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Timestamp: 2020-07-03 19:59:45+00:00

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requerimientos | Conservación de energía | Bases de datos
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ahorro_de_energia
20110207.Indice Curso Contrato_Centralizado_REDEJA_Marzo_Sevilla_2011
ManualOperativoPNSEE
Antecedentes sobre energias renovables aplicados a aulas
130163_CalculoConsumoElectrico
Cap_401a
FORO +Diagnósticos Energéticos
Textil Observatorio Trabajo Fedit 1
NORMASY 2
Medidas Para Mejorar La EE de Colombia
05 Soluciones Eficiencia Energetica
Ahorro de Energia Electrica - Trabajo de Exposicion (Responsabilidad Social i)
PROPUESTA DE REQUERIMIENTOS FUNCIONALES PARA UN SISTEMA DE GESTIÓN ENERGÉTICA APLICADO A EDIFICIOS DE OFICINAS
JUAN SEBASTIÁN GALEANO SÁNCHEZ
LEONARDO SANDOVAL LÓPEZ
PROPUESTA DE REQUERIMIENTOS FUNCIONALES PARA UN SISTEMA DE GESTIÓN ENERGÉTICA APLICADO A EDIFICIOS DE OFICINA
Proyecto de Grado presentado para optar al título de Ingeniero Electricista
Eduardo Francisco Caicedo Bravo, Ph.D.
Danny Mauricio López, M.Sc.
AREA DE PERCEPCION Y SISTEMAS INTELIGENTES
“A mis padres que siempre confiaron en mí apoyándome en todo momento para alcanzar los objetivos.”
“A mi padre German que está en el Cielo y siempre creyó en mí, a mi madre que ha sido incondicional en todo momento.”
Primeramente quiero agradecerle a Dios por haberme permitido culminar una de
las etapas más importantes de mi vida. Así mismo agradecer enormemente a toda
mi familia, los cuales me han apoyado desde un inicio, en especial a mis padres
Juber y Alba quienes a través de su ejemplo han guiado mis acciones hacia lo correcto, brindándome su apoyo y cariño en todo momento, a Paola por haberme dado su apoyo en los momentos difíciles y siempre incentivándome para ser alguien mejor. También quiero agradecerles a los directores de este trabajo de grado Eduardo Caicedo y Danny López quienes nos acompañaron en este proceso brindándonos su conocimiento y asesoría con el mayor de los gustos. A todos mis compañeros con los cuales compartí gran parte de mi carrera y aportaron con su conocimiento a mi desarrollo personal y profesional.
Juan Sebastian Galeano Sanchez
Quiero agradecerle a Dios por haberme permitido hacer parte de esta generación
de Ingenieros Electricistas. Agradecerle a mi familia por el apoyo incondicional y
por siempre creer en mí. A mis hermanos, Lina y Rafael, y a Lina Muñoz por su compañía. A mis directores de trabajo de Grado Eduardo Caicedo y Danny López, quienes nos apoyaron y fueron una guía constante para la culminación de este proyecto. A mis compañeros y amigos que hicieron parte de este proceso y me hicieron crecer como persona. A todos los profesores de la Escuela que de alguna u otra manera aportaron conocimiento en mi formación académica y profesional.
2. SISTEMAS DE GESTIÓN Y EFICIENCIA ENERGETICA
2.2.1 Gestión de la Energía
2.2.2 Conceptos básicos de gestión de la energía
2.2.3 Parámetros en la gestión de energía
2.2.4 Gestión de la Comunicación
GESTIÓN ENERGÉTICA EN
ARQUITECTURAS DE CONEXIONADO
2.4.1 Sistemas de arquitectura centralizada
2.4.2 Sistemas de arquitectura
2.4.3 Sistemas de arquitectura con periferia descentralizada
2.5 SISTEMA DE GESTIÓN ENERGÉTICA EN EDIFICIOS
2.6 SISTEMAS DE GESTIÓN ENERGÉTICA REFERENTES
2.6.1 Sistema de gestión SG BEMS (Smart Grid- Energy Management System)
2.6.2 Diseño de un sistema de monitoreo y gestión de energía en edificios
2.6.3 SmartStruxure lite Schneider
2.6.4 DESIGO building automation system (SIEMENS)
UML GENERALIDADES
3. REGLAMENTACIÓN EN COLOMBIA Y SU NORMATIVIDAD SOBRE EFICIENCIA ENERGÉTICA
NORMATIVIDAD SOBRE EFICIENCIA ENERGÉTICA ELÉCTRICA DE LA UPME
3.1.1 UPME: reglamentación y normatividad que involucran los procesos de eficiencia
Ley 697 2001 (Ley URE)
3.1.3 Aspectos relevantes del Plan Nacional de Desarrollo (PND) sobre Eficiencia
