3.6.- Bomba de Mantenimiento de Presión

3.7.- Funcionamiento de la Sala de Bombas

112 114 114 115 116 116 116

4.- CONTROLADOR INTELIGENTE DE AUTOMATIZACION Y CONTROL DE SISTEMAS

ESENCIALES CONTRA INCENDIO

117


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4.1.- Controlador Esencial Contra Incendio 4.2.- Características del Controlador Inteligente de Automatización y Control de Sistemas Esenciales Contra Incendio 4.3.- Descripción 4.4.- Reporte de Alarmas 4.5.- Descripción de las Funciones del Control

118 118 119 119 120

4.5.1.- Transferencia de Alimentación segura en caso de Incendio para que puedan seguir Operando los Sistemas Esenciales de Seguridad Contra Incendio 4.5.2.- Protección contra Falta de Fase y Control de Alimentación Trifásica 4.5.3.- Automatización y Supervisión del Sistema de Bombas de Incendio 4.5.4.- Control del nivel de cisterna

4.5.5.- Automatización y Supervisión del VCPE de

Presurización de la Escalera de Incendio

120 120 120 121 121

4.6.- Control de las Puertas Contrafuego y de las Puertas de Salida de Emergencia

4.7.- Reporte Funcional por Internet del Estado de la Instalación

121 122

5.- EL CONTROL PARA LA RED DE AGUA CONTRA INCENDIO

122

5.1.- Análisis del Diagrama de Control 5.2.- Programación para el Panel de Control de Alarmas

125 127

CAPITULO V

“EVALUACION DE COSTOS”


178

2.-CRITERIOS DE CUANTIFICACIONES EN INSTALACIONES ELECTROMECANICAS

178

2.1.- Preliminares. 2.2.- Conceptos por cuantificar 2.3.- Criterios de Mano de Obra.

178 178 179

3.- PARAMETROS PARA FIJAR LOS COSTOS DIRECTOS E INDIRECTOS EN EL CONTROL ELECTRICO PARA EL SISTEMA CONTRA INCENDIO

179

3.1.- Costo Directo de Materiales 3.2.- Costo Directo de la Mano de Obra

3.3.- Integración de los Cargos Indirectos

180 181 182

4.- INTEGRACION DE LOS DIFERENTES COSTOS

5.- INTEGRACION DEL COSTO TOTAL

185 187

CONCLUSIONES

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

GLOSARIO DE TERMINOS TECNICOS

188 191 193

ANEXOS

ANEXO 1

197

1.- FACTOR DE CONVERSION SALARIO BASE A SALARIO REAL

1.1.- Salario Integrado (SI) 1.2.- Prestaciones (P) 1.3.- Total días Remunerados (TR) 1.4.- Días Trabajo Festivo


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1.5.- Días no Trabajados

ANEXO 2

2.- MANTENIMIENTO DEL SISTEMA 199

2.1.- PROGRAMA DE MANTENIMIENTO DE LOS MEDIOS MATERIALES DE LUCHA CONTRA INCENDIOS 2.2.- OPERACIONES A REALIZAR POR EL PERSONAL ESPECIALIZADO DEL FABRICANTE O INSTALADOR DEL EQUIPO O SISTEMA O POR EL PERSONAL DE LA EMPRESA MANTENEDORA AUTORIZADA

199 202

ANEXO 3

3.- SIMBOLOGÍA

205


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PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

En el presente trabajo se plantea desarrollar el diseño del control eléctrico para

una red de agua contra incendio de un edificio inteligente, para combatir los conatos de incendio que se puedan presentar, dada la importancia que tiene en la protección en un inmueble destinado para oficinas; así mismo la vida de los

usuarios del inmueble.

Por ello es importante conocer los medios que se utilizan para el combate de incendios como el agua; planteándose aplicar el control eléctrico para la operación automática de un sistema contra incendio atreves de una red de

agua, que suministre el liquido en el momento requerido en todas las áreas del edificio cuando se presente el conato de incendio, logrando la protección “contra incendio”

Además teniendo prioridad los instrumentos utilizados para oficinas que deben

protegerse así como las personas (usuarios) contra este tipo de siniestro que se puede presentar en cualquier momento y en cual el patrimonio, edificio con todo su contenido; esto implica contar con un sistema contra incendio. Lo

anterior significa que al proyectarse todo inmueble y construirse con el concepto de “edificio inteligente” deberá contar o tener un medio que garantice la salvaguarda de sus usuarios y del patrimonio.

Pero antes de comenzar haremos las siguientes preguntas, el ¿Por qué realizar un Sistema de Extinción de fuego para un inmueble de oficinas?,

¿Por qué utilizar la Extinción del fuego por medio de un Sistema de rociadores?, y el ¿Por qué utilizar agua como medio de extinción?.

Estas preguntas serán contestadas dentro de este trabajo, con la justificación necesaria que estas requieren.


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JUSTIFICACIÒN

La oportunidad que ofrece el proyecto de la red de agua contra incendio

principalmente incluyendo las instalaciones y en general todos los medios para la prevención del control de fuego es:

Proteger las vidas humanas

Proteger los bienes inmuebles Reducir el costo de la prima del seguro

Luego la prevención contra el fuego es de vital importancia en un edificio inteligente y descansa en un amplio conocimiento de las condiciones que

determinan las posibilidades de iniciación y propagación del mismo.

La protección contra este siniestro debe contemplar todos los conocimientos técnicos como lo establecido por los reglamentos especializados y la forma empleada mas común para combatir el fuego en un inmueble es contar con

una:

Red de extintores

Red de agua contra incendio

Frecuentemente esto es lo que aplica en inmuebles, pero en un edificio inteligente, además a través del control y la automatización se logra evitar la propagación del fuego anulando equipos, que se puedan convertir en

promotores de fuego, desconectándolos o desenergizandolos cuando se inicia el incendio como:

Ventiladores Extractores, entre otros.

Esto es posible aplicando el control eléctrico para automatizar el paro de cada uno de estos equipos, aplicando instrumentos adecuados como:

Detectores de humos Análogamente cuando se presenta un movimiento telúrico con:

Detectores sísmicos (interruptor contra sismos)


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OBJETIVO

Efectuar el diseño de un sistema de control eléctrico para una red de agua

del sistema contra incendio para la protección del patrimonio de un

inmueble de oficinas inteligente y la vida de los usuarios.

OBJETIVOS PARTICULARES

Aplicar conocimientos de los medios utilizados para el combate del fuego.

Aplicar los conocimientos de control y automatización en dispositivos con tecnología de vanguardia para diseñar el control eléctrico de la red de agua contra incendio, poniendo énfasis en los equipos de respaldo para un

sistema contra incendio.

Diseño de un Sistema de Detección Contra Incendio


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INTRODUCCION

Históricamente el hombre ha construido edificios para crear un entorno controlado para poder vivir y trabajar. Por ello a lo largo de las últimas décadas han cambiado

las prioridades en el diseño y la organización de edificios, especialmente en el caso de las oficinas.

Ahora, se comienza a dar más importancia a la concepción de un edificio desde su etapa de planeación para así incorporar, desde un principio, todos los elementos que servirán posteriormente para tener un ambiente más productivo, minimizando

los costos. Esta tendencia es cada vez más fuerte en Europa y Japón y ya es irreversible.

