Automatización de salidas de emergencia con sistema de transferencia para la seguridad del alumnado del CECYT 7 utilizando energía sustentable

La vida diaria hace que la sociedad se desenvuelva en un entorno donde la seguridad está tomándose a la ligera. En los últimos años se ha observado que la naturaleza hace de las suyas con la presencia de más sismos, inundaciones, olas de calor y frio que van aunados al cambio climático. Es por eso que la seguridad debe ser la base para vivir el día a día. Las salidas de emergencia se han diseñado para poder evacuar un inmueble ante un siniestro. Es aquí donde llegamos al punto clave. ¿Quién se encarga de habilitar dichas salidas?, así es, el hombre mismo, provocando que la seguridad de un determinado número de personas recaiga en las manos de unos cuantos, quienes por descuido o error humano pueden provocar una tragedia mayor. El diseño de sistemas de automatización ha hecho posible que la producción industrial sea cada vez más eficiente y los procesos más seguros y cómodos. Es así como surge la preocupación de generar un sistema de automatización para el uso de salidas de emergencia que funcione con un sistema de transferencia que opere gracias al uso de energía sustentable, en caso de que la fuente de alimentación eléctrica principal falle.
Autor principal: 
MANUEL ANTONIO
ROSAS GRANADOS
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
México
Coautores: 
JEILENE ABIGAIL
ROSAS SALAS
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
México
ADRIAN
LOPEZ LOPEZ
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
México

Introducción

La vida diaria hace que la sociedad se desenvuelva en un entorno donde la seguridad está tomándose a la ligera. En los últimos años se ha observado que la naturaleza hace de las suyas con la presencia de más sismos, inundaciones, olas de calor y frio que van aunados al cambio climático.

Es por eso que la seguridad debe ser la base para vivir el día a día. Las salidas de emergencia se han diseñado para poder evacuar un inmueble ante un siniestro. Es aquí donde llegamos al punto clave. ¿Quién se encarga de habilitar dichas salidas?, así es, el hombre mismo, provocando que la seguridad de un determinado número de personas recaiga en las manos de unos cuantos, quienes por descuido o error humano pueden provocar una tragedia mayor. El diseño de sistemas de automatización ha hecho posible que la producción industrial sea cada vez más eficiente y los procesos más seguros y cómodos.

Es así como surge la preocupación de generar un sistema de automatización para el uso de salidas de emergencia que funcione con un sistema de transferencia que opere gracias al uso de energía sustentable, en caso de que la fuente de alimentación eléctrica principal falle.

Objetivo general

Generar un sistema de automatización para salidas de emergencia que opere mediante un sistema de transferencia usando energía sustentable.

Objetivos específicos

  • Limitar el uso de la labor humana para habilitar rutas de evacuación.
  • Hacer uso de fuentes alternas de energía como la solar.
  • Diseñar mejores dispositivos para preservar la seguridad de las escuelas.
  • Reducir pérdidas humanas causadas por el error humano durante un siniestro.

Metodología

Una salida de emergencia es una estructura de salida especial para emergencias, tales como un incendio: el uso combinado de las salidas regulares y especiales permite una rápida evacuación, mientras que también proporciona una alternativa si la ruta a la salida normal es bloqueada por el fuego, por ejemplo.

Por lo general, tienen una ubicación estratégica con la apertura de puertas hacia afuera con una barra de choque en ella y con señales de salida que conducen a ella. El nombre es una referencia, sin embargo, una salida de emergencia también puede ser una puerta principal dentro o fuera. Una salida de incendios es un tipo especial de salida de emergencia, montado en el exterior de un edificio.

Los códigos locales de construcción a menudo dictan el número de salidas de emergencia necesarias para un edificio de un tamaño dado. Esto puede incluir la indicación del número de escaleras.

