Trabajo Escrito EXPOTEC 2019 - Proyecto SMARQ

1. EXPOTEC 2019
Informe Escrito
SMARQ
Proyecto Tecnológico
Lucía Garro Díaz
Nicole Salas Chinchilla
Undécimo año
Profesor Christian Gutiérrez Campos
Cedes Don Bosco
Circuito 06
Octubre, 2019

2. Índice
Introducción............................................................................................................. 4
Justificación............................................................................................................. 5
Pregunta de investigación ....................................................................................... 6
Objetivo General ..................................................................................................... 7
Objetivos Específicos .............................................................................................. 8
Marco Teórico ......................................................................................................... 9
Edificios inteligentes............................................................................................. 9
Sistemas de automatización en edificios ............................................................. 9
Edificios inteligentes en Costa Rica ................................................................... 10
Edificios sostenibles........................................................................................... 11
Capítulo 1.............................................................................................................. 12
Capítulo 2.............................................................................................................. 14
Capítulo 3.............................................................................................................. 16
Resultados ............................................................................................................ 19
Análisis de los resultados...................................................................................... 20
Conclusiones......................................................................................................... 21
Recomendaciones................................................................................................. 22
Referencias bibliográficas ..................................................................................... 23

4. Introducción
Basta con mirar a nuestro alrededor para ver como la tecnología forma parte íntegra
de nuestra vida cotidiana, facilitando nuestra vida y nuestra comunicación. Por lo
que, a su vez, la arquitectura ha tenido que adaptarse a estos cambios y
tecnologías, cambiando la forma cotidiana en la que están construidos la mayoría
de edificios.
La arquitectura cumple una función esencial: mejorar la calidad de vida de las
personas. Todo proyecto debe partir de las necesidades del entorno y de las
personas, por ello, la arquitectura sustentable busca sacar lo mejor de los espacios
en función de las personas, con un enfoque amigable con el ambiente. Por ejemplo,
un sistema adecuado de iluminación genera mayor confort en las personas, lo cual
incentiva un aumento en el porcentaje de ocupación, y adicionalmente genera un
ahorro de recursos.
Es por esto que cada vez nos estamos familiarizando más con los conceptos de
‘’Smart Building’’, conocidos en español como edificios inteligentes, un requisito que
probablemente será indispensable para la construcción de edificios en el futuro.
Estos sistemas pueden ser implementados en cualquier edificación y, por supuesto,
Cedes Don Bosco no será la excepción.

5. Justificación
Ante la gran necesidad de ahorrar energía en nuestros días; la importancia de contar
con una comunicación efectiva, clara y rápida; la seguridad, comodidad y confort de
las personas; la modularidad de los espacios y equipos, y la posibilidad de dar un
mayor ciclo de vida a un edificio, se ha dado lugar al concepto de "Edificios
Inteligentes", término muy novedoso y desconocido para muchos arquitectos.
SMARQ pretende unir estos conceptos y adaptarlos al Edificio de Dibujo
Arquitectónico dentro de la institución, para que este cuente con sistemas que lo
permitan convertirse en un edificio inteligente.
El proyecto busca implementar un sistema de eficiencia energética que genere
ahorro por aspectos como consumo y mantenimiento, de esta forma el sistema
tendría un retorno de inversión durante los primeros años de operación después de
ser implementado y los siguientes años todo lo generado serían ganancias.
Se desea implementar un sistema que vaya en pro del medio ambiente al reducir la
cantidad de emisiones contaminantes y el consumo de fuentes no renovables, al
mismo tiempo que se produce un ahorro económico.

6. Pregunta de investigación
¿Cuáles características relacionadas con sistemas de automatización se deberían
de implementar en el edificio de Dibujo Arquitectónico para que se faciliten las tareas
cotidianas, al mismo tiempo que se refleje un ahorro de recursos y de dinero?

7. Objetivo General
 Diseñar la programación de los actuales sistemas para una futura
automatización del sistema eléctrico, mecánico y pluvial del edificio de Dibujo
Arquitectónico, generando así, el ahorro de recursos dentro del mismo.

