Instituto Tecnológico de Morelia
Domótica móvil con Raspberry pi y Wi-Fi.
Protocolo de investigación
Versión 5
Asesor: Rogelio Ferreira Escutia
Guillermo Mascote Mejía
Irving Román Soto Toriz
Aarón Bautista López
José Ricardo Hernández Torres
2. Planteamiento del problema
2.1 Contextualización del problema
Sistematizar los procesos y las actividades que se llevan a cabo en el hogar puede traer
grandes beneficios y tener el control de dichos procesos desde un dispositivo móvil puede
ser de gran utilidad, por una parte está el control de lo que sucede dentro del hogar y por
otra la mejora en la seguridad.
Desde los inicios de la domótica, invertir en esta tecnología para el control del hogar no era
muy común, principalmente por los altos costos del equipo, de instalación o de material
adicional. Actualmente resulta más fácil adquirir una computadora e instalar un sistema de
este tipo e implementando el dispositivo Raspberry simplifica aún más las cosas ya que
ahora se podrá tener los beneficios de un ordenador con un menor gasto de energía y por
supuesto un menor costo.
2.2 Definición del problema
La deficiente administración de la energía eléctrica es algo muy común que la mayoría de
las personas no toma en cuenta, tal vez por una mala educación, al no saber que
consecuencia trae el alto consumo, por falta de cultura del ahorro o simplemente por ocio.
Sea cual sea el motivo, el desperdicio de la energía eléctrica en los hogares es un problema
muy serio que debemos enfrentar y erradicar,
2.3 Delimitación del problema.
Con el uso de Raspberry pi en la domótica y con la ayuda de una aplicación móvil para
casas inteligentes, se cree que es posible disminuir el desperdicio de energía eléctrica en
los hogares.
2.4 Diagrama causa-efecto del alto desperdicio de energía eléctrica en los hogares
Mala arquitectura de las casas
2.5 Pregunta de investigación
¿Se podrá reducir el consumo de energía en los hogares implantando la domótica con el
Raspberry?
¿Implementar Raspberry será costoso?
¿Cuánto puedes ahorrar de consumo eléctrico implementando un sistema domótica con
Raspberry?
3. Justificación
Actualmente todos buscan reducir el costo de los procesos o su duración, se busca que sean
más eficientes y con un menor costo y menor desperdicio de materia prima, esto para
aprovechar los recursos de una mejor manera.
Alto desperdicio de energía eléctrica en los
hogares.
Pobre cultura de administración del consumo eléctrico en el hogar.
Fallas en la instalación eléctrica
Subsidio del gobierno federal la CFE
Todos sabemos que una gran parte de la energía eléctrica se desperdicia en varios sectores
de la sociedad, pero se debe reconocer que el uso irracional dentro de un hogar es una
fuente muy grande de desperdicio eléctrico y por ende un mal uso de los recurso
energéticos. Por tal motivo se debe implementar un mecanismo que ayude a reducir el
desperdicio de los recursos naturales en el hogar.
La domótica es una tecnología que nos permite controlar de manera remota objetos o
dispositivos con el objetivo de controlar las actividades del hogar, en un principio se
consideraba como un lujo, pero con el tiempo se le fue dando un enfoque diferente, por lo
cual ahora mediante el control de las actividades de una casa se busca contribuir con el
medio ambiente, reduciendo el mal uso de los recursos energéticos y mayor fuerza en el
desperdicio de la energía eléctrica. Y con Raspbarry esto es aún mejor, ya que para
controlar toda la instalación domótica se necesita de una ordenador que consume
aproximadamente 19.5v a 24v a diferencia de Raspberry que se abastece con tan solo 5 v.
