Automatização para controle de edifícios

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL 
 
 
 ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y 
ELECTRICA 
 
 
INGENIERIA EN CONTROL Y AUTOMATIZACION 
 
 
 
AUTOMATIZACIÓN PARA LA ADMINISTRACIÓN DE ENERGÍA, 
CONTROL DE ACCESO, VIGILANCIA, INCENDIO, INTRUSIÓN Y 
CLIMA DEL COMPLEJODE OFICINAS 
 
 
T E S I S 
 
QUE PARA OBTENER EL GRADO DE: 
INGENIERO EN CONTROL Y 
AUTOMATIZACION 
 
 
QUE PRESENTAN 
 
DIEGO ARMANDO HERNÁNDEZ ESPINOSA 
MARCELO FABIÁN PIÑA NERIA 
MARCO ANTONIO VÁZQUEZ SERNA 
 
 
ASESORES 
 
ING. RICARDO HURTADO RANGEL 
ING. ALFREDO CONTRERAS MONDRAGÓN 
 
 
 
MÉXICO, D.F. NOVIEMBRE, 2008 
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL 
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTRÍCA 
UNIDAD PROFESIONAL “ADOLFO LOPEZ MATEOS” 
COL. LINDAVISTA 07738 MÉXICO, D.F. 
DEPARTAMENTO DE TITULACIÓN PROFESIONAL 
 
 
Que, como Trabajo Escrito para sustentar el Examen Profesional y obtener el 
Titulo de Ingeniero En Control Y Automatización por la opción de: Titulación 
Curricular Deberán Desarrollar los Pasantes: 
 
C. Hernández Espinosa Diego Armando 
C. Piña Neria Marcelo Fabián 
C. Vázquez Serna Marco Antonio 
 
 
TEMA: Automatización para la administración de energía, control de acceso, 
vigilancia, incendio, intrusión y clima del complejo de oficinas. 
 
 
OBJETIVO DEL TEMA: Aplicar estrategias de automatización a un complejo de 
oficinas que proporcione seguridad; mediante control de acceso, circuito cerrado 
de TV, control de incendio, alarmas por intrusión; y ahorro de energía y 
condiciones ambientales confortables. 
 
 
 
 
México D.F. A 21 de Abril de 2008 
 
 
ASESORES 
 
Ing. Ricardo Hurtado Rangel Ing. Alfredo Contreras Mondragón 
 
 
JEFE DE LA CARRERA 
Ing. José Ángel Mejía Domínguez 
 
[Automatización para la administración de energía, control de acceso, vigilancia, 
incendio, intrusión y clima del complejo de oficinas.] 
Instituto Politécnico 
Nacional 
 
Automatización para la administración de energía, control de acceso, vigilancia, Incendio, intrusión y clima Página I 
del complejo de oficina. 
ÍNDICE 
 
Objetivo. ..................................................................................................................................... VI 
Introducción. .............................................................................................................................VII 
Justificación .................................................................................................................................X 
Capitulo 1.- Síntesis Teórica. ....................................................................................................... 1 
1.1 - Automatización. ........................................................................................................... 1 
1.2.- Edificios Inteligentes: Concepto y Tipología. ..................................................................... 4 
1.2.1.- Características. ........................................................................................................... 6 
1.2.3 Situación Económica. .................................................................................................. 11 
1.3.- Sistema de Comunicaciones. ............................................................................................ 16 
1.3.1.- Protocolos. ............................................................................................................... 17 
1.3.2.- Aplicaciones. ............................................................................................................ 26 
Capitulo 2.- Servicios a Gestionar en Edificios. ........................................................................ 28 
2.1.- Preestudio. ....................................................................................................................... 28 
2.2.- Gestión del Confort. ......................................................................................................... 29 
2.3.- Gestión de la seguridad. ................................................................................................... 32 
2.4.- Gestión de la energía. ....................................................................................................... 34 
2.6.- Aire Acondicionado. ........................................................................................................ 38 
Capitulo 3.- Desarrollo Del Proyecto ......................................................................................... 48 
3.1 Alcance Del Proyecto. ....................................................................................................... 48 
3.2 Áreas a Controlar ............................................................................................................... 48 
3.2.1 Sistema de Iluminación. .............................................................................................. 48 
3.2.2 Sistema de Detección de Incendio. .............................................................................. 71 
3.2.3 Sistema de Aire Acondicionado. ................................................................................. 78 
3.2.4 Sistema de intrusión. ................................................................................................... 85 
3.2.5 Sistema de Control de Acceso. .................................................................................... 92 
3.2.6 Sistema de Circuito Cerrado de Televisión (CCTV). ................................................... 99 
3.3 Selección del PLC. ............................................................................................................100 
3.4 Memorias de Cálculo. ........................................................................................................109 
3.4.1 Cálculo de la Carga eléctrica. ....................................................................................109 
3.4.2 Calculo de BTU para el Sistema de Aire Acondicionado. ...........................................110 
Capitulo 4.- Costos. ...................................................................................................................113 
Conclusiones. .............................................................................................................................116 
Apéndice.-..................................................................................................................................117 
Bibliografía................................................................................................................................133 
[Automatización para la administración de energía, control de acceso, vigilancia, 
incendio, intrusión y clima del complejo de oficinas.] 
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del complejo de oficina. 
ÍNDICE DE FIGURAS 
 
Figura 1. La automatización: una convergencia de tecnologías. 1 
Figura 2. Edificio Inteligente. 4 
Tabla 1. Flexibilidad del edificio 7 
Tabla 2. Integración de Servicios. 7 
Tabla 3. Áreas de Automatización del edificio. 7 
Tabla 4. Áreas de Automatización de la actividad. 7 
Tabla 5. Diseño y Planificación. 8 
Figura 4. Grafica comparativa de buses de campo. 16 
Figura 5. Topología lógica de una red Ethernet. 21 
Tabla 6. Componentes de Ethernet a 10 Mb/s 22 
Tabla 7. Componentes de Ethernet a 100 Mb/s. 23 
Tabla 8. Componentes de Ethernet a 1000 Mb/s. 24 
Figura 6. Esquema de bloques del sistema de refrigeración de un acondicionador 
típico de habitación. 38 
Figura 7. Esquema de bloques del sistema eléctrico de un acondicionador líquido. 41 
Figura 8. Construcción de un termostato típico. 43 
Figura 9. Esquema del circuito eléctrico de unidades monofásica y trifásica. 44 
Tabla 9. Niveles de iluminaciónpor área de trabajo 50 
Figura 11. Ejemplo para obtener las dimensiones de un local. 51 
Tabla 10. Valoración de deslumbramiento (Unified Glare Rating). 53 
Figura 12. Ejemplo del esquema de distribución de luminarias. 56 
Figura 13. Ejemplo de distribucion de luminarias. 57 
Figura 14. Funcionamiento de los detectores PIR. 59 
Figura 15 A y B. Cobertura de los sensores PIR. 60 
Figura 16. Sensibilidad del detector PIR. 60 
Figura 17. Funcionamiento del detector ultrasónico. 61 
Figura 18. Diagrama de detección del sensor ultrasónico. 62 
Tabla 12. Sensores Watt Stopper. 63 
Figura 19. Diagrama de conexión de un sensor al PLC. 64 
Figura 20. Diagrama de flujo dela Filosofía de control. 65 
Tabla 13. Declaración de variables para el programa de iluminación. 66 
Figura 21. Declaración de variables en el software de programación del PLC. 67 
Figura 22. Diagrama de bloques de la programación del PLC del sistema de iluminación. 68 
Figura 23. Grupo de variables para las alarmas del HMI. 69 
Figura 24. Declaración de tag’s para el sistema de iluminación. 69 
Figura 25. Visualización del HMI del sistema de iluminación. 70 
Figura 26. Tipo de detector de incendios empleado 71 
Figura 27. Diagrama de flujo del sistema contra incendio 72 
Figura 28. Declaración de variables del sistema de detección de incendio en el software de 
programación del PLC . 73 
Figura 29. Programa en LD del sistema de detección de incendios. 74 
Figura 30. Asignación del nombre del grupo de alarma del sistema de detección de incendio. 75 
Figura 31. Asignación de tag’s para el sistema contra incendio. 75 
Figura 32. Configuración del panel de vizualizacion de alarmas del sistema de detcción 
de incendio. 76 
Figura 33. Configuracion de señal visual de alarma del sistema de detección de incendio. 76 
Figura 34. Visualización de HMI del sistema de detección de incendio. 77 
Figura 35. Principio Básico, Comparación de energía. 80 
[Automatización para la administración de energía, control de acceso, vigilancia, 
incendio, intrusión y clima del complejo de oficinas.] 
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Automatización para la administración de energía, control de acceso, vigilancia, Incendio, intrusión y clima Página III 
del complejo de oficina. 
Figura 36. Condensador. 81 
Figura 37. Evaporador 81 
Figura 38. Diagrama de flujo sistema de aire acondicionado 82 
Figura 39. Configuración de termometros en el HMI. 83 
Figura 40. Asignación de tag’s para el sistema de HVAC. 83 
Figura 41. Configuración de alarmas del sisteam de aire acondicionado. 84 
Figura 42. Visualización del HMI del sistema de Aire Acondicionado. 84 
Figura 43. Declaración de variables en el software del PLC para el sistema de intrusión. 87 
Figura 44. Diagrama de bloques del programa de PLC para el sistema de intrusión. 88 
Figura 45. Grupo de alarmas del sistema de intrusión. 88 
Figura 46. Asignación de tag’s para el sistema de intrusión. 89 
Figura 47. Ejemplo de procedimiento para asignacion de tag’s del sistema de intrusión. 89 
Figura 48. Visualización de alarmas para el sistema de intrusión. 90 
Figura 49. Alarma visual en la HMI del sistema de intrusión. 90 
Figura 50. Configuración de alarma del sistema de intrusión. 91 
Figura 51. Visualización del HMI del sistema de intrusión. 91 
Figura 52. Sistema Control de Acceso Honeywell NS1EM1. 93 
Figura 53. Esquema del sistema de control de acceso. 93 
Figura 54. Diagrama de flujo del sistema de control de acceso. 94 
Figura 55. Declaracion de variables en el software del PLC para el sistema de control de acceso. 95 
Figura 56. Programación del PLC para el sistema de control de acceso. 95 
Figura 57. Creación de la base de datos del sistema de control de acceso. 96 
Figura 58. Fichas de datos de empleados en el HMI del control de acceso. 97 
Figura 59. Asignación de tag para la ficha de datos del empleado. 97 
Figura 60. Configuración del tag para el sistema de control de acceso. 98 
Figura 61. Visualización del HMI del sistema de control de acceso 98 
Figura 62. Menús del software CoDeSys V.2.3 101 
Figura 63. Árbol del proyecto del software CoDeSys V.2.3. 102 
Figura 64. Seleccíon del CPU del PLC Wago. 103 
Figura 65. Configuración de programa nuevo. 104 
Figura 66. Configuración del PLC. 105 
Figura 67. Configuración de elementos hardware. 105 
Figura 68. Configuración de los modulos de entradas y salidas. 106 
Figura 69. Configuración de los parametros de comunicación del PLC. 106 
Figura 70. Configuración del canal de comunicación del PLC. 107 
Figura 71. Configuración de la dirección IP. 107 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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incendio, intrusión y clima del complejo de oficinas.] 
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del complejo de oficina. 
ÍNDICE DE TABLAS 
 
