2a EDIÇÃO Belo Horizonte-MG Automação Residencial 3

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3 2a EDIÇÃO Belo Horizonte-MG 2014 Automação Residencial 3

4 4 José Roberto Muratori e Paulo Henrique Dal Bó Produção Editorial: Copyrigth 2013 by Editora Educere Rua Comendador Gomes, 64 / Bairro Santa Terezinha CEP Belo Horizonte / MG Tel.: contato@editoraeducere.com.br 1ª Edição: Novembro de ª Edição: Julho de 2014 Editor: Cláudio Miranda Marins Revisão ortográfica: Leila Maria Rodrigues Capa, projeto gráfico e diagramação: Adriano Alves Impressão e acabamento: Gráfica Itapuã Impresso no Brasil / Printend in Brazil Todos os direitos reservados à Editora Educere Ltda. Muratori, José Roberto Dal Bó, Paulo Henrique Automação Residencial - Conceitos e Aplicações. 2a. edição Belo Horizonte: Editora Educere Ltda., pp. 16x23 cm ISBN Automação residencial: Tecnologia Domótica: Tecnologia Residências inteligentes: Tecnologia I. Título. CDD

5 Automação Residencial 7 Sumário Agradecimentos, 11 Prefácio, Introdução à automação residencial, Definição, histórico e evolução, Benefícios alcançados, Estágio atual do mercado, Teoria do ciclo de vida e adoção (para produtos e serviços de alta tecnologia), O Consumidor moderno, A construção civil inovadora, Principais sistemas residenciais, Níveis de automação, Iluminação elétrica, Iluminação natural, Tomadas comandadas, Climatização, Home Theater, Sonorização ambiente, Sensores e atuadores, Áreas de banho, Piscinas e SPAs, Aquecimento solar, Irrigação de jardim, Aspiração central, Integração de sistemas, Integração com sistemas de segurança, Central de alarme, Proteção perimetral, Sinais de emergência e de pânico, CFTV (Circuito Fechado de Televisão), Controle de acesso, Instalações elétricas residenciais convencionais, Circuito elétrico, Fase do sistema elétrico, Zona de iluminação, Exemplos de ligação de uma zona de iluminação Ligação simples, Ligação paralela (Three Way), 84

6 8 José Roberto Muratori e Paulo Henrique Dal Bó Ligação intermediária (Four Way), Exemplo de ligação de uma tomada, Vantagens e desvantagens, Instalações elétricas residenciais automatizadas, Principais obstáculos a serem vencidos, Definição de cargas automatizadas, Definição de acionamentos, Conceito de cenas ou cenários, Utilização de tomadas comandadas, Automação centralizada, Automação distribuída, Controladores autônomos (stand alone), Centrais de automação, Principais protocolos de automação, Definição de protocolo, Protocolos de automação powerline, X10, UPB (Universal Powerline Bus), HomePlug, Protocolo de automação sem fio, ZigBee, Z-Wave, UHF (Ultra-High Frequency), Protocolo de automação híbridos, CEBus (Consumer Electronics Bus), Insteon, LonWorks, KNX, Cabeamento estruturado residencial, Motivadores, Cabos pares trançados, Cabos coaxiais, Cabos de fibra óptica, Cabeamento residencial não estruturado, Cabeamento residencial estruturado, Equipamentos passivos: hardware de conexão, Equipamentos ativos: voz, dados e imagem, Conceito de manobra: Cross Connect, Centro de conectividade de sistemas, Normas técnicas, Infraestrutura para as redes sem fio, 138

7 Automação Residencial 9 8. Projeto integrado de infraestrutura, O que é um projeto integrado?, Por onde começar? Check list de Projeto, Gateways de integração, Pré-automação, Acompanhamento e validação do projeto na obra, Interfaces para Usuários, Pulsador, Keypad, Controle remoto universal, Tablet e Smartphone, Celular e SMS, Outras interfaces, Aplicações especiais de automação residencial, Monitoramento remoto, Automação em áreas comuns de condomínios residenciais, Motivadores, Elementos do sistema de supervisão e controle, Funcionalidades do sistema de supervisão e controle, Redução de custos condominiais, Benefício para as construtoras, Automação residencial e eficiência energética, Introdução, Aplicações simples, Sensores de presença, Cena Master off, Apoio elétrico do boiler (aquecimento solar), Iluminação e economia de energia, Conceito de Smart Grid, Projeções O Futuro da Automação Residencial, Perspectivas do mercado, Novas demandas, Mudanças de Paradigmas, Internet das coisas, Uma dose de futurismo, 199 Referências Bibliográficas, 200