SISTEMA DE GESTIÓN ENERGÉTICA EN COLOMBIA
3.2.1. Sistema de Gestión Integral de la Energía
3.2.2. NTC ISO 50001
DESEMPEÑO ENERGÉTICO E INDICADORES DE DESEMPEÑO
REQUISITOS Y FUNCIONALIDADES DEL SISTEMA DE GESTION DE
SISTEMAS GESTIONABLES DE UN EDIFICIO
4.1.1 Eficiencia del Consumo de Energía
4.1.2 Sistemas de Seguridad
4.1.3 Sistemas de Telecomunicaciones
4.1.4 Automatización de las Áreas de Trabajo
4.2 CARACTERÍSTICAS MÁS IMPORTANTES DE LOS EDIFICIOS DE ACUERDO A SU POSIBILIDAD
DE GESTIÓN DE CARGAS Y VARIABLES QUE AFECTAN LA EFICIENCIA DEL
4.2.1 Sistema de Control Autónomo para mejorar la eficiencia
4.2.2 Sistema de Seguridad (CCTV, Control de Acceso, Control de Incendio y Alarmas)
4.2.3 Sistema de Telecomunicaciones y Tecnología de Redes de Datos y
4.2.4 Sistema de Integración
SUBNIVELES DE
Nivel de Gestión de Energía
Nivel de Gestión de Procesos y
Nivel de Gestión de
Nivel de Gestión de Edificios
Nivel de Gestión de Seguridad
ESPECIFICACIÓN DE REQUERIMIENTOS DEL
GENERALIDADES DE UML COMO PROPUESTA PARA EL SISTEMA DE GESTIÓN DE ENERGÍA.
4.7 PLANTEAMIENTO DEL MODELO METODOLÓGICO PARA LA PROPUESTA DE IMPLEMENTACIÓN MEDIANTE UML
Desarrollo de Casos de Uso
5.2 TRABAJOS FUTUROS
"Arquitectura
Figura 2. Diagrama de bloques "Arquitectura Distribuida"
Figura 3. Diagrama de bloques "Arquitectura
Figura 4. Arquitectura
Figura 5. Interfaz monitoreo de la energía del
Figura 6. Niveles de la arquitectura del sistema
Figura 7. Arquitectura SmartStruxure Schneider
Figura 8. Topología Desigo
Figura 9.Niveles de operación
Figura 10. Ejemplo ilustrativo Diagramas de Caso de Uso
Figura 11. Ejemplo ilustrativo Diagramas de Clase
Figura 12. Motivadores de la eficiencia Energética reporte UPME
Figura 13.Esquema General Ley 697 de
Figura 14. Modelo de Gestión Integral de La
Figura 15. Modelo de sistema de gestión de energía
Figura 17. Esquema sistema de gestión
Figura 18. Diagrama de Caso de Uso
Figura 19. Diagrama Caso de Uso Iluminación
Figura 20. Diagrama Caso de
Figura 21. Diagrama Caso de
Figura 22. Diagrama Caso de Uso_Gestión de
Figura 23. Diagrama de Caso de Uso_Monitoreo de Datos
Figura 24. Modelo de Dominio Sistema de Gestión de
Figura 25. Diagrama De Clases Sistema de Gestión de
Figura 26. Clase <<usuario>>
Figura 27. Clase <<SistemadeGestion>>
Figura 28. Clase <<Salida>>
Figura 29. Especializaciones Clase
Figura 30. Clase <<Entrada>>y sus
Figura 31. Clase <<programaAhorro>>
Figura 32. Clase <<reporte>>
Tabla 1. Tabla Caso de Uso Apagar Luminarias. Elaboración
Tabla 2. Tabla Caso de Uso Encender Luminarias. Elaboración Propia
Tabla 3.Tabla Caso de Uso Ajustar Nivel de Luminosidad. Elaboración
Tabla 4. Tabla Caso de Uso Cerrar Persianas. Elaboración
Tabla 5. Tabla Caso de Uso Abrir Persianas. Elaboración Propia
Tabla 6. Tabla Caso de Uso Apagar Unidades de HVAC. Elaboración
Tabla 7. Tabla Caso de Uso Encender Unidades de HVAC. Elaboración Propia
Tabla 8. Tabla Caso de Uso Ajustar Nivel de Temperatura. Elaboración Propia
Tabla 9. Tabla Caso de Uso Conexión a Red de Energía. Elaboración
Tabla 10. Tabla Caso de Uso Desconexión a Red de
Tabla 11. Tabla Caso de Uso Cambio TAPS Del
Tabla 12. Tabla Caso de Uso Conexión de Reactivos
Tabla 13. Tabla Caso de Uso Desconexión de
Tabla 14. Tabla Caso de Uso Acoplamiento de
Tabla 15. Tabla Caso de Uso Movimiento de Camaras
Tabla 16. Tabla Caso de Uso Configuración Alarmas
Tabla 17. Tabla Caso de Uso Selección de
Tabla 18. Tabla Caso de Uso Bloqueo de
Tabla 19. Tabla Caso de Uso Desbloqueo de
Los sistemas de gestión de energía en edificios buscan optimizar el consumo de cada uno de los componentes de una edificación, y se han convertido en una buena alternativa para lograr el objetivo de eficiencia energética. Un sistema de gestión de energía inteligente se compone de diferentes niveles, el nivel de gestión, nivel de comunicaciones y nivel de campo.