Tabla 1. Flexibilidad del edificio 7 
Tabla 2. Integración de Servicios. 7 
Tabla 3. Áreas de Automatización del edificio. 7 
Tabla 4. Áreas de Automatización de la actividad. 7 
Tabla 5. Diseño y Planificación. 8 
Tabla 6. Componentes de Ethernet a 10 Mb/s 22 
Tabla 7. Componentes de Ethernet a 100 Mb/s. 23 
Tabla 8. Componentes de Ethernet a 1000 Mb/s. 24 
Tabla 9. Niveles de iluminación por área de trabajo 50 
Tabla 10. Valoración de deslumbramiento (Unified Glare Rating). 53 
Tabla 11. Distribución de luminarias en el edificio. 58 
Tabla 12. Sensores Watt Stopper. 63 
Tabla 13. Declaración de variables para el programa de iluminación. 66 
Tabla 14. Declaración de variables del sistema contra incendio 73 
Tabla 15. Tabla de Regiones en México. 78 
Tabla 16. Calculo de BTU para el Sistema de Aire Acondicionado Planta Tipo Nivel 2. 79 
Tabla 18. Asignación de variables para el sistema de intrusión. 86 
Tabla 19. Declaración de variables para el programa de control de acceso. 95 
Tabla 20. Carga eléctrica por contacto. 109 
Tabla 21. Carga eléctrica por luminaria. 109 
Tabla 22. Circuitos derivados de alumbrado. 109 
Tabla 23. Circuitos derivados de contactos. 109 
Tabla 24. Calculo de BTU para el Sistema de Aire Acondicionado Planta Tipo Nivel 2. 110 
Tabla 25. Calculo de BTU para el Sistema de Aire Acondicionado Planta Tipo Nivel 3-6 111 
Tabla 26. Cálculo de BTU para el Sistema de Aire Acondicionado Planta Tipo Nivel 7. 111 
Tabla 27. Costo del equipo para el desarrollo del proyecto. 113 
Tabla 28. Costos por diseño del proyecto. 115 
 
 
[Automatización para la administración de energía, control de acceso, vigilancia, 
incendio, intrusión y clima del complejo de oficinas.] 
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del complejo de oficina. 
Objetivo. 
 
Aplicar estrategias de automatización a un complejo de oficinas que proporcione seguridad; 
mediante control de acceso, circuito cerrado de TV, control de incendio, alarmas por intrusión; y 
ahorro de energía y condiciones ambientales confortables. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
[Automatización para la administración de energía, control de acceso, vigilancia, 
incendio, intrusión y clima del complejo de oficinas.] 
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del complejo de oficina. 
Introducción. 
 
Históricamente el hombre ha construido edificios para crear un entorno controlado para 
poder vivir y para poder trabajar. Pero 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 le empieza adar 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 y ya es irreversible. 
Las nuevas funciones y necesidades de los edificios y de sus usuarios, han conducido a 
desarrollar sistemas capaces de satisfacerlas, todo ello ha llevado a el nacimiento de diferentes 
sistemas con muy diversas cualidades, capaces de realizar dichas funciones y de comunicarse por 
distintos medios de transmisión. Estos sistemas además de posibilitar los niveles de 
automatización demandados son capaces de recoger información proveniente de diversas 
entradas (sensores, mandos, etc.), procesarla y emitir ordenes a diversos actuadores, con el objeto 
de conseguir seguridad, comodidad, ahorro energético y comunicaciones. 
Con esta idea se planea que las nuevas instalaciones de edificios de oficina tengan 
disponibles todas estas funciones con el fin de que los ocupantes puedan desempeñar su trabajo 
de una manera más óptima. 
El complejo de oficinas para el cual se hace la propuesta cuenta con la instalación eléctrica 
completa y se encuentra diseñado de una forma “tradicional”, es decir, se tienen apagadores para 
encender las luminarias de las oficinas, no cuenta con aire acondicionado, se encuentra vigilado 
por personas, no cuenta con alarmas para incendio, un edificio como la mayoría de los que 
encontramos en la Ciudad de México. 
En el momento actual en que los lugares de trabajo deben adecuarse cada día a nuevas 
necesidades de seguridad y confort y en el que los sistemas de comunicación están empezando a 
obviar la necesidad de un emplazamiento establecido para un determinado trabajo, ha llevado a 
considerar a las empresas como un cuerpo vivo que va cambiando según su crecimiento 
adecuándose a los avances tecnológicos con una gran rapidez, esto viéndose reflejado en un gran 
número de servicios y facilidades para los ocupantes del edificio. 
En el caso de un complejo de oficinas el cual alberga a una empresa dedicada a la 
consultoría y el desarrollo de proyectos de ingeniería y de acuerdo a las necesidades de los 
ocupantes se propone el manejo de los siguientes sistemas. 
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Para el manejo de la seguridad del edificio, este al contar solamente con un acceso se 
propone tenerlo controlado mediante lectoras de tarjetas magnéticas las cuales cuentan con 
información de cada uno de los empleados del edificio, estas tarjetas serán únicas e intransferibles 
y se contara aparte con tarjetas para visitantes las cuales les serán entregadas a cambio de una 
identificación, con esto se podrá llevar un control de todas las personas que entran y salen del 
edificio, horarios y fechas que serán registrados y podrán ser visualizados en el cuarto de control 
principal así como también se propone un sistema de CCTV para tener vigilad la entrada e 
interiores del edificio además un sistema de intrusión mediante sensores de presencia los cuales 
mandaran alarmas al cuarto de control una vez que detecten algún intruso dentro del edificio. 
Aunado a lo anterior se plantea un sistema de detección de incendio el cual estará integrado por 
sensores de humo que mandaran alarmas sonoras dentro de la instalación y a su vez alarmas 
sonora y visual al cuarto control, se propone solamente el sistema de detección y no uno que 
cuente con acciones correctivas ya que al ser oficinas que en su mayoría cuentan con equipo de 
computo, y material que podría resultar dañado mediante estas acciones solo se utilizara la 
detección inmediata para así poder elegir la forma más adecuada de acabar con el posible conato 
de incendio. Con el planteamiento de estos 4 sistemas se cubren las necesidades de seguridad del 
edificio ya que al no contar con una cantidad grande de valores monetarios y no ser considerado 
un edificio en el cual se realicen labores que impliquen demasiados riesgos con estos sistemas 
propuestos es suficiente para tener un recomendable control de seguridad. 
Para cubrir necesidades de confort y administración de la energía se propone un sistema 
de iluminación que cuenta con lámparas ahorradoras de energía y con encendido automático 
mediante sensores de presencia y horarios programados, esto nos permitirá no desperdiciar 
energía eléctrica y tener regulada su utilización así como también un sistema de aire 
acondicionado automático que ofrece una reducción de consumo energético y también se 
encontrara regulado por horarios para evitar el consumo innecesario de energía. 
Aunado a los 6 sistemas propuestos el proyecto presentara además las siguientes 
características: 
Integración. Todo el sistema funciona bajo el control de una PC. De esta manera, los 
usuarios no tienen que estar pendientes de los diversos equipos autónomos, con su propia 
programación, indicadores situados en diferentes lugares, dificultades de interconexión entre 
equipos de distintos fabricantes, etc. 
Interrelación. El sistema contara con la capacidad para relacionar diferentes elementos y 
obtener una gran versatilidad y variedad en la toma de decisiones. Así, por ejemplo, es sencillo 
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incendio, intrusión y clima del complejo de oficinas.] 
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relacionar el funcionamiento del Aire Acondicionado con que alguna oficina esté ocupada o vacía, 
etc. 
Facilidad de uso. Con una sola mirada a la pantalla de la PC, el usuario está 
completamente informado del estado del edificio. 
Control Remoto. Las mismas posibilidades de supervisión y control disponibles 
localmente pueden obtenerse mediante conexión a Internet desde otro PC. 
La comunicación de todos los dispositivos a utilizar se logrará mediante una red 
Ethernet/IP y su integración y visualización se realizara con interfaces visuales hombre-maquina 
desde un cuarto de control. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
[Automatización para la administración de energía, control de acceso, vigilancia, 
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Justificación 
 