4. Hipótesis
Se cree que con la implementación de la domótica en conjunto con el Raspberry pi puede
ahorrarse hasta una gran cantidad de la energía utilizada en las labores del hogar, esto se
piensa en base a estudios realizados por la asociación de domótica española, que estimó el
consumo de energía eléctrica de una familia en promedio. Mucha de esta energía que se
utiliza no se le da un buen uso, ya que se pierde mucha energía por los descuidos de los
habitantes por distintas razones, por falta de cultura y educación o simplemente por ocio,
no se tiene un buen control de los aparatos o dispositivos que utilizan energía eléctrica en el
hogar. Con la implementación de Raspberry pi y la domótica móvil se piensa que se
contrarrestará el desperdicio de energía y así consumir únicamente la que se necesita en las
labores del hogar.
5. Objetivos generales y específicos
Objetivo general
Disminuir el consumo de energía eléctrica en los hogares, con el dispositivo Raspberry Pi.
Objetivos específicos
Desarrollar una aplicación móvil funcional y sencilla, para el control de dispositivos del
hogar.
Implementar esta tecnología de manera que sea accesible para la mayoría de la población.
6. Marco teórico
En la actualidad el ahorro de energía y el cambio climático son temas muy relevantes, por
tal motivo se han implementado varias tecnologías para poder ayudar a contrarrestar los
efectos del cambio climático. Una de las tecnologías que nos permite el uso adecuado de
los recursos es la domótica. Domótica proviene de la palabra “demus” que quiere decir casa
y el sufijo “tica”, que en algunos casos se asocia con el final de palabras como Automática,
Robótica o Informática y hace referencia a la incorporación a la vivienda de un conjunto de
tecnologías informáticas y de comunicaciones que permiten gestionar y automatizar desde
un mismo sistema las diferentes instalaciones de uso cotidiano en una vivienda,
proporcionando una mejor calidad de vida a los usuarios de la misma y una mejor
conservación y cuidado de la casa. (Jimeno, 2010)
Como ya mencionamos anteriormente la domótica ya no solo está orientada hacia el confort
y seguridad del hogar, hoy en día a la domótica se le está dando un enfoque diferente, el
cual busca ayudar al medio ambiente. Incluso la asociación española de domótica ha
realizado estudios para demostrar los grandes beneficios que trae la domótica al medio
ambiente, y con eso busca que más personas instalen un sistema domótico en sus hogares.
Según estudios realizados por la asociación española de domótica, el uso de la domótica
tiene un gran beneficio para los hogares que implementen esta tecnología. El principal
objetivo de este estudio fue concientizar a la población sobre los beneficios de la
domótica, y el uso responsable de los recursos energéticos. Los estudios realizados por esta
asociación dieron como resultado muy buenos beneficios, tanto para el medio ambiente
como para la economía de los ciudadanos españoles. Según los estudios las familias
españolas consumen el 30% del consumo total de energía del país, de este 30 % de
consumo el 18% corresponde al consumo doméstico. (CEDOM, 2008)
En cuanto al consumo eléctrico, un hogar español consume 4000 KWh al año. Y el
consumo queda repartido de esta forma:
Reparto del consumo eléctrico doméstico (datos correspondientes al año 2005).
Las estimaciones de ahorro de energía en una casa que cuenta con una instalación de un
sistema domótico que permita gestionar de forma inteligente la iluminación y la
temperatura de una habitación de 20 m2 genera un ahorro de del 26. (Díaz, 2012)
consumo
cocina 3.8%iluminacion 11.6%agua calinte 11.9%calefaccion 27.9%electrodomesticos 42.9%aire acondicionado 2%
Según el estudio hecho por la asociación española de domótica al adaptar el nivel de
iluminación en función de la iluminación de la luz solar, al detectar presencia de personas
se apaguen o prenda las luces, el apagado o encendido de las luces exteriores en función de
la luz solar, nos brinda un gran ahorro de energía.
En la climatización se adapta la temperatura en función de la temperatura exterior, la hora
del día, la zona de la casa o la presencia de personas. También al detectar una ventana
abierta cuando la calefacción esté en uso avisará al usuario.