La automatización industrial es el uso de sistemas o elementos computarizados y electromecánicos para controlar maquinarias o procesos industriales. Como una disciplina de la ingeniería más amplia que un sistema de control, abarca la instrumentación industrial, que incluye los sensores, los transmisores de campo, los sistemas de control y supervisión, los sistemas de transmisión y recolección de datos y las aplicaciones de software en tiempo real para supervisar y controlar las operaciones de plantas o procesos industriales.

Existe un concepto fundamental y muy actual en torno a la automatización industrial y es el de DCS (sistemas de control distribuido). Un sistema de control distribuido está formado por varios niveles de automatización que van desde un mínimo de 3 hasta 5. Los mismos se denominan: nivel de campo (donde se encuentran los sensores y actuadores), nivel de control (donde se encuentran los PLCs o las Estaciones de Automatización), nivel de supervisión (donde se encuentran las Estaciones de Operación y los Servidores de Proceso), nivel MES (donde se encuentran PCs con softwares especializados para la distribución de toda la información de planta así como la generación de reportes)y el nivel ERP (donde se encuentran igualmente PCs con softwares especializados para la planificación y administración de la producción de toda la industria o empresa).

Se utilizan computadoras especializadas y tarjetas de entradas y salidas tanto analógicas como digitales para leer entradas de campo a través de sensores y para generar, a través de su programa, salidas hacia el campo a través de actuadores. Esto conduce para controlar acciones precisas que permitan un control estrecho de cualquier proceso industrial. (Se temía que estos dispositivos fueran vulnerables al error del año 2000, con consecuencias catastróficas, ya que son tan comunes dentro del mundo de la industria).

Los sistemas de energía de emergencia pueden proporcionar una ayuda vital a empresas y servicios públicos, como hospitales y colegios. Esto se debe a que proporcionan un suministro eléctrico de reserva cuando la fuente de alimentación habitual, normalmente la red eléctrica principal, está inactiva. Los motivos de este tiempo de inactividad oscilan desde una avería técnica o labores de mantenimiento rutinarias a situaciones más graves, como un desastre natural o una amenaza a la seguridad. (Figura 1.)

 

Figura 1. Sistema de transferencia monofásico con energía sustentable.

Beneficios que aporta la utilización de energías renovables.

  • Reducción de la emisión de CO2 por cápita.
  • Aprovechamiento de recursos autóctonos.
  • Soporte a una industria de alta tecnología.
  • Protección del entorno natural.
  • Soporte a laboratorios de investigación y centros universitarios con       beneficios derivados.
  • Favorecer el reequilibrio territorial.
  • Aprovechamiento y ahorro en la energía eléctrica.
  • Reducimos nuestro facturamiento de la compañía suministradora Comisión Federal de Electricidad (CFE)

Energía Solar Fotovoltaica.

Principio de funcionamiento

La conversión fotovoltaica se basa en el efecto fotoeléctrico, es decir, en la conversión de la energía lumínica proveniente del sol en energía eléctrica. Para llevar a cabo esta conversión se utilizan unos dispositivos denominados células solares, constituidos por materiales semiconductores en los que artificialmente se ha creado un campo eléctrico constante. El material más utilizado es el Silicio Estas células conectadas en serie o paralelo forman un panel solar encargado de suministrar la tensión y la corriente que se ajuste a la demanda.

Aplicaciones

En una primera gran división las instalaciones fotovoltaicas se pueden clasificar en dos grandes grupos:

Instalaciones aisladas de la red eléctrica.

Instalaciones conectadas a la red eléctrica.