Estudios científicos han demostrado que el ser humano en condiciones ambientales 
adecuadas proporciona mayor efectividad en las actividades que desempeña dentro de su área 
laboral como en su vida diaria, por tal motivo las empresas han tratado de proporcionar las 
condiciones ambientales adecuadas para que su personal tenga una mayor efectividad en su 
trabajo introduciendo en primera parte sistemas de climatización, aire acondicionado y/o 
calefacción, la introducción de dichos dispositivos en las áreas de trabajo trajo como consecuencia 
un elevado consumo en energía eléctrica. En la actualidad el ahorro de energía es una de las 
principales preocupaciones a nivel mundial, por tanto se han desarrollado tecnologías que permitan 
llevar a cabo dicho ahorro de energía; por otro lado otro de los grandes problemas mundiales es la 
inseguridad. 
Para satisfacer las necesidades antes mencionadas se comenzaron a diseñar instalaciones 
que permitieran dar confort para que la gente se desempeñara adecuadamente y que a su vez se 
ahorrará energía eléctricay también brindar eficaz seguridad, esto con la finalidad de que 
personas ajenas a la empresa tengan acceso a ellas así como llevar un mejor control de personal. 
En una empresa como lo es el complejo de oficinas al que se encuentra enfocado el 
proyecto lo anterior puede realizarse de manera óptima y eficiente con poca tecnología y con un 
costo no tan elevado como si se concibiera con tecnología avanzada. 
Con dispositivos sencillos y una programación no tan compleja puede llevarse a cabo un 
control eficaz en los aspectos de seguridad, ahorro de energía y confort de un edificio que no 
requiere necesidades tecnológicas muy vanguardistas. 
Aunado a esto se busca que este control se encuentre totalmente integrado y sea de una 
fácil visualización y flexibilidad, ya que de acuerdo al aumento de necesidades del edificio este 
pueda ser fácil de actualizarse y sin implicar un reemplazo completo de equipo y por lo tanto mayor 
coste. 
 
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Capitulo 1.- Síntesis Teórica. 
 
1.1 - Automatización. 
 
Automatización, sistema de fabricación diseñado con el fin de usar la capacidad de las 
máquinas para llevar a cabo determinadas tareas anteriormente efectuadas por seres humanos, y 
para controlar la secuencia de las operaciones sin intervención humana. El término automatización 
también se ha utilizado para describir sistemas no destinados a la fabricación en los que los 
dispositivos programados o automáticos pueden funcionar de forma independiente o semi-
independiente del control humano. En comunicaciones, aviación y astronáutica, dispositivos como 
los equipos automáticos de conmutación telefónica, los pilotos automáticos y los sistemas 
automatizados de guía y control se utilizan para efectuar diversas tareas con más rapidez o mejor 
de lo que podrían hacerlo un ser humano. En la figura 1 se representa la conjugación de diversas 
tecnologías dentro de la automatización. 
 
Figura 1. La automatización: una convergencia de tecnologías. 
La automatización se clasifica en distintos niveles desde el más simple hasta el más 
avanzado como se explica a continuación. 
[Automatización para la administración de energía, control de acceso, vigilancia, 
incendio, intrusión y clima del complejo de oficinas.] 
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Nivel 1.- Manual. Surgió simultáneamente con los primeros procesos industriales con un 
papel ponderante por medio de operadores, quienes se encargaban de realizar las operaciones a 
través de los actuadores (válvulas, interruptores, equipos de medición, etc.) 
Nivel 2.- Nivel Clásico. Tuvo un auge con el desarrollo de la tecnología digital, sensores en 
línea, comunicaciones digitales. Aparece el PLC, se implementan algoritmos de control como el 
PID. 
Nivel 3.- Nivel Avanzado. Desarrollo de las comunicaciones, se mejoran las interfaces 
graficas con el usuario, se reducen costos, lo que posibilito la implementación de sistemas de 
control distribuidos (DCS) y sistemas de adquisición de datos y control supervisados (SCADA). 
Nivel 4.- Jerárquico o Gerencial. Con el desarrollo de sistemas de computo cada vez mas 
potentes y con mayor capacidad de soporte de datos se posibilito la operación del proceso en 
forma interrelacionada con información proveniente de sectores diversos de la empresa, 
permitiendo integrar datos provenientes de los sectores de producción, administrativo, de 
mantenimiento, etc. Logrando tener sistemas de control avanzado, control estadístico, control 
estadístico de procesos, bases de datos, sistemas expertos y de inteligencia artificial, etc. 
Nivel 5.- Automatización Total. Prácticamente no existe hoy en día (Excepto posiblemente 
para aplicaciones o emprendimientos de poca envergadura), sin embargo la tendencia es alcanzar 
el máximo grado de automatización con sistemas informáticos integrados, mínima intervención 
humana, control y decisión a cargo del sistema. 
 
Es así que para procurar ser eficaces en el desarrollo de proyectos viables de 
automatización, la experiencia industrial señala algunos tópicos metódicos interesantes: 
 Observar y conocer disponibilidad y tendencias –estado del arte– de la automatización en 
máquinas y procesos. 
 Procurar un enfoque abierto y creativo frente a varias alternativas de automatización. 
 Mirada retrospectiva de cómo actuaría el ser humano u otros organismos en determinadas 
rutinas de acción. 
 Aplicar una estrategia integrada. 
Ventajas de la automatización. 
Entre la gran infinidad de beneficios que proporciona hoy en día un proceso automatizado 
entre las que más destacan se encuentran: 
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 Reduce los gastos de mano de obra directos en un porcentaje más o menos alto según el 
grado de automatización. 
 
 Ya que los productos son más competitivos, aumentan los beneficios, es decir, si se 
reducen costos es posible fabricar mas barato y por lo tanto aumentar las ventas. 
 
 Aumenta la capacidad de producción de la instalación utilizando las mismas máquinas y los 
trabajadores. 
 
 Aumenta la calidad de producción ya que las máquinas automáticas son mas precisas. 
 
 Mejora el control de la producción ya que es posible introducir sistemas automáticos de 
verificación. 
 Permite programar la producción. 
 