El objetivo de este documento es Definir unos requerimientos funcionales de un
sistema de gestión de energía para la aplicación en edificios, para dar solución a
este problema se realizó un estudio de los sistemas de gestión de energía, sus
características y funcionalidades, además se buscó oportunidades que existen en
la reglamentación y normatividad sobre eficiencia energética en Colombia, para
identificar posibles funciones que se acoplaran a esta reglamentación. De acuerdo
a la información recopilada anteriormente se plantearon los requerimientos
funcionales del sistema de gestión para implementarse en Colombia. Se propuso un modelo basado en el lenguaje UML de acuerdo a los requerimientos
planteados para ser utilizado como base para una implementación software con los algoritmos de gestión propuestos.
Sistema de gestión de energía, eficiencia energética, UML (Unified Modeling Language), consumo de energía, BEMS (Building Energy Management System).
Building Energy Management systems seek to optimize energy consumption of each of the components of a building, and have become a good alternative to achieve the goal of energy efficiency. An intelligent energy management system consists of different levels, the management level, communication level and field level.
The purpose of this document is to define functional requirements of an energy management system for application in buildings, to solve this problem, a study of systems of power management features and functionalities are made, also this paper sought opportunities they had in the regulations and standards on energy efficiency in Colombia, to identify possible features that will engage this regulation. According to the information collected above, the functional requirements of the management system to be implemented in Colombia were raised. It is proposed a model based on the UML language according to the requirements posed for use as the basis for a software implementation with the management algorithms proposed.
Management system, energy efficiency, UML (Unified Modeling Language), energy consumption, BEMS (Building Energy Management System).
Actualmente los sistemas se gestionan de manera manual, debido a que la práctica se basa en decisiones heurísticas de experiencia, sin tener mediciones del desempeño del sistema de alimentación eléctrica, lo cual genera inseguridad, afecta el confort del usuario, puede incrementar los costos de funcionamiento y se utilizan de manera inadecuada los sistemas eléctricos que componen el mismo.
Debido a la complejidad del problema de la eficiencia energética y la tendencia de ser solucionado utilizando computadores dedicados, se requiere un sistema de gestión basado en información dinámica, que pueda apoyar la toma de decisiones o su aplicación automática en diferentes edificaciones inteligentes.
Para llevar a cabo el desarrollo de un sistema de gestión basado en información dinámica deben definirse los requerimientos de funcionamiento del mismo, ajustados los hábitos de consumo, el clima de la región y a la regulación existente.
Trabajar en sistemas de gestión inteligente de energía hace que la complejidad de las nuevas tecnologías implementadas en edificaciones inteligentes, sean muchos menos complicadas y su uso pueda hacerse basado en información continua del sistema eléctrico, debido al gran avance y desarrollo de nuevas metodologías en pro de la eficiencia energética.
Estos sistemas de gestión inteligente de energía requieren de unas condiciones que hagan que la integración del hardware y el software especializado implementado en los edificios inteligentes, mediante el uso de datos en tiempo real, cumpla con condiciones de eficiencia energética, confiabilidad del sistema eléctrico, y de condiciones internas agradables para las personas que habitan dentro del lugar. Es por esto que el presente trabajo ha sido orientado a Proponer los requerimientos funcionales para un sistema de gestión energética basada en información dinámica aplicado a edificios.
Los objetivos específicos desarrollados en el proyecto son:
 Realizar el estudio de los sistemas de gestión inteligentes de eficiencia eléctrica en edificios.
 Estudiar la reglamentación en Colombia y su normatividad sobre eficiencia energética en edificios.
 Caracterizar las cargas eléctricas más representativas en edificios.
 Determinar la relación funcional de los diferentes elementos tipo de energía eléctrica en edificios de oficinas.
El documento inicia presentando una introducción sobre la temática que ha sido tomada como objeto de estudio, iniciando con los conceptos básicos de eficiencia energética y los sistemas de gestión de energía, tomando como marco referencial sistemas ya existentes.
Seguidamente se abarca el marco de reglamentación y normatividad sobre eficiencia energética en Colombia, planteando beneficios y oportunidades frente al desarrollo de nuevas tecnologías, que busquen reducir el consumo de energía.
Se continua con la definición y planteamiento de los requerimientos funcionales del sistema de gestión, teniendo en cuenta las características eléctricas de eficiencia, describiendo cada uno de estas para que el sistema sea optimo y cumpla con las características más influyentes en el consumo de energía, el confort del usuario y el impacto ambiental.