Bajo este concepto surgen los "Edificios Inteligentes". nombre, por cierto bastante conocido, como, resultado de la integración de diversas tecnologías y cuyo corazón lo forman las computadoras, sus sistemas de telecomunicaciones y

automatización. Los edificios actuales se han sometido a intensos estudios orientados a crear

ambientes ergonómicos, para los ocupantes del edificio, que ofrezcan un gran número de servicios y facilidades, para poder así realizar su trabajo de la mejor manera.

Otro objetivo de este estudio fue proveer a los administradores de los edificios con un argumento comercial para poder hacer más atractivos los edificios para los

compradores y arrendatarios. Los Edificios Inteligentes surgieron a mediados de los años 80, atrayendo la

atención al ofrecer un nuevo concepto para el diseño y la construcción de edificios. La propuesta de los Edificios Inteligentes mencionó por primera vez la integración de todos los aspectos de comunicación dentro del edificio, tales como teléfono y

comunicaciones por computadora, seguridad, control de todos los sistemas del edificio (calefacción, ventilación y aire-acondicionado) y todas las formas de administración de energía siendo principio el calificativo "inteligente" era

simplemente una referencia al alto grado de automatización, obtenido gracias a la integración de todos los sistemas.

Sin embargo, este concepto tuvo que retroceder por ser demasiado ambicioso para su época. Varios de los que participaron en el desarrollo del concepto de edificios inteligentes decidieron separarse del grupo. El resto prefirió dedicarse a proyectos más modestos.

Este último grupo ha presentado en los últimos años, varias propuestas, por parte de representantes de importantes industrias de computadoras y


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telecomunicaciones, sobre sistemas de comunicación, servicios compartidos, sistemas de cableado "universal" para edificios, Prívate Branch Exchange/Local Área Network (PBX/LAN), técnicas todas implicadas en el concepto de edificios

inteligentes. En general el diseño de un edificio inteligente requiere del trabajo en conjunto de

expertos en diversas áreas, tales como, computación y telecomunicaciones, arquitectura, diseño de interiores e incluso ecología.

Hoy este concepto ha recobrado su popularidad y es aplicado en diversas partes del mundo, especialmente en el Japón.

Esta Tesis se desarrolló con el fin de aplicar este concepto en nuestro medio. El primer capítulo de este documento está dedicado a la presentación de una definición generalizada de los "Edificios Inteligentes", explicando sus

componentes, considerados desde los puntos de vista estructural y funcional. Pero, analizando el término "Edificio Inteligente", surge la inquietud de determinar

en qué consiste la inteligencia en un edificio. Después de haber analizado la importancia de los edificios inteligentes y las definiciones que se manejan sobre ellos, se presenta un estudio sobre lo que se entiende por inteligencia de un

edificio, concluyendo que hay muchas formas de inteligencia involucradas. La inteligencia artificial, hablando de sistemas expertos para la operación de un edificio, al parecer sólo ha sido aplicada en redes de comunicación.


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CAPITULO

I

LOS EDIFICIOS INTELIGENTES


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1.- DEFINICION DE EDIFICIO INTELIGENTE

Existen varias definiciones de los edificios inteligentes, las cuales, en algunos casos, difieren totalmente unas de otras, y en otros casos sólo en la lista de los

componentes que constituyen un edificio inteligente. Por ello se buscó reunir todas aquellas definiciones para crear una definición lo más completa posible.

Pero antes de determinar lo que es un edificio inteligente es necesario definir lo que significa el término "edificio"

"Por edificio se entiende una estructura o un grupo de estructuras, diseñadas

como lugar de trabajo o habitación, tales como oficinas, departamentos, hospitales, universidades, edificios de gobierno, laboratorios industriales, fábricas y casas habitación."

La razón de ser de toda infraestructura es la de proveer algún tipo de servicio y

apoyo a las actividades del hombre; pero estos servicios y actividades han ido evolucionando y han sufrido profundos cambios, donde muchos de estos cambios son adjudicados al desarrollo desmesurado de la computación en todo

el mundo. De ahí que las estructuras arquitectónicas (o edificios) han tenido que cambiar también para albergar dichos servicios y satisfacer las necesidades del hombre de hoy. Y es de aquí de donde surge un nuevo

concepto: el Edificio Inteligente.

Consecuentemente a partir de esto se ofrece la definición siguiente:

Un Edificio Inteligente se define como una estructura que ofrece a sus usuarios y administradores un conjunto coherente de herramientas y facilidades.

Está diseñado para poder cubrir todos los posibles adelantos tecnológicos, siempre tomando en cuenta las necesidades reales de los usuarios y

administradores del edificio.

La finalidad de un edificio inteligente es la de proporcionar un ambiente de confort y seguridad, para maximizar la productividad y la creatividad así como hacer que la gente se sienta a gusto en su lugar de trabajo. Además este tipo

de edificios debe proporcionar medios para un mantenimiento eficiente y oportuno, todo lo anterior, minimizando los costos.


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Un edificio inteligente es el producto de la convergencia de diversas disciplinas

- Arquitectura - Diseño de interiores

- Diseño de muebles y equipos - Tecnologías de acondicionamiento del aire - Tecnologías de cableado de edificios

- Sistemas locales de comunicación - Sistemas computacionales - Automatización de oficina, fábrica y hogar

- Factor humano y ergonomía - Estudios ecológicos y ambientales

Una de las principales características de un edificio inteligente es, el de ser concebido de tal forma que sea flexible a cambios futuros, como podrían ser :

incorporar nuevas tecnologías, actualización de equipos y cambios en la distribución interna de las oficinas, entre otros. Incluso se dice que la única característica que tienen en común todos los edificios inteligentes es una

estructura diseñada para acomodar cambios de una manera conveniente y económica.

Un edificio inteligente incorpora sistemas de manejo de información que soportan el flujo de ésta a lo largo de todo el edificio (flujo de información

interno y externo). Esto permite que el edificio inteligente ofrezca servicios avanzados de:

a) Automatización de actividades. b) Telecomunicaciones.

Ello permite además:

c) Control automatizado.

d) Monitoreo. e) Administración y mantenimiento efectivos de los distintos subsistemas

o servicios del edificio, en forma

óptima e integrada, local y/o remota.


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Desde esta perspectiva, un edificio inteligente es la integración de una gran gama de servicios y sistemas (descritos más adelante) que son controlados, moni toreados y administrados por un equipo central.

1.1.1.- VENTAJAS DE LOS EDIFICIOS INTELIGENTES

Para los administradores:

Un edificio inteligente proporciona a sus administradores un conjunto de

facilidades para su mantenimiento, así como para la comunicación hacia dentro y hacia afuera del edificio, permitiendo un control eficiente y económico; a si mismo vigilancia, seguridad contra fuego, monitoreo, sistema de alarma (aviso

a los ocupantes dentro del edificio, a la policía, a los bomberos y hospitales).

Para los usuarios:

Un edificio inteligente ofrece a sus usuarios, en su lugar de trabajo, un

ambiente seguro, diseñado ergonómicamente y en función de las personas ("People Oriented") para aumentar su productividad y estimular su creatividad. Provee también servicios sofisticados de computación y telecomunicaciones.

En hoteles y residencias debe proporcionar un ambiente que sea confortable y "más humano", evitando así los entornos fríos e impersonales.