 A mediano y a largo plazo y gracias a la constancia y a la uniformidad de la producción se 
garantizan plazos de entrega más fiables. 
 
 Se reducen las incidencias laborales puesto que las máquinas automáticas realizan todo 
tipos de trabajos perjudiciales para el hombre. 
 
Principales sistemas incorporados al control automatizado. 
 
 Sistemas de climatización. 
 Iluminación. 
 Sistema de suministro de energia. 
 Ascensores y montacargas. 
 Control de accesos locales y remotos. 
 Circuitos cerrados de TV. 
 Sistemas antirrobo, seguridad perimetral. 
 Rutinas de deteccion de incendio. 
 Activacion de sistemas de extinción de incendios. 
 Administracion de instalaciones sanitarias. 
 Administracion de instalaciones hidraulicas. 
 Administracion de instalaciones electricas. 
 Seguridad informática. 
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1.2.- Edificios Inteligentes: Concepto y Tipología. 
 
Un edificio inteligente es aquella edificación equipada con cableado estructurado para 
permitir a sus ocupantes controlar remotamente o programar una serie de dispositivos 
automatizados por medio de un solo comando, es decir que un solo botón pueda realizar varias 
tareas a la vez. En la figura 2 se representa un ejemplo de un edificio inteligente en México. 
 
Figura 2. Edificio Inteligente. 
Se puede decir que un edificio es "inteligente", si el concepto de flexibilidad es integrado 
desde su diseño, tiene bajos costos de operación y mantenimiento, incrementa la productividad de 
sus ocupantes, estimulada está por un ambiente de trabajo ergonómico, confortable y seguro, 
tomando en cuenta de manera importante el entorno ecológico.El término inteligente es muy amplio y se puede referir a muchos otros aspectos del 
edificio, como la interacción con el usuario (ambiente inteligente) y la interacción con el medio 
ambiente (edificio sostenible e inteligente), etc. 
Por lo tanto, un edificio inteligente debe ser un edificio que presente alguna característica 
que se pueda considerar como inteligente, como por ejemplo: el manejo inteligente de la 
información, la integración con el medio ambiente, la facilidad de interaccionar con los habitantes y 
anticiparse a sus necesidades, etc. 
 Inteligencia Artificial. Para que un edificio pueda considerarse inteligente, 
no sólo ha de incorporar elementos o sistemas basados en las nuevas tecnologías de la 
información y de la comunicación, sino que debe utilizarlos de forma inteligente para 
optimizar el control y el mantenimiento del edificio. Esta inteligencia se refiere a la 
simulación de comportamientos inteligentes mediante técnicas de inteligencia artificial, 
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como por ejemplo, los sistemas expertos, redes neuronales, algoritmos evolutivos, etc., 
que permite que el sistema inmótico o domótico pueda responder automáticamente y de 
una forma óptima ante diferentes situaciones diarias sin la necesidad de una orden directa 
del usuario. 
 
 Ambiente Inteligente. Aunque este nuevo concepto se podría integrar 
dentro de la inteligencia artificial, se ha diferenciado debido a sus características 
particulares. El ambiente inteligente está formado por una concentración de nuevos 
conceptos, como la computación ubicua, la computación móvil o sin cables, el 
reconocimiento y adaptación de usuarios, las interfaces de usuario y de la información 
multimodales, etc. Un ambiente inteligente es un entorno donde los usuarios interactúan de 
forma transparente con multitud de dispositivos conectados entre sí, en un sentido 
sociológico de realización de tareas. Por otro lado la computación ubicua permite este 
ambiente inteligente mediante una tecnología de cálculo y comunicación integrada con el 
usuario. Este concepto de ambiente inteligente está relacionado con la idea de sociedad de 
la información donde se facilita el uso eficiente de los servicios y las interacciones 
naturales con el ser humano. 
 
 Medio Ambiente. La conservación del medio ambiente es un aspecto muy 
de actualidad que también se empieza a tener en cuenta en la construcción de los 
edificios. Tanto es así que también se ha empezado a denominar edificios inteligentes a 
aquellos que integran tanto su exterior como su interior a su medio ambiente para producir 
el mínimo impacto y aprovechar todos los sistemas pasivos de climatización, ventilación e 
iluminación de forma natural y/o complementarlos con sistemas electromecánicos 
eficientes. Este tipo de edificios inteligentes desde un punto de vista medio ambiental se 
han denominado edificios ecológicos, edificios sostenibles, etc. 
 
Hay que diferenciar claramente entre edificios inteligentes y domótica e inmótica, ya que 
tienden a utilizarse indistintamente. Los términos domótica e inmótica pueden incluirse dentro de 
edificios inteligentes, pero estos pueden además tener en cuenta más factores además de la 
automatización del edificio, como la ecología, la inteligencia artificial, la computación ubicua, etc. 
En cambio, los edificios que sólo poseen instalaciones como climatización, seguridad, ascensores, 
etc. no son inteligentes sino sólo automatizados. 
El vicepresidente del Sector Constructivo del Instituto Mexicano del Edificio Inteligente 
(IMEI), Ingeniero Guillermo Casar Marcos, menciona que en México tal organismo ha establecido 
los lineamientos básicos y las normatividades necesarias que debe cumplir la construcción de un 
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inmueble de este género. En nuestro país hay ocho edificios que el IMEI ha calificado como 
inteligentes, entre los que se encuentra el World Trade Center Ciudad de México. 
1.2.1.- Características. 
 
El IMEI establece que un edificio inteligente debe cumplir con 5 puntos de igual 
importancia: 
1. Máxima Economía.- Eficiencia en el uso de energéticos. 
 
2. Máxima Flexibilidad.- Adaptabilidad a un bajo costo a los continuos 
cambios tecnológicos requeridos por sus ocupantes y su entorno. 
 
3. Máxima seguridad entorno-usuario-patrimonio.- Capacidad de proveer un 
entorno ecológico interior y exterior respectivamente habitable y sustentable, altamente 
seguro que maximice la eficiencia en el trabajo a los niveles óptimos de confort de sus 
ocupantes. 
 
4. Máxima automatización de la actividad.- Eficazmente comunicativo en su 
operación y mantenimiento. 
 
5. Máxima predicción y prevención (Refaccionamiento virtual).- Operación y 
mantenimiento bajo estrictos métodos de optimización. 
 
Un reciente reporte de la Asociación Internacional de administradores y operadores de 
edificios (BOMA) y El Instituto de Tierras Urbanas (ULI) enlistaron las 13 características de edificios 
inteligentes en un reciente estudio de la oficina de arrendatarios: 
1. Un edificio Inteligente debe contar con las facilidades de una red de Fibra óptica. 
2. Integración de cableados para acceso de Internet. 
3. Integración de cableados estructurados para redes de alta …..velocidad. 
4. Conectividad para servicios LAN y WAN. 
5. Facilidades para enlaces satelitales. 
6. Servicios ISDN. 
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7. Fuentes de energía redundantes. 
8. Canalización propia para los cableados de energía, voz y datos. 
9. Alta tecnología y sistemas eficientes de HVAC. 
10. Sistemas de Iluminación de encendido/apagado con sensores. 
11. Elevadores inteligentes que agrupen pasajeros por la designación de piso. 
12. Sensor automáticos instalados en sanitarios y lavamanos. 
13. Que cuente con un directorio del edificio computarizado e interactivo. 
Aspectos que integran un edificio inteligente, estos se muestran en las tablas 1, 2, 3, 4 y 5. 
 Flexibilidad del edificio. 
 Integración de servicios. 
 Áreas de Automatización del edificio 
 Áreas de Automatización de la actividad. 
 Diseño del edificio. 
 
Tabla 1. Flexibilidad del edificio 
Estructura. Servicios. Acabados. Mobiliario. 
 
Tabla 2. Integración de Servicios. 
Área de 
automatización 
del edificio 
Área de 
automatización 
de la actividad 
Área de 
telecomunicaciones 
Área de 
planificación 
ambiental 
Servicios 
compartidos 
 
Tabla 3. Áreas de Automatización del edificio. 
Sistema de monitoreo y control Sistema integral de seguridad Ahorro de energía y agua 
 
 
Tabla 4. Áreas de Automatización de la actividad. 
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Acceso a 
servicios 
telefónicos 
avanzados. 
Integración de 
redes de área 
local 
Estaciones de 
trabajo 
integradas.Procesadores de 
texto, datos, 
gráficos, etc. 
Integración de 
plotters, lasers, 
etc. 
 