Finalmente se propone un modelo basado en el lenguaje UML, con el cual se busca, de manera técnica, proponer la base para una futura implementación, considerando cada uno de los requerimientos propuestos.
2.1. EFICIENCIA ENERGÉTICA
La Eficiencia Energética (EE) es el conjunto de acciones que permiten optimizar la relación entre la cantidad de energía consumida y los productos y servicios finales obtenidos. Por eso, ser eficientes con el uso de la energía significa ―hacer más con menos‖. Gran parte de la energía que usamos se desperdicia por diversas razones. Usar la energía de manera eficiente nos permite realizar todas nuestras.
En la actualidad, la mayor parte de los sistemas eléctricos o electrónicos instalados en edificios terciarios adolecen un problema fundamental: su ineficacia. El primer y más evidente resultado de esta ineficiencia es el gasto innecesario y excesivo de todo tipo de recursos energéticos, hídricos, etc.-, incidiendo no sólo de forma económica sino también medioambiental. Esta falta de control y gestión genera también problemas de otra índole como incomodidades, incapacidades para atender desviaciones energéticas, derroche de energía y posiblemente falta de condiciones óptimas para atender situaciones de emergencia (Inmotiza, s.f).
Las mejoras en eficiencia energética se suelen alcanzar adoptando tecnologías o procesos productivos más eficientes.
La eficiencia energética consta de tres pilares de acción: (Eficiencia energética por el lado de la demanda, Eficiencia energética por el lado de la oferta, Conservación de la energía).
2.2. CALIDAD DE ENERGIA
La calidad de energía eléctrica se define como una ausencia de interrupciones, sobre tensiones y deformaciones producidas por armónicos en la red y variaciones de voltaje suministrado al usuario. Esto referido a la estabilidad del voltaje, la frecuencia y la continuidad del servicio eléctrico. Además se ha determinado que uno de los problemas que ocasiona más desperdicio de energía eléctrica es la calidad de esta, pues influye directamente en la eficiencia de los equipos que hacen uso de esta.
Se puede decir que la Calidad de Energía afecta en gran medida la eficiencia energética de un edificio, entendiendo este como una edificación inteligente que puede gestionar dichos parámetros asociados a la calidad del suministro. Además de la implementación de fuentes renovables para proveer energía a todo el lugar.
2.2. GESTIÓN ENERGÉTICA.
Eficiencia energética por el lado de la demanda: Incluye una amplia gama de acciones y prácticas dirigidas a reducir la demanda de electricidad (o de hidrocarburos) y/o intentar desviar la demanda de horas punta a horas de
menor consumo. Según la Agencia Internacional de la Energía, es una herramienta muy importante para ayudar a equilibrar la oferta y la demanda en los mercados de electricidad, reducir la volatilidad de precios, aumentar la fiabilidad y la seguridad del sistema, racionalizar la inversión en infraestructuras de suministro de electricidad y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.
Las acciones de ahorro y eficiencia energética desde el lado de la demanda de electricidad son de tipo y origen muy diverso, y en el marco regulatorio vigente pueden resumirse en las siguientes:
1. La participación de la demanda directa o indirecta—representada por un
comercializador— en el mercado de electricidad, ya que se considera que es en el mercado donde se obtienen las mayores eficiencias. Esta participación
pasa por la implantación de equipos de medida horaria de electricidad, para que los consumidores puedan conocer en todo momento la energía que consumen, y los comercializadores puedan controlar a distancia la potencia
demandada, lo que posibilita la facturación con tarifas por tiempo de uso (Jesús
Tembleque, 2006).
La progresiva internalización de los costes sociales En los precios de la
electricidad. Para que esos costes puedan ser repercutidos a los agentes energéticos y no recaigan sobre la sociedad, se precisan mecanismos regulatorios para que los incorporen en los precios de la energía, tal y como recomienda el Sexto programa de acción de la UE (Unión Europea). A estos efectos se suelen establecer incentivos económicos y cargas fiscales (Jesús & Tembleque, 2006).
3. Es importante advertir que, si se dispusiera de un esquema razonablemente
correcto de precios de la electricidad que fuese capaz de internalizar consideraciones tales como la futura escasez de recursos o el impacto medioambiental real, bastaría sin duda con la señal económica del precio para
conseguir que se realizase toda la gestión de la demanda que fuese socialmente beneficiosa (Jesús & Tembleque, 2006).
4. La electricidad es un producto que aparentemente es el mismo para todos
los usuarios, pero, sin embargo, el impacto ambiental es muy diferente según su origen. Los sistemas oficiales de garantías de origen, como los previstos en diversas directivas europeas, introducen la diferenciación de productos dentro del mercado de electricidad, lo cual incrementa su transparencia y permiten al consumidor elegir la empresa comercializadora sobre la base no solo del precio
de la atención al cliente, sino también, en función de la calidad ambiental de
energía que esta oferta (Jesús & Tembleque, 2006).