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9 Automação Residencial Introdução à automação residencial 1.1. Definição, histórico e evolução No mercado brasileiro, a definição de Automação Residencial (AR) surgiu como herança de Home Automation utilizado no mercado americano. Isso ocorreu pelo fato de, no Brasil, os primeiros sistemas voltados para a automação de residências serem oriundos de fabricantes americanos. Na Europa, o termo mais utilizado é Domótica junção da palavra latina Domus (casa) com Robótica (controle automatizado). Uma definição bastante interessante e que agrega também a ideia de integração de sistemas residenciais pode ser resumida pela seguinte frase: É um processo que, usando diferentes soluções e equipamentos, possibilita ao usuário usufruir o máximo de qualidade de vida na sua habitação. Nos últimos anos, ocorreram inúmeros esforços por parte dos fabricantes de equipamentos, de profissionais qualificados e de associações para a difusão do conceito de automação residencial. O principal desafio sempre foi o de mostrar ao futuro usuário os benefícios dessa tecnologia e como ela pode agregar valor não só na vida cotidiana dos moradores como também na valorização do imóvel. Há cerca de dez anos, a automação residencial era vista apenas como luxo e havia uma relação instantânea com a famosa Casa dos Jetsons... Com o passar do tempo, de um modo geral, ocorreu um aculturamento com itens relacionados à tecnologia. Contudo, a missão de difundir os benefícios da automação residencial ainda não é uma tarefa fácil, principalmente para os mais céticos. Muitos daqueles conceitos de automação vistos como futuristas são hoje utilizados com naturalidade por muitas famílias brasileiras. Os sistemas estão cada vez mais acessíveis e as pessoas, no mínimo, já ouviram falar a respeito, seja por meio da mídia ou por algum amigo que já possui um sistema instalado em sua residência.

10 Automação Residencial Estágio atual do mercado O mercado de AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL no Brasil aos poucos está adquirindo características muito próximas às de mercados mais evoluídos. A incorporação de um novo profissional, intitulado Integrador de Sistemas Residenciais, define uma situação específica desse mercado: em função das diferentes tecnologias, da sua complexidade de projeto, instalação e programação, ainda não existem soluções plug-and-play, exigindo, assim, uma especialização do profissional que nele atua. No exterior, esse profissional (ou pequena empresa) recebe o nome de Systems Integrator ou ainda Electronic Systems Contractor. Sua característica notória é a de se tratar de um pequeno negócio, quando não de um profissional autônomo com equipes de instalação terceirizadas. Esse padrão é dominante uma vez que os projetos de sistemas integrados residenciais são extremamente personalizados, exigindo uma dedicação que só uma pequena equipe (e não um departamento de uma multinacional) pode dispensar ao usuário consumidor. Assim, o mercado atualmente se posiciona com os seguintes players importantes:

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12 Automação Residencial Tomadas comandadas Ao contrário das tomadas convencionais, as tomadas comandadas não ficam energizadas constantemente, ou seja, elas podem ser ligadas e desligadas por um controlador de automação de acordo com as necessidades dos moradores. A forma de tomada comandada mais utilizada em instalações automatizadas é aquela na qual a tomada é ligada a uma saída dimerizada. Dessa forma, a tomada será utilizada exclusivamente para a ligação de um abajur que irá participar de cenários de iluminação. Outra forma de utilização de tomadas comandadas é aquela na qual a tomada é ligada a uma saída liga/desliga (on/off). Dessa forma, a tomada será utilizada para a ligação de eletrodomésticos que poderá ser programado para ser ligado/desligado em horários pré-determinados. Alguns exemplos de equipamentos que são utilizados com esse tipo de tomadas comandadas são cafeteiras, aromatizadores de ambientes, pipoqueiras, fontes decorativas, etc. Figura 3 Exemplos de equipamentos ligados a tomadas comandadas.

13 44 José Roberto Muratori e Paulo Henrique Dal Bó 2.6. Home Theater Devido a sua importância como entretenimento, atualmente os Home Theaters são considerados como um ambiente ou cômodo específico dentro dos projetos arquitetônicos. Dessa forma, eles vêm agregando inúmeras funcionalidades desde o controle dos próprios equipamentos de áudio e vídeo (receivers, televisores, DVD/Blu-ray players, Media centers, etc.), passando pelo controle de telas de projeção, de lifts (elevadores) de projetores e de caixas de som retráteis até a integração total com o sistema de automação residencial para controlar também cortinas elétricas e a iluminação. Há uma tendência acentuada no crescimento da indústria do entretenimento residencial e nela os sistemas de Home Theater passaram a ser os aglutinadores dessas novas tecnologias. Hoje, temos instalados nos Home Theaters equipamentos como consoles de video games, media centers e streamers de áudio e vídeo, equipamentos para distribuição de som ambiente, equipamentos para sistemas de vídeo sob demanda (Apple TV e decoders digitais de TV a cabo), switches de redes Ethernet, controladores de sistemas de automação, etc. Na Figura 7 temos alguns exemplos de equipamentos controlados em um sistema de Home Theater. Tela elétrica Lift Caixa acústica motorizada Blu-ray ipod Receiver Media center Televisor Figura 7 Exemplos de equipamentos controlados em um sistema de Home Theater.