Otro estudio realizado por “inove hogares inteligentes con los siguientes datos de uso del
consumo de energía: calefacción consume el 49 % de la energía, iluminación el 28%, agua
caliente el 5 % (gracias al apoyo de los calentadores solares), y el 18% restante se los
reparten otro tipo de consumos como los ordenadores y electrodomésticos. La estimación
de ahorro de energía en la iluminación con las mismas medidas que en los estudios
mencionados con anterioridad, con el único plus de que en este estudio se le agregaron
bombillas de bajo consumo y bombillas de LED, el ahorro estimado fue de hasta un 70% en
el consumo de la iluminación. Lo mismo sucedió con la climatización, tomando las mismas
medidas que en el estudio de la asociación española de domótica, el ahorro fue de un 50%.
(Méndez, 2007)
Wi-Fi
Cuando hablamos de WiFi nos referimos a una de las tecnologías de comunicación
inalámbrica mediante ondas más utilizada hoy en día. WIFI, también llamada WLAN
(wireless lan, red inalámbrica) o estándar IEEE 802.11. WIFI no es una abreviatura
de Wireless Fidelity, simplemente es un nombre comercial.
En la actualidad podemos encontrarnos con dos tipos de comunicación WIFI:
802.11b, que emite a 11 Mb/seg, y
802.11g, más rapida, a 54 MB/seg.
Su velocidad y alcance (unos 100-150 metros en hardware asequible) es lo que la convierte
en una fórmula perfecta para el acceso a internet sin cables.
Para tener una red inalámbrica en casa sólo necesitaremos un punto de acceso, que se
conectaría al módem, y un dispositivo WiFi que se conectaría en nuestro aparato. Existen
terminales WiFi que se conectan al PC por USB, pero son las tarjetas PCI (que se insertan
directamente en la placa base) las recomendables, nos permite ahorrar espacio físico de
trabajo y mayor rapidez.
El funcionamiento de la red es bastante sencillo, normalmente sólo tendrás que conectar los
dispositivos e instalar su software. Muchos de los enrutadores WiFi (routers WiFi )
incorporan herramientas de configuración para controlar el acceso a la información que se
transmite por el aire. (Carballar, 2010)
Raspberry Pi
Raspberry Pi es una placa computadora (SBC) de bajo costo desarrollada en Reino Unido
por la Fundación Raspberry Pi, con el objetivo de estimular la enseñanza de ciencias de la
computación en las escuelas.
Se compone de una diminuta placa base de 85 x 54 milímetros en el que se aloja un chip
Broadcom BCM2835 con procesador ARM hasta a 1 GHz de velocidad (modo Turbo
haciendo overclock), GPU VideoCore IV y 512 Mbytes de memoria RAM.
Para que funcione, necesitamos de un medio de almacenamiento (Raspberry Pi utiliza
tarjetas de memoria SD o microSD), conectarlo a la corriente utilizando cualquier cargador
microUSB de al menos 1000mah para las placas antiguas y de al menos 2000mah para las
modernas, y si lo deseamos, podemos guardarlo en una carcasa para que su apariencia sea
más estética.
En cuanto a la conexión de red, disponemos de un puerto Ethernet para enchufar un cable
RJ-45 directamente al router o podemos recurrir a utilizar cualquier adaptador inalámbrico
WiFi compatible.
Software para Raspberry Pi.
La placa Raspberry Pi se entrega sin ningún Sistema Operativo; éste deberemos descargarlo
e instalarlo sobre una tarjeta SD / microSD que introduciremos en la ranura de la Raspberry
Pi. Tenemos dos opciones, la primera es descargarnos desde la página oficial, de la
Fundación Raspberry Pi o desde nuestra página web, todo el software necesario para la
instalación en la tarjeta, o bien recurrir a algún programa que haga esto por nosotros.