1.2.- EVOLUCIÓN DEL EDIFICIO INTELIGENTE


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EVOLUCION DEL EDIFICIO INTELIGENTE

INICIAN EN LOS 80’s 90’s ACTUALMENTE

EUFORIA DEL MERCADO.

SE CONSOLIDA EL

DESARROLLO

EDIFICIOS DISEÑADOS

Y CONSTRUIDOS CON

PROPÓSITOS

ESPECÍFICOS

TODOS LOS EDIFICIOS

SE DESEAN

TRANSFORMAR.

INTEGRACIÓN ENTRE

EMPRESA

Y EDIFICIO

EDIFICIOS DISEÑADOS

ESPECÍFICAMENTE

PARA CADA MERCADO

SE APLICAN:

CONTROLES

COMPUTADORAS Y

COMUNICADORES

MERCADOS VERTICALES.

INGENIERÍA

APLICADA A

EMPRESAS Y

EDIFICIOS MÁS

PEQUEÑOS.

SERVICIOS A

INQUILINOS.

CONFORT Y TECNOLOGÍA

AMIGABLE AL USUARIO

DESARROLLO DE LA

DOMOTICA

(APLICACIÓN DEL

EDIFICIO INTELIGENTE

EN LA CASA

HABITACION)

1.3.- Niveles de Inteligencia de un Edificio

Es muy difícil definir una línea divisoria para diferenciar a los edificios inteligentes de los no inteligentes o convencionales. Sin embargo, desde el

punto de vista tecnológico, se pueden establecer consideraciones generales sobre las condiciones mínimas que debe cumplir un edificio para ser inteligente.


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El calificativo "inteligente" asociado, en términos técnicos, a un equipo o sistema, implica la existencia de al menos una unidad de proceso en dicho equipo o sistema y, un edificio será "tecnológicamente inteligente" si incorpora

en su propia infraestructura unidades de proceso interconectadas por medio de un sistema abierto de cableado y equipos de comunicaciones.

Se considera que se debe diferenciar entre un edificio automatizado y un edificio inteligente, presentando las siguientes definiciones:

1.3.1.- Edificio automatizado

Un edificio automatizado, es aquel, que incluye todos los sistemas o servicios

que se mencionaron en las áreas de automatización del edificio y de planificación ambiental de este documento en "Integración de Servicios". Es decir, que incorpora sistemas que responden de forma automática a

necesidades y requerimientos cambiantes, maximizando el uso del edificio y minimizando los costos de operación.

Por ejemplo:

- Sistemas que permiten optimizar el consumo energético. - Sistemas de seguridad (alarmas, extinguidores, etcétera).

- Sistemas de alimentación de corriente ininterrumpida. - Climatización zonal. - Mantenimiento automatizado.

Además, un edificio automatizado puede incluir (opcional) los aspectos de

flexibilidad y diseño.

1.3.2.- Edificio Inteligente

Debido a que poco a poco se han acercado cada vez más entre sí la Informática y las Telecomunicaciones ya no se habla de estas dos áreas separadamente, sino del conjunto de ambas como Tecnologías de la

Información.

Un edificio inteligente es entonces aquel que, además de ser automatizado, se le agrega la Tecnología de la Información, relacionada con el área de la automatización de la actividad y el área de telecomunicaciones.


19 | P á g i n a

Forzosamente debe incluir los aspectos de flexibilidad, diseño, automatización del edificio, planificación del espacio y telecomunicaciones.

1.3.3.- Clasificación de los nivele de Inteligencia de un Edificio

Para aclarar la diferencia entre edificio automatizado e inteligente se definen cuatro niveles de inteligencia. Estos se obtienen de la combinación de distintos

grados de automatización de un edificio con Tecnología de la Información. Las características tecnológicas de un edificio se pueden separar en dos grupos:

a) Servicios de automatización del Edificio b) Servicios basados en Tecnologías de la Información.

Estos grupos se pueden separar a su vez en varios niveles:

a) Servicios de Automatización del Edificio:

Nivel A0: - pocas instalaciones técnicas automatizadas - en el mejor de los casos, se lleva a cabo una supervisión de un cierto número de puntos; no existe control

- no existe ningún tipo de integración entre los sistemas técnicos Nivel A1: - existen sistemas de control centralizado de las instalaciones del

edificio - poca o nula integración (sistemas de control funcionando Independientemente)

Nivel A2: - todas las instalaciones están controladas centralmente totalmente integradas.

b) Servicios basados en Tecnologías de la Información:

Nivel I1: - existen servicios de automatización de la actividad y de Telecomunicaciones sin que estén integrados

Nivel I2: - existen servicios integrados a distintos niveles: * cableado

* Funcionamiento coordinado de los distintos equipos * un entorno RDSI (Red Digital de Servicios Integrados)

Tomando las combinaciones más significativas de estos niveles (A0, A1, A2) con niveles (I1, I2) se obtienen los distintos grados de inteligencia de un edificio


20 | P á g i n a

(A1, I1): - Grado de inteligencia mínimo

- Grado de integración mínimo - Requiere mayor esfuerzo de gestión para el mantenimiento de las condiciones óptimas de operación

(A1, I2): - Esta es una situación de transición hacia otras combinaciones.

Si hay integración de los equipos de tecnología de la información, probablemente existirá también integración de los sistemas de Automatización

(A2, I1): - Grado de inteligencia mediano

- Grado de integración intermedio - Posibilidad razonable de que se tienda hacia un mayor grado de Integración.

(A2, I2): - Grado de inteligencia máximo

- Grado de integración máximo - Requiere mayor inversión - Mayor complejidad tecnológica

- Disponibilidad de herramientas que faciliten la gestión

Cabe notar que el nivel de automatización A0 no se ha tomado en cuenta, ya que se considera que si las instalaciones del edificio no están automatizadas, no se puede tener un edificio inteligente.

También la combinación (A1, I2) se considera una situación de transición hacia

otras combinaciones. Si hay integración de los equipos de Tecnología de la Información, probablemente existirá también integración de los sistemas de automatización.

A continuación se muestran gráficamente los distintos grados de inteligencia de

un edificio:

Los puntos N y M representan los grados de mínima y máxima inteligencia respectivamente y las áreas sombreadas indican los grados intermedios.


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Figura 1.1: Niveles de Inteligencia de un Edificio Inteligente

Fuente: IMEI 2005

2.- CONCEPTO DE EDIFICIO INTELIGENTE

2. 1. ¿QUE ES UN EDIFICIO INTELIGENTE?

Un edificio es inteligente cuando este concepto se incorpora 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 Inteligente es aquel que reúne los requisitos siguientes:

Características fundamentales integrales en sistemas modulares.

- Centralmente automatizados para optimizar su operación y

administración en forma eléctrica.

- Altamente eficiente para minimizar el uso de la energía.

- Altamente seguros y confortables, que respeten las normas

tecnológicas.


22 | P á g i n a

2.2.- Concepto General del Edificio Inteligente Un edificio inteligente es aquel que proporciona un ambiente de trabajo

productivo y eficiente a través de la optimización de sus cuatro elementos básicos.

ESTRUCTURA (civil)

SISTEMAS

SERVICIOS

GERENCIA

Y de las interacciones entre ellos.