8. Objetivos Específicos
 Identificar los elementos del sistema eléctrico, mecánico y pluvial para la
realización del levantamiento eléctrico dentro del edificio.
 Realizar los planos eléctricos que faciliten la creación de los sistemas para la
futura implementación de tecnologías inteligentes.
 Proponer el sistema de automatización que permita que el edificio de Dibujo
Arquitectónico se convierta en un edificio sostenible.

9. Marco Teórico
Edificios inteligentes
Un Smart Building o Edificio Inteligente es aquel cuyas instalaciones y sistemas de
climatización, iluminación, electricidad, seguridad, telecomunicaciones, multimedia,
informáticas, control de acceso, etc. permiten una gestión y control integrada y
automatizada, con el fin de aumentar la eficiencia energética, la seguridad, la
usabilidad y la accesibilidad (Setesur, 2019).
Estos funcionan de acuerdo a un sistema llamado Internet de las cosas, el cual
consiste en una conexión digital existente entre objetos comunes en la vida diaria y
el Internet.
Además, estas no son solo aplicables para nuevas construcciones, sino que
también pueden ser utilizados en edificios ya existentes a través de una
rehabilitación de estos.
El objetivo de la investigación se basa en la necesidad de incorporar la arquitectura,
desde una perspectiva que incluya los aspectos relacionados al confort ambiental y
la eficiencia energética, permitiendo definir de manera integral a los Edificios
Inteligentes apropiados a nuestra realidad estudiantil.
Sistemas de automatización en edificios
Los Sistemas de Gestión de Edificio (BMS) son redes integradas de datos y
sistemas de control para automatización, monitorización y control del HVAC,
iluminación y otras funciones de un edificio. (Martínez, N., 2017)
Al unir los sistemas de luminarias y los componentes HVAC a un BMS se brindan
posibilidades ilimitadas en cuanto al control, ya que permite implementar nuevas
técnicas al programar nuevamente el software de funcionamiento.

10. La idea principal de implementar este tipo de sistemas es llevar a un mejoramiento
integral de la especialidad, proporcionando una mayor eficiencia en los servicios
internos con respecto a los edificios tradicionales.
El fin es adaptar a los centros educativos de manera que se dé un ahorro energético
a partir de la adaptación a estas tecnologías, garantizando un ahorro a la institución,
además de brindar una formación adecuada y enfocada hacia la demanda del
mundo laboral a través de espacios sostenibles, eficientes y altamente tecnológicos,
que contribuyen a la transformación de espacios educativos del futuro.
Edificios inteligentes en Costa Rica
Los edificios inteligentes en el país han sido implementados más lentamente en
comparación con otros países más desarrollados.
Las personas están brindándole un nuevo uso a la tecnología que avanza
constantemente, por lo que, en Costa Rica, la implementación de este tipo de
sistemas va en aumento; junto a esto, las empresas nacionales están adaptándose
a estos cambios ya que les proporcionan un considerable ahorro económico,
especialmente al reducir la cantidad de energía utilizada dentro del edificio.
El Facility Management es una integración de procesos dentro de una organización
para mantener y desarrollar los servicios que apoyen y mejoren la efectividad de las
actividades principales. Así, debe cumplir los requisitos básicos de las personas en
su puesto de trabajo, dar soporte a los negocios principales de las organizaciones
y aumentar el retorno de capital mediante el uso económico de servicios e
infraestructura dentro del marco de procesos planificados, gestionados y
controlados. (De La Rosa, M., s.f.)
En el país, así como en la muchos de los países latinoamericanos, el Facility
Management se encuentra aún en crecimiento. Sin embargo, se cuenta con un
avance mayor que en otras regiones, principalmente por la presencia de grandes
multinacionales que han implementado a nivel local los modelos de gestión
implantados a nivel internacional.