Por último, se considera fundamental la intensificación de campañas de
información, divulgación y concienciación del consumidor, con el fin de ir creando una nueva cultura de ahorro energético (Jesús & Tembleque, 2006).
Bajo el punto de vista del ahorro energético, la gestión de la energía es de vital importancia en la automatización de las viviendas y los edificios, ya que la implantación de sistemas que estén encaminados a este criterio será bien acogida tanto por los usuarios como por las compañías suministradoras y los propios gobiernos y administraciones públicas.
Una edificación moderna, con especial hincapié si es un edificio no destinado a vivienda, necesita una gestión que asegure que todos los recursos son empleados de forma eficiente y que se aprovechan las posibilidades que ofrece al máximo.
Para todo ello es necesario un exhaustivo conocimiento de toda la instalación, de forma que puedan ser tomadas las acciones necesarias para garantizar que se cumplen con los objetivos fijados.
Los Sistemas de Gestión ofrecen la posibilidad de dar esa información de múltiples maneras. Con el uso de paneles o pantallas en cada zona con las cuales se pueda mostrar el funcionamiento de un área en concreto; por otra parte se puede realizar de manera centralizada, en una unidad de computo puede estar monitorizado el edificio entero y con él extraer datos del periodo de tiempo que queramos, así como almacenarlos para su posterior uso. Todo esto lo podemos hacer de forma directa o bien a través de sistemas de comunicación remota (Generalidades & Domótica, n.d.).
La gestión de la energía se deberá de implementar en torno a los siguientes conceptos:
 El uso racional de la energía.
 La prioridad en la conexión de cargas.
 El uso de tarifas especiales ofertadas por parte de las compañías suministradoras de energía.
 La utilización de sistemas de acumulación.
 La zonificación de los sistemas de calefacción y de aire acondicionado.
La prioridad en la conexión de las cargas es la funcionalidad más desarrollada en lo que se refiere a la gestión de la energía. Se establece un orden de prioridades en la actuación de los receptores de tal manera que partiendo de una tasa máxima de consumo simultáneo se convenga en dar prioridad, dentro de las diferentes líneas de alimentación eléctrica. Para ello es necesario algún sistema que lea el consumo de las diferentes líneas y vaya procediendo al corte en función de las prioridades establecidas (Generalidades & Domótica, n.d.).
Parámetros en la gestión de energía
Las funciones de un sistema genérico de control de la energía se pueden clasificar en cinco categorías (Generalidades & Domótica, n.d.).
Regulación: Mantener una magnitud regulada en función de un valor prefijado.
Programación: Modificar en función del tiempo el nivel de un valor prefijado.
Optimización: Realizar el diseño dependiendo de diferentes valores o condiciones para asegurar un menor coste.
Desconexión de un equipo en el momento en que su funcionamiento pueda suponer un sobrecoste.
Seguridad: Intervenir para no ocasionar prejuicios.
Se hace necesario que se generen comunicaciones entre los diferentes dispositivos y sistemas, mediante interfaces de usuario, que estén relacionada con las funcionalidades que se tengan definidas en el edificio, puesto que estas deben dar la posibilidad de explotar el sistema, visualizando parámetros de interés y permitiendo la entrada de datos. (Generalidades & Domótica, n.d.)
2.3. GESTIÓN ENERGÉTICA EN COLOMBIA.
En Colombia existen antecedentes de elaboración de modelos de gestión energética para el sector productivo que han sido aplicados en las empresas. Los más representativos han sido:
 Modelo de control del consumo energético.
 Guía de buenas prácticas para el uso racional de la energía para el sector de las pequeñas y medianas empresa.
 Modelo de Mejora Continua de la Eficiencia Energética.
 Modelo de Gestión Integral de la Eficiencia Energética en ambientes competitivos.
El análisis de los modelos de gestión aplicados en Colombia y el trabajo de caracterización energética realizado entre los años 2001 y 2005 en 60 empresas de diferentes ciudades de Colombia, permiten afirmar que, para que un modelo de gestión energética sea efectivo, debe considerar el nivel de desarrollo técnico-organizativo del sector donde va a ser aplicado. Lo anterior, aunado a un análisis de los modelos de gestión utilizados internacionalmente ha permitido conceptualizar un modelo de gestión energética para el sector productivo colombiano (Campos Avella et al., 2008).
2.4 ARQUITECTURAS DE CONEXIONADO
Atendiendo al modo en que los diferentes elementos conforman el sistema de gestión en cuanto a su arquitectura de conexionado, los podemos clasificar en:
 Sistemas de Arquitectura Centralizada.
 Sistemas de Arquitectura Distribuida.
 Sistema de Arquitectura con periferia descentralizada
Son sistemas en los que los sensores y los actuadores están centralizados en una única unidad de control.