2.3.- Finalidad del Edificio Inteligente

La finalidad de un Edificio Inteligente es el incrementar la productividad en un

ambiente confortable, saludable y seguro, así como proporcionar mayor flexibilidad para responder a los cambios originados por los negocios y facilitar la operación con tecnología transparente al usuario al tener menos costo y

mayor vida útil.

3.- COMPONENTES DE UN EDIFICIO INTELIGENTE

Para poder clasificar los componentes que debe reunir un edificio inteligente se tomaron en cuenta sus características y los servicios que debe ofrecer. Estos se pueden abordar desde dos puntos de vista: Funcional y Estructural.

3.1.-Aspecto Funcional

De acuerdo al punto de vista funcional, la capacidad de soporte del edificio se

puede evaluar en términos de cuatro elementos básicos:


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1.- Estructura 2.- Sistemas

3.- Servicios 4.- Administración

Un edificio "inteligente" es aquel que optimiza cada uno de estos cuatro elementos y las relaciones entre ellos.

Estructura del edificio

La estructura del edificio comprende los componentes estructurales del edificio,

los elementos de arquitectura, los acabados de interiores y los muebles.

Los aspectos estructurales importantes dentro de un edificio inteligente son:

a) El edificio debe gastar el mínimo necesario de energía, para operar por lo que es importante su situación y orientación, así como la composición de sus elementos estructurales (techo, pisos, ventanas y paredes).

b) La manera en la que se aprovecha la luz solar, tomando en cuenta su impacto sobre la visibilidad (por ejemplo en las pantallas de video) y la calidad

de la luz necesaria para trabajar. c) El espacio suficiente para proveer pisos y techos falsos, para permitir

acceso rápido al cableado. d) La previsión del peso que tendrán que soportar pisos y techo a

futuro, para alojar equipos electrónicos, antenas, etcétera. e) Las fuentes de poder auxiliares (para respaldos) y fuentes de poder

de "no interrupción" (baterías para el No-Break) que alimentarán a los equipos.

f) Los conductos y registros adecuados para cableados y conexiones.

En lo que se refiere a acabados interiores, estos se deben escoger en función de su calidad estética, sus relaciones de escala, iluminación, características de electricidad estática y acústica. (Se prefieren elementos que amortigüen el

sonido.) Además, se deben tomar en cuenta los aspectos ergonómicos.


24 | P á g i n a

Sistemas del edificio

Los sistemas del edificio son los que proveen principalmente un ambiente

hospitalario para los usuarios y equipos. Los principales sistemas de un edificio son:

a) sistemas de calefacción, ventilación y aire-acondicionado, llamado

HVAC (Heating Ventilation – Air - Conditioning)

b) luz c) energía eléctrica d) cableado

e) elevadores f) agua caliente g) control de acceso

h) seguridad i) sistema de protección contra incendios y salvaguarda de vidas j) telecomunicaciones

k) administración de información

Todos estos elementos dependen directamente del diseño del edificio, ya que debe haber flexibilidad para soportar cambios.

Para minimizar los gastos energéticos es recomendable monitorear y controlar todos los sistemas que consuman energía. Estos sistemas pueden estar

formados por dispositivos conectados por una red al procesador central, que se encargará de mantener un registro de consumo, control y optimización.

Por la importancia que llevan estos servicios dentro de este trabajo me enfocare directamente en uno el cual se explica a continuación.

SISTEMA DE PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS Y SALVAGUARDA DE VIDAS.

Dentro de los Edificios Inteligentes se debe contar con equipos automáticos de

extinción de incendios que, a diferencia de los anteriores que son solo preventivos, conforme el medio correctivo para lograr sofocar cualquier conato de incendio.

Por ello este tema es motivo de este trabajo para presentarlo como opción de

titilación en la modalidad curricular por Tópico de titulación titulado “Tecnologías para Edificios Inteligentes”.


25 | P á g i n a

Por ello los sistemas de telecomunicaciones deben de operar en forma correcta todo el tiempo por lo que es de vital importancia el monitorear las alarmas

criticas de estos sistemas, principalmente el sistema de alarma del sistema contra incendio.

A esto se debe el sistema de supervisión, monitoreo y control, sea el corazón de lo que actualmente se denomina sistema de Edificio Inteligente.

A todos los equipos que conforman las instalaciones de un edificio es factible

controlarlos desde un equipo central. Pero en el caso del sistema de alarma, detección, voceo, telefonía y salvaguarda de vidas esto no es factible ya que la prioridad de este sistema es de primer orden, razón por la cual este sistema

solo se monitorea, mas no se controla desde dicho equipo central.

Teniendo la prioridad en los instrumentos utilizados para oficinas que debe ser la protección de las personas (usuarios) contra siniestros como son los incendios que se puede presentar en cualquier momento y del patrimonio, del

edificio con todo su contenido; esto implica contar con un sistema contra incendio que permita combatir el conato del mismo, en caso de presentarse. Lo anterior significa que al proyectarse todo inmueble y construirse con el

concepto de “edificio inteligente” deberá contar o tener un medio que garantice la salvaguarda de sus usuarios y del patrimonio.

Servicios del edificio

Los servicios del edificio satisfacen las necesidades directas de los usuarios de la manera más eficiente y económica, preservando la utilidad de la estructura a

largo plazo.

Los servicios que presenta un edificio inteligente son los siguientes:

a) comunicación (voz, datos y video) b) automatización de oficinas c) facilidades de salas de reuniones y salas de cómputo para uso

compartido d) FAX y fotocopiado e) correo electrónico

f) limpieza y mantenimiento g) capacitación h) estacionamientos y transporte

i) directorio del edificio


26 | P á g i n a

Todos estos servicios se proporcionan de forma centralizada, optimizando así el consumo de energía.

Administración del edificio

En lo referente a la administración, se proveen herramientas para controlar y

administrar todo el edificio, dar mantenimiento, tomar decisiones en casos de emergencia, etcétera. En muchos edificios modernos son parte de la responsabilidad de los administradores del edificio los sistemas de seguridad,

energía, control de fuego, comunicaciones, sistemas de información y el cableado respectivo.

Por ello, han cobrado gran importancia los sistemas "inteligentes" como herramientas para los administradores del edificio. Ellos necesitan a la

computadora por su capacidad en el manejo de bases de datos y procesamiento de información para acumular y manipular datos, así como para administrar de manera efectiva los diversos sistemas incorporados a los

edificios de hoy.

4.2.-Aspecto Estructural

Desde el punto de vista estructural se pueden distinguir tres factores clave en el concepto de edificio inteligente, que completan su definición:

1.- Flexibilidad del edificio 2.- Integración de servicios

3.- Diseño exterior e interior

Flexibilidad de un edificio

Un edificio flexible se caracteriza por dos atributos:

a) la capacidad de incorporar nuevos o futuros servicios, b) la posibilidad de permitir reubicaciones de personal o reestructuraciones internas, sin que ello sea muy complicado.

De acuerdo a su vida útil, los componentes de un edificio se clasifican en:

a) Caparazón ("building shell")


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Este comprende los elementos estructurales, de fachada, estacionamientos, escaleras, conductos, etcétera, los cuales tienen

una vida útil de 50 años aproximadamente. b) Servicios ("services")

El ciclo de vida de un servicio oscila entre 15 y 20 años. Los

servicios incluyen toda la gama de elementos tecnológicos como: 1.- La infraestructura básica de calefacción, ventilación, aire

acondicionado (HVAC – Heating – Ventilation - Air-Conditioning), iluminación, telecomunicaciones, ascensores, cabinas y armarios de conexión, suelos falsos, cableados, etcétera.