Tabla 5. Diseño y Planificación. 
Posibilidad de 
zonificar el aire e 
iluminación 
Planificación y 
distribución de los 
espacios 
Ergonomía en los 
puestos de trabajo 
Creación de ambiente 
seguro. 
 
Planificación de un edificio inteligente 
1. Determine las necesidades de su empresa. 
2. Integre el mejor grupo de consultores. 
3. Optimice la planeación del proyecto. 
4. Diseñe en función del terreno. 
5. Integre tecnología de punta. 
6. Planeé el periodo de pruebas del edificio. 
7. Comprométase a operar eficazmente. 
8. Capacite profesionalmente a su personal. 
 Realice estudios después de la ocupación. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1.2.2.- Aspecto Estructural. 
Es el análisis y evaluación de todas las condicionantes de la ubicación del área o las áreas 
donde se desarrollará el proyecto y la edificación, en la Figura 3 se muestra la estructura de un 
edificio inteligente. 
 
Figura 3. Estructura Edificio Inteligente. 
Tipos de Edificación. 
En general se pueden distinguir dos tipos de edificaciones dependiendo de si el edificio 
esta orientado a vivienda o a servicios. 
Los edificios orientados para vivienda o edificios residenciales, donde las aplicaciones 
están mas orientados al confort y seguridad, y los grandes edificios o edificios no residenciales, 
donde los servicios están más orientados al ahorro energético y a mejorar el ambiente de trabajo. 
Edificios No Residenciales. 
Los edificios de tipo no residencial se clasifican según su objetivo o utilización específica, 
pudiendo ser concebidos para varios fines (por ejemplo, un edificio que combine los aspectos 
residencial, hotelero y de oficinas). De esta forma se pueden diferenciar los siguientes tipos de 
edificios. 
 Hoteles, hostales, albergues y edificios similares. 
o Inmuebles para oficinas y edificios dedicados para el comercio.al por mayor y al 
por menor. 
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 Edificios para transporte y comunicaciones. 
 Edificios industriales, almacenes y para explotaciones agrarias. 
 Edificios de uso cultural, recreativo, educativo o sanitario. 
 Monumentos declarados de interés artístico o histórico. 
 Otros edificios no comprendidos en otras partidas. 
Algunos aspectos importantes a tomar en cuenta son los siguientes: 
 Análisis y evaluación de todas las condicionantes de la ubicación del área donde 
se desarrollará el proyecto y la construcción. 
 Colindancia. 
 Topografía y características del área o terreno. 
 Tipo de suelo, capacidad de carga. 
 Infraestructura existente, agua, luz, teléfono, pavimento, banquetas y otros. 
 Orientación y asoleamiento. 
 Investigación y evaluación del contenido de la edificación. 
 Investigación del contenido, espacios, necesidades, etc., de los ocupantes. 
 Elaboración del programa arquitectónico. 
 Análisis y evaluación de sistemas y procedimientos constructivos. 
 Materiales y sistemas constructivos de vanguardia. 
 Sistemas contractivos prácticos, limpios, dinámicos. 
 Sistemas con materiales para aislamientos térmicos. 
 Sistemas con materiales que reduzcan tiempos y costos. 
 Acciones programadas para efectos determinados. 
 Iluminación externa e interna (horario programado), configuración de luces, audio y 
video. 
 Aire acondicionado (horario programado). 
 Equipo hidroneumático y sistema de riego (horario programado). 
 Sistema de voz, datos, seguridad, circuito cerrado, control de acceso, alarma, etc. 
 Sistema de control para el funcionamiento de electrodomésticos. 
Los niveles de una arquitectura "inteligente" son: 
a) El Nivel Físico donde se tienen todos los dispositivos, tales como: sensores de 
temperatura, humedad, detectores de fuego y sismos; alarmas, controles de acceso, lámparas; 
además de los aparatos de automatización de oficinas y todos los elementos electrónicos, 
conectados a una red interna de comunicaciones del edificio. 
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b) Un Sistema de Monitores que verifica el buen funcionamiento, almacenando información 
en una base de datos, misma que se utiliza posteriormente para generar reportes. 
c) Un Sistema Evaluativo que analiza la Información proveniente del monitoreo, y con base 
en la cual, toma las decisiones pertinentes, ordenando ciertas acciones en caso necesario. 
d) La Unidad de Control Inteligente, cuya misión es supervisar y decidir el sentido del 
funcionamiento de las instalaciones del edificio. En este nivel, se pueden aplicar las técnicas de 
Inteligencia Artificial. Mediante esta unidad, es posible ofrecer al usuario, control total de los 
dispositivos y generar sugerencias sobre cómo resolver las problemáticas. Tales propuestas 
pueden ser producidas por Sistemas Expertos u otros Sistemas Inteligentes. 
 
1.2.3 Situación Económica. 
 
La demanda de espacios corporativos para los diversos sectores de negocios continúa en 
crecimiento, en especial la de los edificios inteligentes, también llamados domóticos o 
automatizados. En la Ciudad de México la ocupación de estos inmuebles, respecto al total de 
áreas para oficinas, pasó de 40% en 1997 a 53% en 2006, una tendencia que se prevé se 
extenderá a otras ciudades de la República. 
 
Los edificios inteligentes son edificaciones tecnológicamente avanzadas que maximizan la 
funcionalidad y eficiencia en favor de los ocupantes a través de la optimización de la estructura, 
sistemas, servicios y administración. 
 
Aunque existen diferentes grados de inteligencia, generalmente cuentan con dispositivos 
de última generación, avanzados sistemas de protección contra siniestros e intrusiones, y sistemas 
de monitoreo que vigilan el estado de las instalaciones eléctricas, hidrosanitarias, suministros de 
gas, elevadores, escaleras eléctricas, etcétera. 
 
Si bien en cierto que la complejidad tecnológica de estos inmuebles genera costos de 
manutención más elevados que el resto de las edificaciones, especialistas en el mercado de 
bienes raíces calculan que la inversión de su construcción o adquisición se recupera al cabo de 
dos años de funcionamiento, debido al ahorro energético, la reducción de costos de mantenimiento 
y la mejora sustancial para su gestión. 
 
El auge de estas modernas edificaciones ha abierto nuevas oportunidades de negocio 
tanto para las constructoras, como para los proveedores de sistemas y servicios, que han 
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comenzado a implementar sistemas integrales de automatización en edificios corporativos y 
sistemas de menor escala para casas y edificios residenciales. 
Para realizar un análisis económico acerca del edificio se tienen que tomar en cuenta los 
siguientes aspectos. 
 AnálisisEconómico. 
 Factores cuantificables, para casas y edificios inteligentes. 
 Factores no cuantificables en edificios de aplicación de tecnologías inteligentes. 
 La sobrevaloración inmobiliaria, la amortización de la inversión inicial, en base a 
consumos. 
 
Areas de aplicación. 
 
 Viviendas. 
 Hoteles. 
 Oficinas. 
 Salas de exposiciones. 
 Hospitales. 
 Bancos. 
 Supermercados y shoppings. 
 
Estudio Económico de los Edificios Inteligentes. 
 
Puntos fundamentales. 
 
 El aumento del costo. 
 El aumento de la productividad. 
 La elección de un inmueble inteligente es una decisión.estratégica de una dirección 
general que apuesta al futuro. 
 
Factores cuantificables. 
 
Ventajas que se pueden valorar de manera concreta y analizarlos a lo largo de la vida útil 
del edificio que incorpora estos conceptos. La gestión energética, los consumos y la gestión de 
mantenimiento. 
 
 
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Factores no cuantificables. 
 
Prestaciones proporcionadas por los edificios inteligentes que constituyen factores no 
dimensionales, pero necesarios para la evolución de la rentabilidad. 
Destino de la parte mas importante de energía que consume un edificio de oficinas. 
1. Iluminación: 47%. 
2. Refrigeración: 15%. 
3. Ventilación: 15%. 
4. Calefacción: 9%. 
5. Equipamiento de oficinas: 8%. 
6. Ascensores: 4%. 
7. Varios: 2%. 
 
Niveles de búsqueda de la reducción de los costes de energía. 
 
Nivel 1: Cumplimiento de normativas básicas de acondicionamiento. 
 
Nivel 2: Selección del sistema de climatización. 
 
Nivel 3: Selección del sistema de iluminación. 
 
Nivel.4: Estrategias inherentes a cada edificio: orientación, soleamiento, 
protecciones, etc. 
 
Factores de diseño que influyen en el ahorro energético. 
 
 Aislamiento de los cerramientos. 
 Superficie acristalada. 
 Selección de sistemas y equipos de climatización. 
 Iluminación más eficaz (equipos bajo consumo). 
 Fuentes de energía (cogeneración). 
 Posición del edificio en el entorno. 
 