11. Edificios sostenibles
Las redes son utilizadas para conectar los equipos y sistemas entre sí. Los sensores
envían la información que proporciona el control y la funcionalidad de forma
mejorada. Al mejorar, conectar e integrar los sistemas industriales, los ingenieros y
arquitectos tienen la oportunidad de superar las expectativas de edificios con alto
rendimiento.
Las dificultades para predecir costos de energía están desafiando constantemente
a edificios de todos los tamaños alrededor del mundo. Además, los encargados de
tomar las decisiones sobre la administración de edificios necesitan soluciones
innovadoras para reducir los costos de energía, mejorar la eficiencia, cumplir con
objetivos de sustentabilidad empresarial y mejorar el valor de los edificios, mientras
se mantiene un ambiente productivo y cómodo para los residentes.
Los edificios en la actualidad han sido equipados con sistemas de gestión
automatizados que permitan de forma centralizada la supervisión y control de la
climatización, ventilación e iluminación dentro de él. Estos sistemas brindan a los
encargados de las instalaciones y edificios, una visión más integral del sistema
mecánico.
Realizar supervisiones de la energía, maximiza la eficiencia de las actividades
diarias realizadas al enviar datos sobre las propiedades en tiempo real del
suministro eléctrico del edificio. Además permite a los equipos de gestión y
mantenimiento del edificio establecer de qué manera se involucran entre sí los
diferentes sistemas y equipos. Esto permite a los encargados de las instalaciones
detectar y resolver problemas más rápidamente, además de minimizar el
desperdicio de electricidad y operar el edificio con mayor eficiencia.

12. Capítulo 1
La primera etapa del proyecto fue realizar un levantamiento de los sistemas
presentes en el edificio de Dibujo Arquitectónico, este corresponde al proceso
durante el cual se recopila información acerca de la ubicación de todos los
elementos que componen las instalaciones eléctricas dentro de la obra.
Este levantamiento, al ser un proceso largo y sobre todo de mucho cuidado y detalle,
se dividió en dos partes.
Para la primera parte, se consiguieron los planos arquitectónicos del edificio en
físico y se realizó un recorrido por el mismo para verificar, en aulas, oficinas,
comedores, baños y salas de estar, los lugares donde se ubican los distintos
sistemas eléctricos alrededor de todo el edificio.
En estos planos arquitectónicos se fue agregando la información obtenida durante
el proceso de inspección de la instalación eléctrica. Toda la información recopilada
durante el levantamiento debió ser transcrita a detalle en estos planos; todo
elemento fue cuidadosamente ubicado y registrado en los planos arquitectónicos
del edificio, para posteriormente ser dibujado en los nuevos planos eléctricos.
Este proceso permitió la identificación de todos los tableros eléctricos, de los
circuitos de enchufes y de luces y, en general, de todo artefacto conectado
eléctricamente; lo que brindará la posibilidad de realizar diversas labores como, por
ejemplo, un mantenimiento eléctrico rápido, eficiente y preciso; una ampliación o
una remodelación del edificio, que se acople a las instalaciones existentes.
Por ejemplo, el levantamiento eléctrico permite tener ya ubicados componentes
como los tableros eléctricos, también conocidos como cuadros de distribución, unos
de los componentes principales de una instalación eléctrica. Son armazones
metálicos que protegen a los componentes que forman parte de un sistema
eléctrico, en estos gabinetes se ubican aquellos dispositivos que permiten que el
funcionamiento de una instalación eléctrica se dé de la manera correcta.

13. En el primer nivel se cuenta con el tablero principal y otros dos tableros que se
encargan de coordinar todas las funciones eléctricas de la primera planta del
edificio; así como para aquellas de planta alta, se tienen dos tableros más en el
segundo nivel.
En la segunda parte del proceso del levantamiento, se realizó una verificación de
los circuitos a los que pertenecen cada uno de los tomacorrientes y luces del edificio.
Para ello se contó con la ayuda de un estudiante de la especialidad de
Electromecánica, quien nos explicó cuál es el funcionamiento de los tableros y cómo
funcionan los circuitos que van conectados a ellos.
Uno a uno se fueron apagando los interruptores para verificar cuales circuitos
estaban conectados a esa salida de electricidad, ya sean tomacorrientes o luces, y
toda esta información fue anotada en los planos en donde se habían ubicado los
dispositivos durante la primera parte del levantamiento. Los circuitos que estaban
conectados entre sí se unieron por medio de una línea y al final se le agregó el
nombre del tablero al que pertenecen y su respectivo número de circuito.