Entre estos programas encontramos BerryBoot, un programa que se encarga de todo el
trabajo de instalación del software desde la propia Raspberry Pi. Una vez copiados los
archivos a la tarjeta SD / microSD, la introducimos en nuestra Raspberry Pi y BerryBoot te
permitirá elegir el Sistema Operativo descargándolo desde internet.
7. Aproximación del método
Para dar una alternativa de solución para el alto consumo eléctrico en los hogares se pensó
optar por la domótica como herramienta para automatizar los procesos. Se recopiló
información relacionada con modelos de sistemas relacionados con este ámbito para
comparar información del funcionamiento, ahorro y posibles mejoras para los avances
tecnológicos actuales. Con ayuda de información sobre artículos relacionados a la domótica
y con discusiones con especialistas del ámbito tecnológico, se llegó a la conclusión de que
implementar un dispositivo como Raspberry Pi sería una alternativa para atacar el problema
del alto consumo de energía eléctrica.
8. Difusión
Las actividades que se desarrollarán para la difusión de la investigación serán las
siguientes, demás información relevante que puntualice los términos de la difusión.
HABITAT EXPO 2015 Ciudad de México: Feria de interiorismo, domótica, diseño y
arquitectura, México.
En HABITAT EXPO 2015 MEXICO, se darán cita las mejores empresas y profesionales
relacionadas con el sector, que nos mostrarán las últimas novedades e innovaciones
relacionadas con el mismo en sus diferentes vertientes, siendo para todos ellos debido a su
importancia, un evento de casi inexcusable asistencia para ellos tanto por las novedades que
en ella se podrán observar como por los contactos que se podrán establecer.
EXPO CIHAC 2015 Ciudad de México: La mejor exposición en la industria de la
construcción.
Fechas: 13.10.2015 - 17.10.2015
Localización: México DF, México.
Sector: Construcción y vivienda
Recinto: Centro Banamex Ciudad de México
Página wed: http://www.cihac.com.mx
EXPO CIHAC la mejor exposición en la industria de la construcción en América Latina,
con la participación de nuestros más de 500 expositores presentando sus mejores productos,
tecnologías e innovaciones de la construcción.
9. Cronograma
MES 1 MES 2 MES 3 MES 41 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
PROYECTO PRÁCTICO
EVALUAR CONTROLADOR RASPERRY
DISEÑO DE LA INTERFAZ
INTEGRACIÓN DEL CONTROLADORACOPLAMIENTO DE SENSORES Y ACTUADORES
DESARROLLO DE LA APLICACIÓN
REVISIÓN Y CORRECCIONES
10. Presupuesto
DESCRIPCIÓN TOTAL PARTIDAILUMINACIÓN $2,500PERSIANAS $1,500CALEFACCIÓN $1,500SEGURIDAD Y CONTROL $2,000VISUALIZACION Y MONITORIZACIÓN $1,500RIEGO AUTOMÁTICO $1,000PROGRAMACIÓN DE DISPOSITIVOS $3,000TOTAL $13,000
CUADRO DE COLORES
COLOR EQUIVALENCIA
TERMINADO
EN PROCESO
NO REALIZADO
11. Referencias
Carballar, J. A. (2010). WiFi, lo que necesita conocer. Madrid, España: RC Libros.
CEDOM. (2008). Cómo ahorrar energía instalando domótica en su vivienda. Madrid: AENOR.
Díaz, L. A. (2012). Modelo de vivienda domótica sistémica para el valle de México. México D.F.: Instituto Politécnico Nacional.
Domínguez, H. M. (2006). Domótica: un enfoque sociotécnico. Madrid, España: Universidad Politécnica de Madrid.
Escalante, R. F. (1999). Variables que influyen en el consumo de energía eléctrica. IEE.
Jimeno, C. L. (2010). La Domótica como solución de fututo. Madrid: FENERCOM.
Méndez, F. C. (2007). Domótica y ahorro energético. INOVE. Retrieved from http://www.inovedomotica.com/documentos/Dossier%20INOVE%20-%20ahorro%20energetico.pdf