Características de un sistema con A.E. (Ahorro Energético) incorporado. 
 
 Control de consumo de energía eléctrica. 
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 Desconexión cíclica de cargas. 
 Desconexión de cargas en función del pico de demanda. 
 Pre-enfriamiento matinal. 
 Arranque-parada a horario fijo. 
 Arranque-parada en función del calendario. 
 Arranque-parada en función de condiciones ambientales. 
 Arranque escalonado (líneas de ventanas). 
 Desvío de consumos a horas de tarifa reducida. 
 
La incorporación de conceptos de inteligencia al edificio, a lo largo de su vida útil, permite: 
 Reducción de costos de reconfiguración en un 50 %. 
 
 Reducción de costos de energía y mantenimiento en un 50 %. 
 Incremento de la productividad del personal en un 5 %. 
 
Valoración del incremento del coste en la construcción de un edificio inteligente respecto a 
uno convencional. 
 
 Según IBI (usa) Instituto de edificios inteligentes. 
 
 Sobrecosto: Intervalo entre 2 y 15%. 
 Sobrecosto: 30 a 100 dólares más por m
2
. 
 Costo global de la construcción: 5 al 10% más. 
 
 Según consultora inglesa. 
 
 Sobrecosto: intervalo entre 8 y 10%. 
 1 al 1,5% de ahorro anual de mantenimiento respecto al costo del 
edificio. 
 
Valoración en el ahorro energético. 
 
 Reducción del 17,5% en los costos energéticos, gracias al uso de un 
sistema de gestión. 
 Ahorro del 60% en iluminación. 
 Ahorro medio del 20% en sistemas de climatización. 
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Aspectos económicos influyentes en la gestión de mantenimiento. 
 
 Factores cuantificables 
 Permite conocer la reducción de gastos constantes de .mantenimiento. 
 Disminución de gastos de nuevos equipos. 
 Disminución de renovación de materiales. 
 Mejora en la productividad. 
 Mantenimiento predictivo y preventivo. 
 Detección rápida de averías, que evitarán su propagación en cadena 
(bombas, compresores, ascensores, etc.). 
 
Factores no cuantificables 
 
 Imagen corporativa. 
 Diseño interior de un ambiente altamente tecnificado. 
 Atención del personal capacitado. 
 Productividad de los servicios y aplicaciones disponibles. 
 Seguridad (patrimonial y personal). 
 Menor costo de adaptación a las necesidades del usuario. 
 Adaptabilidad frente a cambios tecnológicos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1.3.- Sistema de Comunicaciones. 
 
Actualmente en los procesos de manufactura, el desarrollo tecnológico y la automatización 
desempeñan un papel importante. La necesidad actual de las empresas por elevar su eficiencia 
productiva y facilitar el desarrollo de la ingeniería a distancia, han exigido la aplicación de los buses 
de campo como una solución de comunicación a nivel industrial, para satisfacer las nuevas 
exigencias de flujo de información entre los diferentes niveles de un proceso automatizado. 
La evolución de los sistemas de comunicación permite ilustrar una dependencia de nuestra 
sociedad del flujo de información oportuno, exacto y eficiente. 
La investigación en el campo de la Informática Industrial ha tenido gran desarrollo en el 
entorno académico, orientado hacia tres áreas de trabajo, como son: la implementación de 
protocolos de comunicación en Hardware embebido, el desarrollo y adaptación de nuevas 
interfaces de comunicación basadas en protocolos comerciales y el diseño de nuevos sistemas y 
protocolos de comunicación con propósitos específicos. 
 Actualmente en los entornos industriales se aplica una distribución jerárquica para la 
interconexión de dispositivos, a través de diferentes soluciones de comunicación; dicha distribución 
define una serie de niveles caracterizados según prestaciones funcionales como la velocidad de 
transferencia, el grado de protección, el tipo de datos transmitidos, el volumen y el uso de los 
mismos. 
En la actualidad existen en el mercado un gran número de soluciones; en la figura 4 se 
muestra un gráfica comparativa, cualificando características como la complejidad estructural, 
volumen de datos, funcionalidad y costo. 
 
Figura 4. Grafica comparativa de buses de campo. 
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1.3.1.- Protocolos. 
 
Los protocolos son reglas de comunicación que permiten el flujo de información entre 
computadoras distintas que manejan lenguajes distintos, por ejemplo, dos computadores 
conectados en la misma red pero con protocolos diferentes no podrían comunicarse jamás, para 
ello,es necesario que ambas "hablen" el mismo idioma, por tal sentido se han creado diversos 
protocolos que permiten conectar diferentes equipos entre si. A continuación se enlistan los 
principales protocolos industriales. 
Tipos Protocolos Comunicaciones Industriales. 
ASi: El bus ASi (Actuator-Sensor interface) nació en 1990 como un intento de eliminar el 
cableado existente entre los sensores y actuadores binarios (todo-nada) con la característica 
añadida de proporcionar la tensión de alimentación sobre el mismo cable (hasta 8A). 
Posteriormente el bus ha evolucionado para comunicarse con elementos inteligentes y poder 
transmitir datos y parámetros además de las señales binarias. El bus ASi es uno de los 
considerados más sencillos y con menos prestaciones, por lo que se emplea a nivel de campo en 
la parte mas baja de la pirámide de automatización. Es un sistema abierto definido por el estándar 
europeo EN50295y el estándar IEC 62026-2 
CAN Bus: El protocolo CAN es un estándar que viene descrito en el estándar ISO 11898. 
Esta basado en el principio “productor/consumidor” donde cada equipo esta siempre a la escucha y 
las transmisiones se realizan bajo el control de un equipo especial (el arbitro del bus). Las 
peticiones de información se construyen de acuerdo a una tabla de órdenes que contiene 
identificadores de variables. Al decodificar el nombre de variable asociado a la información que 
produce, un dispositivo transmite los valores actuales correspondientes. Esta información es 
consumida por todos los receptores que identifican a la variable, este modo de funcionamiento 
garantiza que todos los dispositivos consumidores actualicen su información del proceso de forma 
simultánea. Es un protocolo de bajo nivel por lo cual necesita de un protocolo de nivel superior 
para enlazar con las aplicaciones. 
CANopen: Facilita el acceso a redes CAN dado que simplifica su empleo puesto que no es 
necesario controlar detalles tales como la temporización , control a nivel de bits, etc. Cuenta con 
especificaciones con diferentes perfiles predefinidos para dispositivos y entornos para aplicaciones 
industriales especificas. Al tratarse de un protocolo estándar permite compatibilizar muchos 
sistemas hardware. 
LONworks: Este se referencia al nombre del bus pero siempre se utiliza en conjunto con 
un protocolo llamado LONtalk. LONtalk consiste en una serie de protocolos que permiten la 
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comunicación inteligente entre los dispositivos de la red. Este protocolo ha sido incluido en el 
estándar ANSI/EIA 709.1. LONworks (Local Operating Networks) emplea como concepto básico 
para definir su red como una “red de control” en contraste con las “redes de datos” que 
tradicionalmente se conocen. Su comunicación entre los nodos puede hacerse mediante control 
distribuido de igual a igual (peer to peer) o bien maestro/esclavo. 
Fieldbus: Constituye un subconjunto del estándar IEC/ISA (IEC61158 e ISA s50.02. 
Agrupa las asociaciones WORLDFIP e ISP. Su principal objetivo es la sustitución del cableado 
asociado a los elementos aislados tales como aquellos dispositivos funcionando con tecnología 4-
20 mA por un bus capaz de proporcionar una compatibilidad con ellos mediante la inclusión en el 
dispositivo de un pequeño interfaz. 
MODbus: Es uno de los protocolos mas veteranos, apareció en 1979 para transmitir y 
recibir datos de control entre los controladores y los sensores a través del puerto RS-232, con un 
alcance máximo de 350m. Funciona mediante el sistema maestro/esclavo y posee dos modos 
esenciales de funcionamiento, modo ASCII enviando dos caracteres (2 bytes) para cada mensaje y 
modo RTU donde se envían 4 caracteres hexadecimales (4 bits cada uno) para cada mensaje. 
Existe la versión MODbus plus donde se emplea el puerto RS485. 
Profibus: Process Field Bus especifica las características técnicas y funcionales de un 
sistema basado en un bus de campo serie en el que controladores digitales descentralizados 
pueden ser conectados entre si desde nivel de campo al nivel de control. Se distinguen dos tipos 
de dispositivos: dispositivos maestros y dispositivos esclavos. Es el estándar europeo en 
tecnología de buses, se encuentra jerárquicamente por encima de ASI y BITBUS, trabaja según 
procedimiento híbrido token passing, dispone de 31 participantes hasta un máximo de 127. Su 
paquete puede transmitir un máximo de 246 Bytes, y el ciclo para 31participantes es de 
aproximadamente 90 ms. Alcanza una distancia de hasta 22300 m. 
 