14. Capítulo 2
La siguiente etapa del proyecto fue la realización de los planos eléctricos actuales
del edificio de Dibujo Arquitectónico.
Un plano eléctrico es la manera de representar los circuitos que componen una
instalación eléctrica, en ellos se incluyen todos los dispositivos existentes y la
conexión que tienen entre sí. Estos planos representan gráficamente todos los
componentes y elementos necesarios para entender el funcionamiento de la
instalación eléctrica del edificio. Además, sirven para que, en caso de ser necesario
el mantenimiento de alguno de estos sistemas, ayuden a que sea más sencilla la
ubicación de los mismos y se conozca con anterioridad la manera en que funcionan.
Para poder iniciar fue necesario contar con los planos arquitectónicos básicos del
edificio de manera digital; es decir, planos que contienen solamente la distribución
de los espacios, estos no deben de incluir más información que la necesaria, ya que
el propósito principal de ellos es utilizarlos como base para realizar los planos
eléctricos.
Estos planos fueron realizados en Vectorworks, un programa de dibujo que permite
realizar planos en dos dimensiones y simultáneamente, ir creando su modelo 3D.
Una vez en el programa y con las plantas arquitectónicas preparadas, se inició con
el proceso para la creación de dichos planos. Se tomó como guía la información
contenida en los planos a mano que se realizaron durante el proceso de
levantamiento, y se fueron colocando, uno a uno, los sistemas eléctricos del edificio
que habían sido ubicados anteriormente durante dicho proceso; como por ejemplo
los tableros eléctricos, así como los tomacorrientes y las luminarias existentes.
Una de las maneras más comunes de representar este tipo de planos es mediante
un diagrama unifilar, por lo que al realizarlo se tendría una idea general, de manera
gráfica, de toda la instalación eléctrica del edificio.

15. Para realizarlo, se trazó una sola línea entre los diferentes componentes de la
instalación que se encuentran conectados entre sí y se indicó el tablero, así como
el circuito, al que pertenecen. Además, se utilizó una serie de símbolos
estandarizados que son necesarios a la hora de representan algunos de estos
elementos.
Estos diagramas ayudarán a que se pueda tener una visualización completa del
sistema e interpretar de manera rápida y sencilla el camino que sigue la electricidad
a lo largo del edificio, más aún porque existen muchos circuitos, incluso dentro de
una misma aula.

16. Capítulo 3
El sistema de automatización elegido fue ‘’Energi Savr Node con Softswitch’’, este
pertenece a la línea de productos con los que cuenta Lutron, una compañía
dedicada a la tecnología, líder en soluciones para el control de la luz eléctrica y
natural que permiten ahorrar energía, además de trabajar con una señal inalámbrica
de nombre ‘’Clear Connect’’. Lutron cuenta con productos para el control de la luz
eléctrica y natural entre los que se incluyen sensores, atenuadores e interruptores,
entre otros sistemas integrales que permiten el control total de los sistemas
eléctricos.
Energi Savr Node es un módulo que controla las luces; permite integrar botoneras
de pared, sensores de presencia y sensores fotoeléctricos cableados o inalámbricos
para contribuir con el ahorro energético.
Por ejemplo, los sensores de presencia garantizan que las luces se apaguen tras
desocupar las habitaciones y los sensores de luz natural apagan automáticamente
la luz eléctrica cuando se dispone de suficiente luz del día. Ambos, desde sus
distintas funciones, aumentan el ahorro energético.
Estos módulos son preconfigurados por lo que no es necesario programar el sistema
para su utilización, la cual se puede dar mediante dispositivos digitales, basta con
conectarlos a una unidad Energi Savr Node para la comunicación con dispositivos
inalámbricos gracias a la tecnología de radiofrecuencia de Lutron: Clear Connect.
Es posible controlar el sistema Energi Savr Node con dos dispositivos generales:
teclados, que controlan el sistema de iluminación con solo presionar un botón, y
sensores, que ajustan las luces según se requiera.
Cada uno de estos teclados y sensores, incluyen diversos tipos de componentes
que varían de acuerdo a la función que se necesite que cumplan.
Para este proyecto se decidieron utilizar tres de ellos: un teclado inalámbrico que
permite ajustar las luces, y dos sensores: un sensor de ocupación/vacancia y un