Figura 1. Diagrama de bloques "Arquitectura Centralizada" (Generalidades & Domótica, n.d.).
Esta Unidad de control es el ―cerebro‖ del sistema y un fallo de la misma produciría una caída de todo el sistema. La ventaja es el costo, al existir solamente un elemento que incorpora los elementos hardware más costosos, como pueden ser microcontroladores, memorias, o componentes de comunicaciones.
Este tipo de control requiere un cableado importante y voluminoso, al no haber conexión directa entre todos los componentes (sensores y actuadores).
Sistemas de arquitectura distribuida.
Sistema en que la Unidad de control se sitúa próxima al elemento a controlar. Existen por tanto generalmente más de una unidad o elemento de control.
Figura 2. Diagrama de bloques "Arquitectura Distribuida" (Generalidades & Domótica, n.d.).
Esta arquitectura presenta algunas ventajas respecto a la arquitectura centralizada, pues la tarea de control se reparte convenientemente entre diferentes elementos de control. Esto trae como consecuencia que el cableado se reduce enormemente. La unión entre las diferentes unidades de control se puede hacer empleando alguno de los medios físicos existentes, y utilizando el protocolo adecuado al elemento de control.
Esta arquitectura permite la interrelación de sensores y actuadores asignados a diferentes elementos de control. Por lo tanto, a diferencia de la arquitectura centralizada, si existe algún fallo en alguna de las unidades de control que conforman la arquitectura distribuida, éste sólo va a afectar a los elementos que tenga unidos a su módulo y por tanto podrá seguir funcionando el sistema.
La principal desventaja es que las unidades de control son varias y por tanto el coste debería de ser más alto ya que se están multiplicando elementos de control y comunicaciones en las mismas.
Este sistema está provisto de una única unidad de control central que gobierna la instlación, pero se dispone de algunos módulos que son capaces de recibir diferentes entradas y salidas, y transmitirlas a la unidad de control por meido de un bus. Estos módulos están carentes de toda capacidad de procesamiento y sólo soportan, como es lógico, un hardware de comunicaciones y las conexiones de módulos digitales, analógicos, etc.
La principal ventaja de esta arquitectura es el importante ahorro de cableado que se consigue, así como una racionalización mayor a la hora de plantear la instlación, teniendo en cuenta zonas, concentración de señales, etc. Tiene la ventaja de los sistemas distribuidos en cuanto a conexión y cableado pero la desventaja de que una caída de la unidad central provoca un fallo general del sistema (Generalidades & Domótica, n.d.).
Figura 3. Diagrama de bloques "Arquitectura Descentralizada” (Generalidades & Domótica, n.d.).
2.5 SISTEMA DE GESTIÓN ENERGÉTICA EN EDIFICIOS INTELIGENTES.
Por sus siglas en ingles los IBEMS son sistemas de control instalados en una edificación el cual vigila el comportamiento de los elementos mecánicos y eléctricos. Estos sistemas mejoran el rendimiento del edificio y hace más sencillo su operación durante el ciclo de vida de esta.
De acuerdo con el instituto de edificios inteligentes (Sinopoli, Principal, & Buildings, 2013) un BEMS representa un edificio que (Gomes & Silva, n.d.) :
- Proporciona información útil sobre el rendimiento de los sistemas e instalaciones del edificio;
- Proactivamente supervisa y detecta errores o deficiencias en los sistemas de construcción;
- Integra los sistemas a nivel empresarial para la presentación de informes en tiempo real y la utilización de la gestión de las operaciones, la energía y el confort de los ocupantes;
- Incorpora las herramientas, tecnologías, recursos y prácticas que contribuyen a la conservación de la energía y la sostenibilidad ambiental.
2.6 SISTEMAS DE GESTIÓN ENERGÉTICA REFERENTES.
El estudio de los sistemas de gestión de energía propuestos, implementados y desarrollados en diferentes industrias y academias, proporciona una visión correcta acerca del funcionamiento y de los objetivos principales de estos. Así mismo se facilita la comparación entre cada uno de los sistemas para facilitar el análisis y llegar a proponer requerimiento funcionales que tomen lo mejor de cada uno.
La arquitectura de un sistema de gestión energética Smart grid se muestra en la figura 4. La cual compromete tres niveles, el primer nivel donde se manejan los servidores de la gestión de datos. El segundo se denomina nivel de automatización en la cual se comunica entre el servidor y los actuadores, el tercer nivel es en el que se encuentra los sensores, actuadores y controladores (Park et al., 2011).
Figura 4. Arquitectura SG-BEMS (Park et al., 2011).
El sistema de gestión de energía Smart Grid tiene como solución una tecnología que garantiza un ambiente limpio y económico basado en información que incluye las condiciones internas del edificio y el ambiente. Como función principal se enfoca en minimizar el consumo de energía monitoreando el uso de energía del edificio. Este provee diferentes funciones de control para el ahorro de energía, tales como control de la demanda de máxima potencia, control de tiempo, control de oscurecimiento, control de luz en la ventana, control de iluminación influenciado por la ocupación del espacio y la demanda de potencia.