DeviceNet: Está orientado a los niveles de automatización medio-bajo, es decir, dentro de 
la pirámide de automatización se encuentra en el nivel de planta y en algunos casos en el nivel de 
célula. Fue diseñado por Allen-Bradley en 1994 aunque actualmente es un sistema abierto. Como 
ventajas principales se puede resaltar su bajo costo, empleo eficiente del ancho de banda y la 
posibilidad de incorporar la tensión de alimentación (24 VCD) en el mismo cable de bus. Una de 
sus características particulares es la existencia de múltiples formatos de mensajes, lo que permite 
al bus operar de un modo u otro dependiendo del tipo de mensajes. 
OPC: OLE for Process Control es un estándar de comunicación en el campo del control y 
supervisión de procesos. Este estándar permite que diferentes fuentes de datos envíen datos a un 
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mismo servidor OPC, al que a su vez podrán conectarse diferentes programas compatibles con 
dicho estándar. De este modo se elimina la necesidad de que todos los programas cuenten con 
drivers para dialogar con múltiples fuentes de datos, basta que tengan un driver OPC. 
En realidad OPC es un conjunto de protocolos. Este estándar está siendo mantenido por la 
Fundación OPC. 
ControlNet: Es una red de control en tiempo real que nos provee al mismo tiempo una alta 
velocidad de transporte de mensajes y datos (5 Mb/s) así como el poder subir o bajar 
(upload/download) programas y configuraciones de datos. Aloja múltiples controladores para el 
control de entradas y salidas en el mismo hilo. Reduce el tráfico en la red e incrementa el 
rendimiento del sistema. 
JBUS: En el sector del control de procesos (GTP), Merlin Gerin/April ha desarrollado, en 
los años 1984-85 el JBUS para los enlaces entre autómatas. JBUS es un subconjunto del estándar 
MODBUS. Puede utilizar cuatro modos de emisión, correspondientes a los enlaces punto a punto a 
saber: 
 bucle de corriente 
 RS232-C 
 RS422-A 
 RS485. 
 
Ethernet Industrial: La aceptación mundial de Ethernet en los entornos industriales y de 
oficina ha generado el deseo de expandir su aplicación a la planta. Es posible que con los avances 
de Ethernet y la emergente tecnología Fast Ethernet se pueda aplicar también al manejo de 
aplicaciones críticas de control, actualmente implementadas con otras redes específicamente 
industriales existentes, como las que aquí se mencionan. 
Principios de operación de Ethernet 
Cada dispositivo equipado con Ethernet opera en forma independiente del resto de los 
dispositivos de la red, las redes Ethernet no hacen uso de un dispositivo central de control. Todos 
los dispositivos son conectados a un canal de comunicaciones de señales compartidas. 
Las señales Ethernet son transmitidas en serie, se transmite un bit a la vez. Las 
transmisiones se realizana través del canal de señales compartidas donde todos los dispositivos 
conectados pueden escuchar la transmisión. 
http://es.wikipedia.org/wiki/Drivers
http://es.wikipedia.org/wiki/Protocolos
http://www.opcfoundation.org/
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Antes de comenzar una transmisión, un dispositivo escucha el canal de transmisión para 
ver si se encuentra libre de transmisiones. Si el canal se encuentra libre, el dispositivo puede 
transmitir sus datos en la forma de una trama Ethernet. 
Después de que es transmitida una trama, todos los dispositivos de la red compiten por la 
siguiente oportunidad de transmitir una trama. La disputa por la oportunidad de transmitir entre los 
dispositivos es pareja, para asegurar que el acceso al canal de comunicaciones sea justo, ningún 
dispositivo puede bloquear a otros dispositivos. 
El acceso al canal de comunicaciones compartido es determinado por la subcapa MAC. 
Este control de acceso al medio es conocido como CSMA/CS. 
Direccionamiento. 
Los campos de direcciones en una trama Ethernet llevan direcciones de 48 bits, tanto para 
la dirección de destino como la de origen. El estándar IEEE administra parte del campo de las 
direcciones mediante el control de la asignación un identificador de 24 bits conocido como OUI 
(Organizationally Unique Identifier, identificador único de organización). 
A cada organización que desee construir interfaces de red (NIC) Ethernet, se le asigna un 
OUI de 24 bits único, el cual es utilizado como los primeros 24 bits de la dirección de 48 bits del 
NIC. La dirección de 48 bits es referida como dirección física, dirección de hardware, o dirección 
MAC. 
El uso de direcciones únicas preasignadas, simplifica el montaje y crecimiento de una red 
Ethernet. 
La topología lógica de una red determina como las señales son transferidas en la red. La 
topología lógica de una red Ethernet provee un único canal de comunicaciones que transporta 
señales de todos los dispositivos conectados. Esta topología lógica puede ser diferente de la 
topología física o de la disposición real del medio. Por ejemplo, si los segmentos del medio de una 
red Ethernet se encuentran conectados físicamente siguiendo una topología estrella, la topología 
lógica continua siendo la de un único canal de comunicaciones que transporta señales de todos los 
dispositivos conectados. 
Múltiples segmentos Ethernet pueden ser interconectados utilizando repetidores para 
formar una red LAN más grande. Cada segmento de medio es parte del sistema de señales 
completo. Este sistema de segmentos interconectados nunca es conectado en forma de bucle, es 
decir, cada segmento debe tener dos extremos como se muestra en la figura 5. 
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Figura 5. Topología lógica de una red Ethernet. 
La señal generada por un dispositivo es puesta en el segmento de medio al cual esta 
conectado. La señal es repetida en todos los otros segmentos conectados de forma que sea 
escuchada por todos las demás estaciones. Sin importar cual sea la topología física, solo existe un 
canal de señales para entregar tramas a través de todos los segmentos a todos los dispositivos 
conectados. 
Tiempo de señales. 
Para que el método de control de acceso al medio funcione correctamente, todas las 
interfaces de red Ethernet deben poder responder a las señales dentro de una cantidad de tiempo 
especificada. El tiempo de la señal está basado en la cantidad de tiempo que le toma a una señal ir 
de un extremo de la red al otro y regresar (Round Trip Time). 
El límite del Round Trip Time debe alcanzar a pesar de que combinación de segmento de 
medio se utilicen en la construcción de la red. Las pautas de configuración proveen las reglas para 
la combinación de segmentos con repetidores de forma que el tiempo de las señales se mantenga. 
Si estas reglas no son seguidas, las estaciones podrían no llegar a escuchar las transmisiones a 
tiempo y las señales de estas estaciones pondrían interferirse entre si, causando colisiones tardías 
y congestionamiento en la red. 
Los segmentos del medio deben ser construidos de acuerdo a las pautas de configuración 
para el tipo de medio elegido y la velocidad de transmisión de la red (las redes de mayor velocidad 
exigen un tamaño de red de menor). Las redes locales Ethernet construidas por múltiples tipos de 
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medios deben ser diseñadas siguiendo las pautas para configuraciones multisegmento del 
estándar Ethernet. 
Componentes de Ethernet. 
Componentes de Ethernet a 10 Mb/s. 
La especificación original IEEE 802.3 era para Ethernet a 10Mb/s sobre cable coaxial 
grueso. Hoy en día hay cuatro tipos de Ethernet operando a 10Mb/s, cada uno operando sobre un 
medio distinto. Estos se resumen a continuación: 
Tabla 6. Componentes de Ethernet a 10 Mb/s 
Nombre Medio 
10BASE-5 Cable coaxial grueso 
10BASE-2 Cable coaxial delgado 
10BASE-T Cable par trenzado 
10BASE-F Cable de fibra óptica 
 