17. sensor de luz día; los cuales pueden instalarse fácilmente en los espacios sin
necesidad de cambiar el cableado.
A continuación, se detallará cada uno de ellos:
Control inalámbrico Pico
Proporciona opciones de encendido, apagado y subir/bajar que permite ajustar las
luces desde cualquier espacio.
No necesita cables y puede ser configurada para usarse como control de mano,
control de montaje en pared o control de sobremesa.
Sensor de ocupación/vacancia Radio Powr Savr
Detecta de forma automática cada vez que alguien entra o sale de una habitación y
enciende o apaga las luces según se requiera.
Estos sensores están conectados a controles inalámbrico, los cuales ordenan
apagar las cargas cuando estos que detectan que no hay nadie en la habitación. Si,
por el contrario, alguien permanece a la habitación, automatizan el encendido y la
atenuación de las luces, con lo que se ahorra energía y dinero.
Existen dos tipos de estos sensores: sensor de ocupación/vacancia para montaje
en techo y sensor de ocupación/vacancia montado en la pared, ambas incluyen
ajustes de autoencendido/autoapagado o encendido manual/autoapagado.
Sensor luz día Radio Powr Savr
Este sensor detecta la cantidad de luz natural que ingresa al espacio, y los
dispositivos de atenuación y apagado reciben los comandos que este transmite para

18. ajustar las luces eléctricas y aprovechar la luz natural. Esto puede reducir un 15 %
el uso de electricidad para iluminación de una habitación. Además de ahorrar
energía al ajustar las luces automáticamente de acuerdo a la cantidad de luz natural,
permiten un manejo total de la iluminación de todo el edificio.
Una vez definido el sistema y los componentes a utilizar, se procedieron a realizar
los planos eléctricos en Revit, un software de modelado de información de
construcción o popularmente conocido por sus siglas ‘’BIM’’, que derivan de su
nombre en inglés: Building Information Modeling.
En estos planos se realizó la instalación eléctrica nuevamente, pero esta vez
empleando los nuevos sistemas que permitirán al edificio convertirse en un edificio
inteligente.
Lo ideal para implementar estos sistemas en las aulas es cambiar los fluorescentes,
con los que actualmente cuentan las aulas, por luces LED, ya que estas son las que
funcionarían de manera adecuada junto a los sensores y permiten un mayor ahorro
de recursos. Así que un aspecto muy importante fue calcular la cantidad de
luminarias que necesitaría cada aula o espacio. Esto se hizo basándose en una
fórmula, que varía de acuerdo a la cantidad de Lux del espacio en que se desea
implementar y la cantidad de lúmenes de cada luz LED. Se hicieron varias pruebas
y al final de esto, se determinó cual tipo de luz LED era la más conveniente para
utilizar.
Otro aspecto importante fue colocar en los planos ambos tipos de sensores, los
sensores de ocupación/vacancia fueron ubicados cerca de puertas ya que allí es
donde podrán tener un mejor funcionamiento, y los sensores de luz día fueron
colocados de acuerdo a ciertas normas, ya que según la altura y el tamaño del
espacio se deben de ubicar a una cierta distancia en el cielo raso a partir de las
ventanas. Y finalmente, se ubicaron los controles inalámbricos de pared, estos en
el mismo lugar en que actualmente se encuentran los interruptores.