El sistema de gestión provee una función de eficiencia energética mediante el análisis del consumo de energía tales como el análisis de la tendencia del consumo de energía anterior, comparando con el dato óptimo e instalaciones similares. En la figura 5 se muestra la interfaz de usuario para el SG-BEMS; esta información puede ser utilizada como referencias básicas para el ahorro energético y gestión del sistema.
Figura 5. Interfaz monitoreo de la energía del edificio (Park et al., 2011).
En general los métodos de eficiencia energética en edificios se enfocan en controlar el consumo de energía como el control de picos de carga y control de temperatura, para este sistema el método de eficiencia energética inteligente aplicada se considera el concepto de cambio de cargas y Cambio del precio. Para el caso de cambio de cargas, el sistema es capaz de trasladar cierta cantidad de cargas para minimizar el pico de carga en las horas de mayor precio, y trasladarlas a zonas de bajo consumo.
2.6.2 Diseño de un sistema de monitoreo y gestión de energía en edificios.
Figura 6. Niveles de la arquitectura del sistema (Bocheng, 2012) .
2.6.2.1 Descripción del Sistema.
 Nivel de Hardware.
El sistema de gestión inteligente adopta tres niveles de arquitectura lo cuales consisten en: Nivel de Campo, Nivel de red de comunicaciones y estación de nivel de gestión. En la Figura se Presenta la arquitectura del sistema. El nivel de campo consiste en varios elementos de medición los cuales recolectan todo tipo de información respecto al consumo de energía. El nivel de red de comunicaciones intercambia la información entre los elementos de medida y los servidores de la estación de gestión. El nivel de gestión de nivel de la estación ofrece principalmente supervisión dinámica y el análisis estadístico de los datos de energía del edificio (Bocheng, 2012).
 Nivel de Software.
La función de gestión de un edificio de oficinas es que el sistema de organización es una estructura suelta y la relación de la rotación de personal es mayor y cada organización en una oficina edificio es relativo independiente. Por lo tanto, es útil para el software de la supervisión y la gestión energética de los edificios sistema para utilizar el marco de software de aplicaciones con acoplamiento suelto y estructura distribuida. Debido a los diferentes servicios tienen diferentes métodos para guardar los datos y un acceso a estructura diferente, por medio del marco de software distribuido, cada sistema tiene aplicaciones de base de datos y procedimiento independientes. Como
resultado, la interacción entre diferentes los sistemas se realiza por la llamada de la interfaz, y la actualización subsistema no puede influir en todo el sistema.
La estructura de desarrollo y operación del sistema adopta el de tres niveles basados en la base de datos de fondo que consiste en Servidor web, servidor de aplicaciones y el servidor de base de datos. El nivel Web es responsable de demostrar la aplicación. El nivel de aplicación encapsula la lógica de servicio. El nivel base de datos de servicio ofrece el procesamiento de transacciones en línea (OLTP) (Bocheng, 2012).
 Funciones del sistema.
Se definen las funciones que debe tener el sistema inteligente con el fin de que este sea capaz de gestionar el consumo eficiente de energía en la edificación. Las funciones principales del sistema son las siguientes:
Adquisición y Procesamiento de Datos: esta función es la fundamentación de un sistema de gestión de energía, debido a que este procesa en tiempo real la información recolectada y la transmite al computador de monitoreo y actualiza la base de datos.
Monitoreo en tiempo Real: esta función es necesaria debido a que con el monitoreo de todas las señales y parámetros del circuito de potencia para que el sistema pueda identificar el ahorro energético efectivo de la edificación utilizando métodos establecidos.
Alarma de casos anormales: la alarma de casos anormales rastrea el estado de consumo de energía en tiempo real. Una vez el consumo de energía supere el valor límite, se activara la alarma.
Consultas y estadísticas del consumo de energía: con esta función es posible almacenar y clasificar el consumo total de energía, agua y temperatura en un año, mes y día respectivamente. También es capaz de separar el consumo de energía en ítems diferentes como luminarias, aire acondicionado, dispositivos de potencia etc.
Análisis y prospectiva del consumo de energía: Cuando el control del consumo de energía del edificio y gestión del sistema opera, todos los días habrá una un montón de seguimiento de la transmisión de datos al servidor de base de datos. Por lo que es la tecnología clave para el sistema para completar en línea la gestión del consumo de energía que la forma de convertir en tiempo los datos de seguimiento en tiempo real de la masa en la energía usuario de los datos de consumo necesario en un año, un mes, un día y una hora. Como resultado, el sistema puede proporcionar la evaluación racional del consumo de energía y la previsión científica del consumo de energía tendencia.