2.- Equipos asociados a cada uno de los servicios incluyendo sensores, terminales, antenas y equipos intermedios de control, unidades

centrales, etcétera. c) Escenarios ("sceneries")

Tienen un ciclo de vida esperado de entre 5 y 10 años. Comprenden todos los acabados superficiales (recubrimientos de pisos techos

y paredes), fuentes de luz (focos o lámparas), etcétera, que permiten adaptar el entorno a los requerimientos específicos de los usuarios.

d) Decorados ("sets")

Estos se refieren a la distribución precisa de los elementos del

escenario interior, en especial muebles, de acuerdo a las necesidades inmediatas de la organización, los cuales podrían cambiarse diariamente.

En un edificio flexible, cada una de estas cuatro componentes es independiente de las demás.

Integración de servicios

La integración de servicios presenta dos vertientes:

a) Integración del control, gestión y mantenimiento de todos los sistemas y servicios del edificio. Todas las señales son controladas por un sólo equipo.

b) Integración de las infraestructuras de cableado combinando, en un determinado soporte físico, las señales de varios sistemas distintos (que son las que son controladas por un sólo equipo).


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Dentro de los servicios del edificio se tienen cuatro áreas generales:

1.- Área de automatización del edificio, que incluye: a) Sistemas Base de Soporte de la Actividad

Son las instalaciones que se encargan de proveer el conjunto de servicios básicos para un ambiente confortable para el desarrollo de las actividades. (Agua, gas, electricidad, iluminación, climatización, etcétera)

b) Sistemas de Seguridad Se encarga de proteger las vidas humanas y sus bienes, y

comprende: - Prevención o acciones ANTES del problema

- Protección o acciones DURANTE el problema - Investigación o acciones DURANTE y DESPUES del problema

c) Sistemas de Control y de Gestión de la Energía

Su función es la de optimizar el consumo de energía del edificio.

2.- Área de automatización de la actividad

Dependiendo de la actividad que se llevará a cabo en el edificio, existirán

facilidades y servicios para dar soporte a dicha actividad. La selección correcta e implementación de estos servicios se reflejará directamente en la productividad, eficiencia y creatividad en las oficinas. Algunos de estos

servicios serían:

- acceso a servicios telefónicos avanzados

- procesadores de textos, datos, gráficas, etcétera. - impresoras de alta calidad, plotters

- scanner - soporte al proceso de toma de decisiones

- otros.

3.- Área de telecomunicaciones


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Las telecomunicaciones son un aspecto decisivo en los edificios inteligentes ya que son parte medular de los servicios que ofrecen. Los principales factores

que hay que tener en cuenta en relación al diseño del sistema de telecomunicaciones son:

- Proveer un espacio suficiente y acondicionado para los equipos centrales y secundarios.

- Proveer espacio suficiente y de acceso fácil para el cableado.

- Aceptar la necesidad (aunada a su respectivo costo) de un constante esfuerzo en la planificación, documentación y mantenimiento posterior, relativo a estos temas.

- Diseñar con flexibilidad el sistema de telecomunicaciones.

Los componentes principales del área de telecomunicaciones son:

- una central de conmutación privada o PABX ("Prívate Automatic Branch

eXchange")

- las redes de transmisión interiores - los equipos de conexión con redes externas

4.- Área de planificación ambiental

Un edificio inteligente debe ofrecer prestaciones encaminadas a conseguir un

ambiente laboral atractivo que facilite y estimule el trabajo. Estas prestaciones van desde un diseño adecuado del lugar de trabajo y el establecimiento de un nivel alto de seguridad, hasta la disponibilidad de salas para reuniones,

conferencias, capacitación y descanso. Referente a ello, hay algunos aspectos a considerar:

a) la posibilidad de zonificar o personalizar los servicios, tales como iluminación, HVAC, etcétera.

b) la planificación, uso y redistribución de espacio (incluyendo criterios estéticos, zonas de descanso, descentralización de los centros de cálculo, espacios de archivo, etcétera)

c) la ergonomía del lugar de trabajo

d) la creación de un entorno de seguridad (escaleras y otros medios de


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evacuación del lugar, señalización, medios de protección ante siniestros,

etcétera)

e) los llamados "amenities" o servicios e instalaciones que no son estrictamente necesarios para el desempeño de la actividad principal de la empresa (restaurante, cafetería, guardería, cajeros automáticos, etcétera)

Servicios compartidos:

Un subconjunto de los servicios de las cuatro áreas anteriores generalmente son contratados de empresas especializadas. A este subconjunto de servicios

se les llama "Servicios Compartidos". ("Shared Tenant Services", abreviados STS). Por lo general estos servicios incluirán una central privada de conmutación, computadoras personales, procesadores de textos y otro

software de uso común para trabajos de oficina o aplicaciones mas especializadas, cableados, redes locales, sistemas de comunicación (satélites y microondas), salas de videoconferencias, capacitación en el uso de equipos

y servicios y otros servicios que se podrían llamar de soporte.

Como es mostrado en el siguiente esquema la integración de servicios.

Figura 1.2: Esquema de la integración de servicios

AHORRO DE ENERGIA

SEGURIDAD CONTROL

INTEGACION DE SERVICIOS

PROTECCION

ADMINISTRACION

SISTEMAS PARA OPERACION


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Diseño exterior e interior

El tercer factor clave en la definición de edificio inteligente es el diseño, en el cual se distinguen en dos grandes áreas:

a) diseño exterior (diseño arquitectónico)

b) diseño interior (relacionado con arquitectura, ergonomía y planeación del espacio)

La consultora holandesa Twijnstra Gudde describe de forma interesante la relación entre los edificios de oficinas y los criterios básicos de diseño y

organización de las oficinas a lo largo de los últimos años

- En los años 60, la única prioridad en el diseño de oficinas era la eficiencia, tanto operacional como organizativa.

- En los años 70, debido a la crisis de energía, la prioridad radicaba en la Reducción de los costos de operación.

- En la década de los 80, el factor principal es la calidad. - Y en la década de los 90 las tendencias van hacia propiciar la

creatividad y el trabajo en equipo.

En general, el diseño de un edificio presenta dos grandes vertientes:

1.- "high-tech", que se refiere a los elementos tecnológicos que soportan la gestión , el control del edificio y las nuevas tecnologías de la información.

2.- "high-touch", que se refiere al diseño a través del cual se consigue un ambiente de trabajo confortable en un entorno altamente tecnificado.

Para hacer que un edificio sea flexible es necesario hacer un diseño inicial cuidadoso y en cierta forma sobredimensionado, ya que un error en esta fase

puede afectar la vida útil del edificio.


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Modelo del Edificio Inteligente

Para resumir las consideraciones hechas hasta este punto e ilustrar la manera en que todos los componentes se interrelacionan se presentan a continuación

dos figuras. La forma esquemática de los modelos intenta resaltar que las distintas componentes que lo forman no son independientes, sino que existe una interrelación real entre esas componentes, que es la que define el conjunto

de condiciones necesarias y suficientes para definir un edificio inteligente.