19. Resultados
 Los productos utilizados por esta clase de sistemas son exclusivos de las
marcas, y en su mayoría no pueden encontrase en el país, por lo que deben de
encargarse con anticipación.
 Debido a la tecnología utilizada, al inicio se daría una inversión considerable,
pero con el pasar de los años, el ahorro energético y a su vez, económico, que
esto generaría, sería suficiente para recuperar el gasto generado.

20. Análisis de los resultados
 Los productos utilizados en estos sistemas son exclusivos de las marcas que los
llevan a cabo, por lo que no son compatibles con los sistemas eléctricos que son
normalmente utilizados en las edificaciones, y por esta razón tienen cierta
dificultad al momento de conseguirlos y tienen que encargarse de acuerdo al
lugar en el que vaya a instalarse, y según el sistema interno que vaya a utilizarse.
 Los costos a la hora de realizar una remodelación dentro de un edificio son
bastante elevados al principio, aunque los beneficios que trae a futuro son
bastante grandes, y de esta manera se irá recuperando el dinero invertido, al
economizar los gastos energéticos que se generaban en el pasado.

21. Conclusiones
La arquitectura ha sido testigo de los constantes avances tecnológicos que se dan
en la actualidad, los cuales forman parte de casi todas nuestras actividades diarias,
así como también, han incrementado los problemas ambientales alrededor del
mundo, por lo que en este campo han tenido que adaptarse las formas tradicionales
en que se construían los edificios para comenzar a generar un control de energía,
ya que aproximadamente, el 40% de la energía mundial es consumida por edificios.
Surge el concepto de Smart Building o Edificio Inteligente, los cuales resaltan por
su facilidad de controlar los servicios internos del edificio, mediante el uso de
tecnologías lo suficientemente avanzadas para facilitar la vida de quienes lo utilizan,
y a su vez reducir el impacto ambiental que estos puedan tener.
Los edificios inteligentes resultan más caros en su diseño y construcción, sin
embargo, los beneficios se observan a partir de su operación y mantenimiento, así
como en la vida útil del inmueble y deberá ser la tendencia de desarrollo inmobiliario
ante los problemas de carácter mundial que se observan en materia ecológica y
energética.

22. Recomendaciones
 Reinstalación de las luminarias del edificio, pasando de tubos fluorescentes a
luces LED, ya que estos últimos cuentan con una serie de beneficios tales como:
el ahorro energético que este genera, además, este tipo de tubos son muchos
más seguros y cómodos, no existe riesgo de rotura, pero, en caso de que
ocurriera, la seguridad no se vería comprometida porque no hay materiales
contaminantes en el interior. Además, los tubos LED son fácilmente
desmontables y reparables, algo impensable en el caso de las luminarias
fluorescentes.
 Cambio en el cableado eléctrico a causa de la antigüedad con que cuentan los
actuales, y no cuentan con la capacidad de cableado necesaria para lidiar con
la cantidad de aparatos eléctricos generando deficiencias dentro del edificio al
utilizarlo inapropiadamente, y causando sobrecalentamientos que en el futuro
podrían causar un corto circuito, especialmente en un edificio que posee gran
cantidad de dispositivos eléctricos que están en constante funcionamiento.

23. Referencias bibliográficas
Anónimo. (2019). Gestión de edificios inteligentes. Almería: Setesur. Recuperado
de http://setesur.es/gestion-de-edificios-inteligentes/
De La Rosa, M. (s.f.). Facilities Management. Trebol. Recuperado de
https://blog.treboldocs.com/2019/03/26/facilities-management/
Martínez, N. (2017). ¿Conoces cómo funcionan los Building Management Systems
(BMS)?. Ciudad de México: Intelite. Recuperado de
http://www.intelite.com.mx/smart-hotels/conoces-como-funcionan-los-building-
management-systems-bms/