Los AUI, PMA, y MDI pueden ser internos o externos al dispositivo de red. 
Equipo terminal de datos (Data Terminal Equipment, DTE). 
En el estándar IEEE, los dispositivos de red son referidos como equipos terminales de 
datos (DTE). Cada DTE conectado a la red Ethernet debe estar equipado con una interfaz de red 
(NIC) Ethernet. La NIC provee una conexión con el canal de comunicación. Esta contiene los 
componentes electrónicos y el software necesario para realizar las funciones necesarias para 
enviar una trama Ethernet a través de la red. 
Interfaz de unidad de conexión (Attachment Unit Interface, AUI). 
La AUI provee un camino tanto para señales como para la energía entre las interfaces de 
red (NIC) Ethernet y el PMA. En el estándar DIX original, este componente era llamado cable 
transceptor. 
Conexión al medio físico (Physical Medium Attachment, PMA). 
El PMA es la parte de la capa física que se encarga de el control de la transmisión, 
detección de las colisione, la recuperación de reloj y la alineación del Retardo de Propagación 
(Skew). 
Interfaz dependiente del medio (Medium Dependent Interface, MDI). 
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La MDI provee a la PMA de una conexión física y eléctrica al medio de transmisión. Por 
ejemplo, en el caso de Ethernet 10BASE-T, la MDI es un conector remodular de 8 posiciones, que 
encaja con un enchufe modular de 8 posiciones acoplado a 4 pares de cable UTP. 
Medio. 
El medio transporta las señales entre los dispositivos conectados. Pueden utilizarse cable 
coaxial delgado o grueso, cable par trenzado, o cable de fibra óptica. 
Componentes de Ethernet a 100 Mb/s. 
El incremento en diez veces la velocidad resulta en un factor de reducción de diez veces el 
tiempo que se necesita para transmitir un bit en la red. El formato de la trama,la cantidad de datos 
transportados, y el método de control de acceso al medio se mantienen sin cambios. Hay cuatro 
tipos de Ethernet operando a 100Mb/s. Estos se resumen a continuación (tabla 7): 
 
Tabla 7. Componentes de Ethernet a 100 Mb/s. 
Nombre Medio 
100BASE-T2 2-pares de UTP (Categoría 3 o superior) 
100BASE-T4 4-pares de UTP (Categoría 3 o superior) 
100BASE-TX 2-pares de cable par trenzado para datos 
(UTP o STP categoría 5 o superior ) 
100BASE-FX Cable de fibra óptica 
 
Los estándares 100BASE-TX y 100BASE-FX son referidos conjuntamente como 100BASE-
X. Estos estándares adoptan los estándares de medios físicos desarrollados por la ANSI para FDDI 
y TP-PMD. Los estándares 100BASE-T2 y 100BASE-T4 fueron desarrollados para hacer posible el 
uso de cableado UTP de menor calidad. 
Las funciones realizadas por la DTE y MDI son las mismas que para Ethernet a 10Mb/s. 
Sin embargo, las especificaciones de Fast Ethernet incluyen un mecanismo de auto-negociación. 
Esto hace posible proveer interfaces de red (NICs) de doble velocidad que pueden operar tanto en 
10 como 100Mb/s en forma automática. 
Interfaz independiente del medio (Media Independent Interface, MII). 
La MII es un conjunto de componentes electrónicos opcionales diseñados para hacer las 
diferencias en el señalamiento requeridas para diferentes medios transparente para los chips 
Ethernet que se encuentran en los NIC de los dispositivos de red. Los componentes electrónicos 
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de MII y el conector de 40 pines y cable asociados hacen posible conectar un dispositivo de red a 
cualquiera de varios tipos de medio para una mayor flexibilidad. 
Dispositivo de capa física (Physical Layer Device, PHY). 
El rol de este dispositivo es similar al del transceptor en Ethernet a 10Mb/s. Esta unidad 
puede ser interna o externa al dispositivo de red. Generalmente, es parte de la interfaz de red y el 
hub que contiene los circuitos necesarios para transmitir y recibir datos sobre el cable. 
Medio. 
Ethernet a 100 Mb/s puede utilizar cable UTP, STP, o fibra óptica (el cable coaxial no es 
soportado). 
Componentes de Ethernet a 1000 Mb/s. 
Gigabit Ethernet aumenta aún más la velocidad de transferencia hasta llegar a los 1000 Mb/s (1 
Gb/s). Utiliza el mismo formato de trama, opera en full duplex y usa los mismos métodos de control 
de flujo que las otras versiones de Ethernet. En modo half duplex, Gigabit Ethernet utiliza el mismo 
meto de acceso al medio CSMA/CD para resolver las disputas por el medio compartido. 
Hay cuatro tipos de Ethernet operando a 1Gb/s. Estos se resumen en la tabla 8. 
Tabla 8. Componentes de Ethernet a 1000 Mb/s. 
Nombre Medio 
1000BASE-SX Cable de fibra óptica multimodo (50/125 
μm o 62.5/125 μm) 
1000BASE-LX Cable de fibra óptica monomodo o 
multimodo (50/125 μm o 62.5/125 μm) 
1000BASE-CX Cable de cobre blindado especial 
1000BASE-T 4-pares Categoría 5 (o superior) de cable 
UTP 
 
Los estándares SX, LX, y CX son referidos en conjunto como 1000BASE X (IEEE 802.3z). 
Estos estándares adoptan los estándares para medios físicos desarrollados pro ANSI para fibra 
óptica. El estándar T (IEEE 802.3ab) fue desarrollado para hacer posible el uso de cableado UTP. 
Los componentes utilizados en las redes Ethernet de 1 Gb/s realizan las mismas funciones 
que en Fast Ethernet. Sin embargo, la interfaz independiente del medio (Media Independent 
Interface, MII) ahora es referida como interfaz gigabit independiente del medio (Gigabit Media 
Independent Interface, GMII). 
 
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Topologías Ethernet. 
Las redes Ethernet a menudo están formadas por múltiples segmentos individuales 
interconectados por repetidores. Los segmentos están interconectados entre si siguiendo lo que se 
denomina un patrón de árbol sin raíz. Cada segmento Ethernet es una rama individual de la red 
completa. 
Se considera sin raíz ya que los segmentos interconectados pueden crecer en cualquier 
dirección. 
Los segmentos Ethernet individuales pueden utilizar diferentes medios. Históricamente 
cada tipo de medio requiere de una disposición física de cable diferente. Actualmente la topología 
física recomendada para las instalaciones es la topología estrella como se especifica en 
ANSI/TIA/EIA-568-A. La utilización de una topología estrella ha hecho permitido limitar las 
interrupciones en la red causadas por problemas de cableado. 
Topología Bus. 
Cuando se utiliza cable coaxial delgado, la topología física de la red puede ser únicamente 
una topología bus. En este diseño, todos los dispositivos son conectados a un único tramo de 
cable. Este cable provee un camino para las señales eléctricas que es común para todos los 
dispositivos conectados y transporta todas las transmisiones entre los dispositivos. 
Un problema asociado con el diseño bus de cableado es que una falla en cualquier parte 
del cable coaxial delgado va a interrumpir el camino eléctrico. Como resultado, la operación de 
todos los dispositivos conectados será interrumpida. 
Los dispositivos conectados a un segmento de cable coaxial delgado siguen una topología 
conocida como cadena tipo margarita. En esta topología, un cable coaxial delgado conectado a un 
conector T BNC en un dispositivo es conectado a otro conector T en el siguiente dispositivo y así 
sucesivamente. Los conectores T que se encuentran en los extremos opuestos del segmento son 
terminales. 
En una topología cadena tipo margarita, si cualquier cable coaxial delgado es removido 
incorrectamente del conector T, todo el segmento queda no funcional para todos los dispositivos 
conectados. Si el conector T es removido de la interfaz de red Ethernet, el segmento continúa 
funcionando, ya que la continuidad del cable coaxial no ha sido interrumpida. 
También es posible tener segmentos punto a punto en un ambiente de cable coaxial 
delgado. Utilizando un repetidor multipuerto se puede conectar un segmento en forma directa a un 
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dispositivo. Esto limita el número de dispositivos que pueden ser afectados por el daño a un cable 
específico. 
Topología Estrella. 
Los segmentos de par trenzado y de fibra óptica son dispuestos en una topología física 
estrella. En esta topología, los dispositivos individuales son conectados a un concentrador o hub 
central, formando un segmento. Las señales de cada dispositivo conectado son enviadas al hub y 
luego difundidas a todos los otros dispositivos conectados. Este diseño permite a Ethernet operar 
lógicamente como un bus, pero físicamente el bus solo existe en el hub. 
Una topología estrella simplifica la administración de la red y la resolución de problemas ya 
que cada tramo de cable conecta solo dos dispositivos, una a cada extremo del cable. Si un 
dispositivo no puede comunicarse exitosamente con la red, puede ser movido físicamente a otra 
ubicación para establecer si la falla reside en el cableado o en el dispositivo. Este tipo de 
aislamiento es mucho más difícil en las topologías bus o cadena tipo margarita. 
 
1.3.2.- Aplicaciones.