En el primer tipo, la energía generada a partir de la conversión fotovoltaica se utiliza para cubrir pequeños consumos eléctricos en el mismo lugar donde se produce la demanda. Es el caso de aplicaciones como la electrificación de:

  • viviendas alejadas de la red eléctrica convencional, básicamente electrificación rural;
  • servicios y alumbrado público: iluminación pública mediante farolas autónomas de parques, calles, monumentos, paradas de autobuses, refugios de montaña, alumbrado de vallas publicitarias, etc. Con la alimentación fotovoltaica de luminarias se evita la realización de zanjas, canalizaciones, necesidad de adquirir derechos de paso, conexión a red eléctrica, etc.
  • aplicaciones agrícolas y de ganado: bombeo de agua, sistemas de riego, iluminación de invernaderos y granjas, suministro a sistemas de ordeño, refrigeración, depuración de aguas, etc.;
  • señalización y comunicaciones: navegación aérea (señales de altura, señalización de pistas) y marítima (faros, boyas), señalización de carreteras, vías de ferrocarril, repetidores y reemisores de radio y televisión y telefonía, cabinas telefónicas aisladas con recepción a través de satélite o de repetidores, sistemas remotos de control y medida, estaciones de tomas de datos, equipos sismológicos, estaciones meteorológicas, dispositivos de señalización y alarma, etc. El balizamiento es una de las aplicaciones más extendida, lo que demuestra la alta fiabilidad de estos equipos. Por su parte, en las instalaciones repetidoras, su ubicación generalmente en zonas de difícil acceso obligaban a frecuentes visitas para hacer el cambio de acumuladores y la vida media de éstos se veía limitada al trabajar con ciclos de descarga muy acentuados.

En cuanto a las instalaciones conectadas a la red se pueden encontrar dos casos: centrales fotovoltaicas, (en las que la energía eléctrica generada se entrega directamente a la red eléctrica, como en otra central convencional de generación eléctrica) y sistemas fotovoltaicos en edificios o industrias, conectados a la red eléctrica, en los que una parte de la energía generada se invierte en el mismo autoconsumo del edificio, mientras que la energía excedente se entrega a la red eléctrica. También es posible entregar toda la energía a la red; el usuario recibirá entonces la energía eléctrica de la red, de la misma manera que cualquier otro abonado al suministro.

Ventajas

Al no producirse ningún tipo de combustión, no se generan contaminantes atmosféricos en el punto de utilización, ni se producen efectos como la lluvia ácida, efecto invernadero por CO2, etc.

El Silicio, elemento base para la fabricación de las células fotovoltaicas, es muy abundante, no siendo necesario explotar yacimientos de forma intensiva.

Al ser una energía fundamentalmente de ámbito local, evita pistas, cables, postes, no se requieren grandes tendidos eléctricos, y su impacto visual es reducido. Tampoco tiene unos requerimientos de suelo necesario excesivamente grandes (1kWp puede ocupar entre 10 y 15 m2).

Prácticamente se produce la energía con ausencia total de ruidos.

Además, no precisa ningún suministro exterior (combustible) ni presencia relevante de otros tipos de recursos (agua, viento).

Inconvenientes

Impacto en el proceso de fabricación de las placas: Extracción del Silicio, fabricación de las células

Explotaciones conectadas a red: Necesidad de grandes extensiones de terreno.

Resultados

  • El automatizar una salida de emergencia brinda grandes beneficios, ya que es más seguro evacuar un edificio o un local de forma ordenada y eficaz.
  • Se reducen las pérdidas humanas y económicas en caso de registrarse pérdidas en eventos desafortunados provocados por falta de seguridad ante un siniestro.

Conclusiones

Es necesario de un adecuado sistema de transferencia para que el sistema de automatización funcione bien. Nuestro sistema de automatización es confiable, seguro y eficaz.

Agradecimientos.

Agradecemos a ORP por la oportunidad de demostrar que el IPN es unainstitución de vanguardia con alto rendimiento académico y tecnológico por sus destacadas contribuciones a la nación.

Referencias bibliográficas y cibergrafia

http://www.sc.ehu.es/sbweb/webcentro/automatica/WebCQMH1/PAGINA%20PRINCIPAL/Automatizacion/Automatizacion.htmhttp://industria.siemens.com.mx/Control%20y%20Dstribici%C3%B3n/de%20tiempo.  htmlhttp://proton.ucting.udg.mx/expodec/abr2000/documentos/el04.pdf   http://www.atersa.com/datosproductos.asp?param=40[

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