Reuniendo los tres factores clave mencionados anteriormente: Flexibilidad, Integración de Servicios y Diseño, llegamos al modelo de la figura 1.3:

Figura 1.3: Modelo del Edificio Inteligente

Desarrollando cada uno de los tres factores con sus características

correspondientes se obtiene el modelo completo de edificio inteligente (Figura 1.4):

INTEGRACIÓN DE SERVICIOS

DISEÑO

FLEXIBILIDAD


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Figura 1.4: Modelo Completo del Edificio Inteligente

4.-NORMATIVIDAD

Uno de los medios más efectivos para impulsar el ahorro de energía eléctrica es la emisión de Normas Oficiales Mexicanas, cuya aplicación, una vez

publicada en el Diario Oficial, adquiere carácter obligatorio en todo el país.

Estos documentos son los que norman los criterios de la política relacionada con el ahorro de energía.

Además de beneficiar al consumidor por el ahorro de energía eléctrica que este logra, las Normas tienen un efecto directo sobre la eficiencia de

sistemas, procesos, materiales y dispositivos. En este sentido, la normalización es una herramienta clave en la modernización de la planta industrial de nuestro país, Actualmente se contemplan las normas siguientes:

CAPARAZÓN

SERVICIOS

AUTOMATIZACIÓN DEL

EDIFICIO

ESCENARIOS

DECORADOS

AUTOMATIZACIÓN DE

ACTIVIDADES

HIGH - TECH

TELECOMUNICACIONES

HIGH - TOUCH

PLANIFICACIÓN AMBIENTAL

STS


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NOM-008-ENER-2001

OBJETIVO: Esta norma limita la ganancia de calor de las edificaciones a través

de su envolvente, con objeto de racionalizar el uso de la energía en los

sistemas de enfriamiento. CAMPO DE APLICACIÓN: Esta norma aplica a todos los edificios nuevos y la

aplicación de edificios existentes.

Quedan excluidos edificios cuyo uso primordial sea industrial o habitacional.

Si el uso de un edificio dentro del campo de aplicación de esta Norma constituye el 90 por ciento mas del área construida, esta, Norma aplica en la

totalidad del edificio.

NOM-002-STPS-2000

OBJETIVO: Establecer las condiciones mínimas de seguridad que debe existir, para la protección de los trabajadores y la prevención y la protección contra

incendio en los centros de trabajo.

CAMPO DE APLICACIÓN: La presenta norma se rige en todo el territorio nacional y aplica en todos los centros de trabajo.

NFPA 25

OBJETIVO: Esta norma establece los requisitos mínimos para la inspección

periódica, la prueba, y el mantenimiento de los sistemas de protección contra los incendios a base de agua.

CAMPO DE APLICACIÓN: Los tipos de sistemas tratados por este estándar incluyen, pero no se limitan a, regadera, columna de alimentación y manguera,

aerosol de agua fijo, y agua de la espuma. Incluida es el agua fuentes que son parte de estos sistemas, tales como cañerías y las pertenencias privadas del servicio de incendios, las bombas de fuego y los tanques de almacenaje del

agua, y válvulas que flujo de sistema de control.


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NFPA 72

OBJETIVO: El propósito de esta norma es definir los medios de la iniciación, de la transmisión, de la notificación, y del anuncio de la señal; los niveles de

funcionamiento; y la confiabilidad de los varios tipos de sistemas alarma de incendio. Este código define las características asociadas a estos sistemas y también proporciona la información necesaria modificar o aumentar un sistema

existente para cumplir los requisitos de una clasificación particular del sistema.

CAMPO DE APLICACIÓN: Esta norma cubre el uso, la instalación, la localización, el funcionamiento, y el mantenimiento de los sistemas de alarma y sus componentes.

NFPA 13

OBJETIVO: Esta norma proporciona los requisitos mínimos para el diseño y la instalación de los sistemas de extinción de incendios por sumersión en lluvia

automáticos y de los sistemas de regadera de la protección de la exposición, Suficiencia de los abastecimientos de agua y la selección de las regaderas, guarniciones, tubería, válvulas, y todos los materiales y accesorios, incluyendo

la instalación de las cañerías privadas del servicio de incendios.

CAMPO DE APLICACIÓN: Las provisiones de este se consideran necesarias proporcionar un nivel razonable de protección contra víctimas mortales y característica del fuego. Reflejan situaciones y el estado plus ultra cuando el

estándar fue publicado. A menos que se indicare en forma diferente, no se piensa que las provisiones de este documento estén aplicadas a las instalaciones, al equipo, a las estructuras, o a las instalaciones que eran

existentes o aprobadas para la construcción o la instalación.

Excepción: En esos casos donde es determinado por la autoridad que tiene jurisdicción que la situación existente implica un peligro distinto a la vida o a la característica, este estándar se aplicará.


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5.- ESQUEMA CONCEPTUAL DE EDIFICIO INTELIGENTE (FUENTE CONTROL ELECTRICO EN LOS SISTEMAS DE EDIFICIO INTELIGENTES IPN)

SISTEMA DE

COMUNICACIONES

SISTEMAS

ESPECIALES

SISTEMA DE AUTOMATIZACION

DE OFICINAS

SISTEMAS DE

CONSTRUCCION

MONITOREO PROGRAMA DE MANTENIMIENTO

HORARIOS,

ETC

INCENDIOS

CONTROL DE ACCESO

EVACUACION

CCTV

SEÑALIZACION

ETC

ILUMINACION INTELIGENTE

AIRE ACONDICIONADO

VENTILACION

CALEFACCION

HIDROSANITARIO

ELECTRICO

RED DE DATOS

BASE DE DATOS

HOJA DE CÁLCULO ESTACION. DE TRABAJO

TELECOMUNICACIONES

TELEFONO

FAX

VIDEOTEXTO

CORREO ELECTRONICO

MODEM

VENTILACION-EXTRACCION EN ESTACIONAMIENTO PRODUCTOS NATURALES (JARDINERIA) SISTEMAS DE CORREO

TRATAMIENTO DE AGUAS

SITEMA DE TECHO

SITEMA DE PAREDES

SISTEMA DE PISO/ROSETAS

SISTEMA DE MOBILIARIO

SISTEMA DE ADMINISTRACION

DEL EDIFICIO

ELEVADORES

ESCALERAS ELECTRICAS

ESTACIONAMIENTO OPERACIÓN FUERA DE

HORARIO VENTILACION EN

ESTACIONAMIENTOS

SERVICIOS DEL EDIFICIO

EDIFICIO INTELIGENTE

SISTEMAS DE PROTECCION Y SEGURIDAD

SISTEMAS DE

SERVICIOS

SISTEMA DE AUTOMATIZACION

DEL EDIFICIO


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CAPITULO

II

GENERALIDADES DEL

SISTEMA CONTRA INCENDIO


38 | P á g i n a

INTRODUCCION

Un sistema de protección contra incendio es un sistema que incluye dispositivos, soportería, equipos y controles para detectar fuego o humo, para hacer actuar una señal y para suprimir el fuego o humo. Los dos objetivos

principales de la protección del fuego son salvar vidas y proteger las propiedades. Un objetivo secundario es minimizar las interrupciones de servicio debido al fuego.