14 Automação Residencial Piscinas e SPAs Os controladores para o tratamento de água de piscinas são sistemas considerados totalmente autônomos, pois eles têm a capacidade de executar os ciclos de filtragens diárias e/ou aquecimento de forma automática. Assim, poucas aplicações de integração com sistemas de automação residencial são efetivamente viáveis. Um cuidado que deve ser levado em consideração quando se pensa em automação de piscinas é que, por princípio de controle de máquinas, se há um registro instalado na tubulação de uma motobomba, só se pode implementar o comando sobre esta se houver o controle sobre este registro. Imagine ligar a moto-bomba com o registro fechado! A tubulação seria completamente danificada! Para tal implementação, seria necessária a substituição desses registros por válvulas solenoides (comando elétrico). Como o diâmetro dessas tubulações e, consequentemente, desses registros é grande, o custo dessas válvulas solenoides seria proibitivo para uma aplicação residencial. Entretanto, equipamentos periféricos como cascatas, jatos e iluminação interna podem ser integrados aos sistemas de automação residencial e podem produzir efeitos interessantes na criação de um determinado cenário. A Figura 14 mostra alguns exemplos de cascata e iluminação interna de piscinas. Figura 14 Exemplo de cascata e iluminação interna de piscinas.

15 56 José Roberto Muratori e Paulo Henrique Dal Bó Uma aplicação bastante interessante para piscinas é o monitoramento de queda acidental de crianças na água. Existem sistemas que são capazes de detectar a queda na água de uma massa de poucos quilos e gerar tanto um alarme sonoro como o acionamento de um relé (contato seco) para ser integrado com um sistema de automação. Nesse caso, o sistema de automação residencial poderá, se for à noite, acender automaticamente toda a iluminação externa da piscina e enviar avisos do tipo SMS ou para os moradores sobre tal ocorrência. Nos Estados Unidos, estima-se que anualmente aproximadamente 375 crianças menores de 5 anos morrem afogadas em piscinas. Geralmente esse fato ocorre na piscina da sua própria residência. Adicionalmente, mais de crianças dessa mesma idade são atendidas em hospitais devido a lesões causadas por afogamento. No Brasil, um levantamento do Ministério da Saúde de 2010 aponta que, anualmente, cerca de crianças morrem afogadas em piscinas. O afogamento de uma criança pode ocorrer com rapidez. Uma criança pode se afogar enquanto se atende ao telefone ou à campainha da residência. A sobrevivência da criança depende de um resgate rápido e cada segundo é importante para prevenir a morte ou um possível dano cerebral. Uma criança que se afoga sofre uma morte silenciosa, pois ela não grita e nem se debate para avisar as pessoas. A Figura 15 mostra alguns exemplos de sistemas de detecção de queda de crianças em piscinas. Figura 15 Exemplos de sistemas de detecção de queda de crianças em piscinas.

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17 Automação Residencial Integração com sistemas de segurança 3.1. Central de alarme As centrais de alarme são equipamentos eletrônicos desenvolvidos com funções específicas para a área de segurança eletrônica. Elas possuem entradas exclusivas para sensores magnéticos de portas e janelas, sensores de movimento, quebra de vidro, sabotagem da sirene, etc., e, ainda, os principais protocolos de comunicação utilizados pelas centrais de monitoramento. Trata-se de um hardware dedicado para essa aplicação e fornecido a um custo relativamente baixo se comparado com uma central de automação. A Figura 21 mostra alguns exemplos de centrais de alarme e equipamentos periféricos. Central Teclado de senha Sirene Sensores de porta e janela Sensor de presença Figura 21 Exemplos de centrais de alarme e equipamentos periféricos. Embora tecnicamente seja possível desenvolver funções de uma central de alarme em uma central de automação, não é uma solução usual, pois os custos envolvidos tanto dos equipamentos de automação como o dos serviços de engenharia seriam proibitivos.

18 200 José Roberto Muratori e Paulo Henrique Dal Bó Referências Bibliográficas Normas ISO IEC 15018:2004 (First Edi on) Informa on technology Generic cabling for homes. ISO IEC Amendment 1:2009 (Edi on 1.0) Informa on technology Generic cabling for homes. ANSI/TIA/EIA 570C (Residen al Telecommunica on Cabling Standard). NBR 16264: Cabeamento estruturado residencial. Publicações 10 steps for a Smarter Grid - White Paper - Steven E.Collier IEEE 2010 Connected Home Roadmap CABA 2010 Crossing the Chasm Geoffrey Moore Harper 1995 Home Automa on 2.0: What Everybody Should Know Gerard O'Driscoll HomeToys 2012 ihome & Buildings CABA Magazine vol 10 n.2 Summer 2013 Inside the Tornado Geoffrey Moore Harper 1995 Is Home Control Hea ng Up White Paper CABA Zanthus State of the Connected Home Market Study CABA 2011 Sites na Internet AURESIDE ENERGY STAR PLANETECH PLANO NACIONAL DE EFICIENCIA ENERGETICA REVISTA HOME THEATER WORLD FUTURE SOCIETY