Actualmente existen varias normativas que fijan los requisitos mínimos para la

protección de incendios, que se divide en dos grandes áreas, la pasiva que evita el inicio del fuego o su propagación, llegado el caso y la activa que ya es el uso directo de extintores, bocas de incendio y rociadores.

Una prevención activa de incendios depende en gran medida del diseño y

operación de la planta de tal manera que se minimicen los riesgos de un accidente.

Se define Incendio según la NFPA, a la ocurrencia de fuego no controlada que puede abrasar algo que no está destinado a quemarse. Puede afectar a

estructuras y a seres vivos. La exposición a un incendio puede producir la muerte, generalmente por inhalación de humo o por desvanecimiento producido por la intoxicación y posteriormente quemaduras graves. Para que

se inicie un fuego es necesario que se den conjuntamente estos tres factores: combustible, oxigeno y calor o energía de activación.

En los edificios de tipo Oficinas los incendios se clasifican con riesgo bajo y con clasificación de fuego A/C, según la norma NOM-002-STPS-2002.

1.- SISTEMA DE PROTECCIÓN CONTRA INCENDIO.

Incluye las instalaciones y medios que ofrecerán protección contra incendio y

en general las medidas de prevención y control del fuego con objeto de:

Proteger las vidas humanas Proteger los bienes inmuebles Reducir el costo de la prima del seguro

http://es.wikipedia.org/wiki/Fuegohttp://es.wikipedia.org/wiki/Estructurahttp://es.wikipedia.org/wiki/Ser_vivohttp://es.wikipedia.org/wiki/Inhalaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Humohttp://es.wikipedia.org/wiki/Intoxicaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Quemadura


39 | P á g i n a

Por lo ya dicho la prevención del fuego es de vital importancia en un edificio inteligente y de las condiciones que determinan las posibilidades de iniciación y

propagación del mismo.

La protección contra incendio debe contemplar todos los conocimientos técnicos como lo establecido por los reglamentos especializados y la forma empleada mas común para combatir el fuego en un inmueble es con una:

Red de extintores

Red de agua contra incendio

En un edificio inteligente a través del control y la automatización se logra evitar la propagación del fuego anulando equipos; desconectándolos o desenergizandolos cuando se inicia el incendio como:

Ventiladores

Extractores, entre otros.

Esto es posible interconectando en el circuito de control eléctrico de cada uno de estos equipos, dispositivos propios como son:

Detectores de humos

En ocasiones cuando se presenta un movimiento telúrico con:

Detectores sísmicos (interruptor contra sismos)

2. CLASIFICACION GENERAL DE LOS INCENDIOS. La clasificación de los incendios se da en función de los materiales

combustibles que los producen, a continuación se presenta para conocimiento general la tabla de la clasificación de incendios.


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CLASIFICACION GENERAL DE INCENDIOS

CLASE DESCRIPCIÓN

A

Incendio de materiales carbonizados, tales como: papel, madera, textiles, trapos y en general combustibles ordinarios.

B

Incendios en aceites, grasas y líquidos inflamables

C

Incendios en materiales y equipo eléctrico, energizados como: interruptores, tableros, electrodomésticos, entre otros.

3.- RED DE EXTINGUIDORES.

Entre las formas mas empleadas para combatir el fuego dentro de un inmueble

es el extinguidor químico; quizás es este dispositivo uno de los primeros que se utilizan para combatir el conato de incendio, sobre todo si se tiene la oportunidad de detectarlo cuando se esta iniciando.

A continuación se muestran las clases de incendios para los cuales existen

cada extinguidor y con el cual se carga este dispositivo de forma cilíndrica y operación manual directa. (FUENTE: CONTROL ELECTRICO EN LOS SISTEMAS DE EDIFICIOS INTELIGENTES, IPN)

TABLA DE AGENTES DE EXTINGUIDORES

AGENTE

EXTINGUIDOR

CLASE / INCENDIO *

A B C

AGUA Recomendable

POLVO SECO BC

Recomendable Recomendable

POLVO SECO

POTASIO

Recomendable Recomendable

POLVO SECO ABC

Recomendable Recomendable Recomendable


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La elección del extinguidor se efectúa en función de la tabla y de los materiales

combustibles que se tienen en cada área del edificio inteligente.

La red de extinguidores se instala atendiendo primero las recomendaciones de la compañía aseguradora a efecto de tener una prima mas económica para abatir costo de seguro y con el criterio del personal especializado y entrenado

por la gerencia de administración del inmueble para combatir el incendio. Se recomienda instalar extinguidores en lugares accesibles que permitan su operación, la cual es manual y por lo tanto en esta red no hay aplicación de

control o automatización.

Una de las recomendación más importantes de esta red es que al año la carga del extinguidor sea renovada cuando no se ha utilizado.

Figura 2.1: ESQUEMA DE UN EXTINGUIDOR

Fuente: Catalogo de Notifier, extintores 2007

4.- SISTEMA DE ALARMA Y DETECCIÓN DE INCENDIOS

4.1.- Sistema Básico de Señalización

De acuerdo con la ASOCIACIÓN NACIONAL DE PROTECCIÓN CONTRA INCENDIO (NFPA por sus siglas en ingles), existen cinco tipos de sistemas de


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señalización de incendios, que están clasificados de acuerdo al lugar donde se

reciben las señales.

La clasificación de la NFPA es la siguiente:

a) sistema local

b) sistema auxiliar c) sistema estación remota d) sistema propietario

e) sistema estación centralizada

La NFPA cuenta con estándares que regulan el diseño de cada uno de ellos, los cuales actualmente están consolidados en la norma 72 .

A) Sistema local

Es un sistema en el cual la señales de alarma y supervisoras se registran únicamente en el edificio o inmueble que se esta protegiendo.

Estos sistemas deben tener una estación central en donde se reciba toda la señalización del sistema y además cuente con personal las 24 horas del día para atender cualquier contingencia que se pudiera presentar.

B) Sistema auxiliar

Es un sistema con las mismas características del anterior, pero además de registrar las señales en forma local retransmite a una estación central municipal

(departamento de bomberos).

C) Sistema de estación remota

Es un sistema con las mismas características del anterior, pero la retransmisión

de las señales de varios inmuebles se centraliza en una oficina privada. Estas oficinas cuentan con personal experimentado y especialmente para atender cualquier contingencia.

D) Sistema propietario

Es un sistema en el cual la estación central esta localizada en el edificio o edificios protegidos del mismo dueño o usuario. La estación de señalización

debe registrar y grabar la señalización incluyendo la fecha y la hora de cualquier cambio de señalización.


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E) Sistema de estación centralizada

Es un sistema que esta formado por varios subsistemas que monitorean a través de tableros remotos la integridad de las propiedades que protegen comunicando dicha información a un tablero central atendido por el personal

autorizado las 24 horas del día, los cuales son responsables de la inspección, mantenimiento, pruebas y supervisión de los tableros y equipos conectados a dicho sistema.

4.2.- Componentes Básicos de un Sistema de Detección de Incendio

Todo sistema automático de detección de incendio esta compuesto de lo

siguiente:

Unidad de control Dispositivos iniciadores de alarma Dispositivos indicadores de alarma Dispositivos actuadores

4.2.1.- Unidad de Control

La unidad de control es el cerebro del sistema. Esta provee de energía al sistema y eléctricamente supervisa sus circuitos. La unidad de control contiene los circuitos lógicos para recibir señales provenientes de circuitos iniciadores de

alarma y transmitir estas en su caso a los dispositivos indicadores de alarma y a los dispositivos suplementarios. Dependiendo del diseño del sistema, las funciones de las señales de alarma pueden ser las siguientes:

Notificar a todos los ocupantes del edificio en forma simultanea Notificar a los ocupantes en ciertas porciones del edificio Notificar a personal clave del edificio Realizar funciones suplementarias según se requiera Notificar al departamento de bomberos

(Funciones de salvaguarda de vidas). La señalización de alarma contra incendio se puede dividir en dos grandes

categorías:

A) Codificado

B) no codificado.

C) Sistema codificado es un sistema en el cual no mas de tres ciclos de sonido codificados se transmiten a los dispositivos indicadores de


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alarma para identificar el área en que se localiza el incendio, después de

lo cual el sistema se restablecerá automáticamente. En el caso que nos ocupa, que es el de la detección de incendio en un edificio

inteligente de oficinas, el sistema que mas se aplica es el sistema no codificado, ya que si se zonifica de una forma correcta solo se necesita alarmar a la gente que esta en peligro inmediato y no a todos los habitantes del edificio.

D) Sistema no codificado. Un sistema no codificado es aquel en el cual una

señal continua de alarma contra incendio se transmite por un determinado tiempo, después del cual los dispositivos indicadores deberán ser restablecidos manual o automáticamente.

El restablecimiento del sistema implica restablecer los dispositivos iniciadores de alarma así como la unidad de control.

Figura 2.2 :Sistema de alarma y deteccion de incendio.

Fuente: Controladores inteligentes firex

4.2.1.1- Funciones de la Unidad de Control

Debido a que los sistemas de alarma contra incendio tienen que trabajar en

caso de emergencia, la unidad de control constantemente monitorea la integridad de la fuente de alimentación, los cables de instalación, e


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interconexión de los dispositivos iniciadores e indicadores de alarma. En la unidad de control sonará una señal de problema para indicar y alertar al

personal cuando se presente una condición de falla en cualquiera de los circuitos supervisados para evitar que los circuitos dejen de funcionar cuando se necesiten.

La señal de problema normalmente sonara cuando se presente cualquiera de las siguientes fallas:

Perdida de energía de suministro eléctrico Circuito abierto en cualquier circuito supervisado Aterrizamiento de un circuito supervisado Desconexión y /o mal funcionamiento de algún dispositivo indicador iniciador

de alarma Desconexión de algún dispositivo indicador de alarma Perdida de un amplificador de audio, generador de tono o preamplificador.

Todas y cada una de las fallas antes mencionadas podrían interferir con la correcta transmisión o recepción de sánales automáticas y manuales de alarma.

La señalización de problema o falla en una unidad de control, consisten en un

dispositivo audible con sonido distintivo y en un indicador visual, como puede ser un diodo emisor de luz (LED), o una lámpara piloto que deberá sonar y encender respectivamente cuando se presente una falla. La unida de control

deberá contar con un interruptor para silenciar la señal de problema, pero si la señal de problema es silenciada de esta manera el indicador visual de problema deber continuar encendida hasta que la causa del problema sea

eliminada.

Cuando la señal de problema a sido eliminada, la señal audible del problema deberá de sonar si el interruptor esta en la posición de silencio, para indicar que la falla a sido eliminada.

Adema s de contar con estos dispositivos, el tablero puede tener indicadores

de problemas particulares, los cuales señalizaran los circuitos o zonas particulares en donde se hallan presentado las fallas. En los sistemas inteligentes, esto no es necesario ya que dichos sistemas cuentan con

pantallas en las que se despliegan mensajes alfanuméricos, en los cuales hay un texto asociado que indica la procedencia y el tipo de señal de la falla. Adicionalmente las señales de problemas son registradas y almacenadas en

memoria y papel (hard copy), para análisis futuro.


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4.2.1.2.- Circuito Básico Iniciadores de Alarma

CIRCUITO CLASE B

El más típico circuito iniciador de alarma es el llamado clase B , el cual consiste en un circuito a dos hilos con una resistencia de fin de línea. Los dispositivos iniciadores de alarma con contactos normalmente abiertos se conectan en

paralelo, una pecunia corriente de supervisión fluye a través de ambos relevadores A1 y T1, el cable y la resistencia de fin de línea.

La corriente debe ser suficiente para energizar la bobina T1 , pero no A1, el cierre de contacto de un dispositivo indicador cortocircuita la resistencia de fin

de línea incrementando la corriente en el circuito, lo que ocasiona que la bobina del relavador A1 cierre su contacto y energice los dispositivos indicadores. Ahora bien, si hubiera un circuito abierto no habría corriente a través de las

bobinas ni de la resistencia de fin de línea ocasionando que la bobina T1 se desenergice cerrando su contacto y por consiguiente el circuito indicador de problema.

Figura 2.3 : Circuito de dispositivo indicador de alarma CLASE B.

Fuente: Fire Alarm Signaling System


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CIRCUITO CLASE A

El circuito clase A es muy similar al clase B; pero en lugar de contar con una resistencia al final del circuito, dicha resistencia es substituida con una bobina T1 en el tablero de control, por lo que después de conectar el ultimo dispositivo

se regresan un par de hilos hasta el tablero de control conectándose a dicha bobina.

4.2.1.3.- Circuitos Indicadores de Alarma

Normalmente los circuitos indicadores de alarma también son supervisados por lo que cuentan con dispositivos de fin de línea. En condiciones normales, una

pequeña corriente fluye a través del relevador T1 y del diodo D1, no es así a través de los dispositivos iniciadores de alarma, ya que estos se hallan bloqueados por los diodos D2, al estar energizada la bobina del relevador T1,

su contacto se encuentra abierto y la señal de problema esta desactivada. En caso de que se abra el circuito, la corriente no fluirá a través de T1, por lo que su contacto se cerrara energizando el circuito de problema.

Figura 2.4 : Circuito indicador de alarma CLASE A



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Figura 2.5 : Circuito indicador de alarma CLASE B


En caso de que el relevador de alarma a1, se energizara, los contactos A1a y A1b, conmutarían interviniendo la fuente de alimentación y energizarían los dispositivos indicadores de alarma, ya que ahora los diodos D2, se encuentran

polarizados correctamente y el diodo D2, se encuentra polarizado inversamente, puesto que ahora (2) se cierra es positivo (1) es negativo, lo cual evita que halla un corto circuito en las líneas. A esto se debe que el elemento

de fin de línea sea un diodo y no una resistencia.

4.2.1.4.- Detectores Convencionales

Trasmitir señales de alarma por cable es tan básico como incrementar la corriente cortocircuitando la resistencia de fin de línea, cuando un interruptor o relevador cierra en una caja de alarma manual, detector de calor o detector de

humo. Cuando los detectores de humo son usados en circuito iniciadores de alarma,

se les puede proveer de una alimentación adicional. Estos detectores ( llamados de cuatro hilos), tiene contactos adicionales a los del relevador, dado que la electrónica de los detectores de humo y los relevadores no son

dependientes de la alimentación disponible, se pueden energizar mas de un detector o relevador en el circuito.


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Se pude colocar un relevador supervisor de energía después del último

detector en el circuito, cualquier pérdida de energía causara una condición de problema y será indicada en el panel de control.

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