2.6.3 SmartStruxure lite Schneider Electric.
El sistema de gestión energética que ofrece Schneider Electric permite la automatización del edificio, mediante un control que integra los sistemas de ventilación y aire acondicionado, iluminación y manejo de energía. Gracias a sus características escalables le permiten a la empresa integrar otros edificios o localidades nuevas fácilmente. El sistema consta de un nivel de gestión alojado en controladores MPM sin necesidad de licencias y es accesible vía web; en este sistema experto se maneja toda la comunicación entre los controladores y los actuadores en la figura 7 se muestra la arquitectura de este sistema.
Este sistema puede ser aplicado tanto a edificios grandes como pequeños, donde para edificios de oficinas se compone por diferentes sensores, actuadores, fuentes de alimentación, módulos lógicos e interfaces entre diferentes sistemas. Cuenta con un sistema KNX el cual dota de inteligencia a las instalaciones de clima e iluminación.
Protocolos y estándares que soporta:
BACnet, es un protocolo de comunicación de datos para el control de redes y automatización de la edificación.
EnOcean, es un sistema de seguimiento y control inalámbricos autoalimentados para edificios sostenibles.
ZigBee, es un conjunto de protocolos de comunicaciones de alto nivel que permite transferencias de baja velocidad de datos a bajo costo con bajo consumo de energía
CANbus, es un protocolo de comunicación y un conjunto de especificaciones para los dispositivos utilizados en la automatización.
Modbus, es un protocolo de comunicaciones serie de uso general para la conexión de dispositivos electrónicos industriales.
Aunque algunas partes interesadas de la industria prefieren diseñar e implementar sistemas propietarios, the SmartStruxure Lite siempre ha optado por la vía abierta con el fin de facilitar la integración de dispositivos de otros fabricantes y proporcionar soluciones que combinen más fácilmente las aplicaciones a través de un sistema de gestión de edificios inteligentes eficiente de costes único
Aunque algunas partes interesadas de la industria prefieren diseñar e implementar sistemas propietarios, the SmartStruxure Lite siempre ha optado por la vía abierta con el fin de facilitar la integración de dispositivos de otros fabricantes y proporcionar soluciones que combinen más fácilmente las aplicaciones a través de un sistema de gestión de edificios inteligentes eficiente de costes único (Schneider electric, n.d.).
Figura 7. Arquitectura SmartStruxure Schneider Electric (Schneider electric, n.d.).
Dentro de sus funcionalidades se resalta el monitorear los equipos eléctricos del edificio, diferenciando entre la potencia eléctrica y mecánica, reduciendo la perdida de energía y previniendo daños en los equipos, así mismo es capaz de detectar fallas y diagnosticar problemas eléctricos críticos. También toma registro del consumo de energía discriminando y asignando los costos de energía por departamento, cliente o área de la edificación (Schneider electric, n.d.).
2.6.4.1. Descripción del Sistema
Desigo es un sistema moderno de automatización y control de edificios. Desigo building automation system permite lograr importantes ahorros de energía mediante la vinculación de la eficiencia, control y monitoreo de las diferentes funciones del sistema. Dando como resultado un lugar con condiciones agradables y satisfactorias para el usuario; así mismo el ahorro eficiente de energía reduce notablemente los costos de operación, lo que conlleva a una pronta recuperación de la inversión. A esto cabe adicionarle que se genera una reducción de emisiones de CO2, lo cual proporciona un beneficio directo a la empresa prestadora del servicio, obteniendo reconocimiento de ser un bien ―verde‖(―Desigo building automation – energy- efficient and flexible Desigo creates true added value for your building,‖ n.d.).
Desigo permite la flexibilidad para la comunicación abierta, por lo cual es fácil de conectar a una amplia variedad de sistemas de servicios de edificios, basados en interfaces de datos abiertas estándar, entre las cuales están:
 BACnetTM para el nivel de automatización y el nivel de administración de red.
 LONWORKS®
(instabus
 M-bus, Modbus, OPC y otras interfaces para la conexión universal de la tercera parte de los dispositivos y sistemas.
 TCP/IP Protocolos de red.
2.6.4.2. Topología del sistema:
El sistema Desigo puede dividirse en dos niveles:
 Nivel de Gestión.
 Nivel de automatización.
El nivel de automatización forma la interfaz del nivel de campo e incluye la automatización de salas. Debido al nivel de inteligencia distribuida que presenta Desigo, cada uno de estos niveles operan tanto de forma autónoma como en una red.
Los principales Componentes del sistema Desigo son:
 Desigo Insight Management station: Para la operación y monitoreo, mediante gráficos de visualización de procesos, distribución de alarmas automáticas y diferentes opciones de análisis de datos utilizando los protocolos estandarizados.
 Desigo PX atomation range: Para el control, operación y monitoreo de las plantas primarias. Puede operar mediante un panel táctil o por cliente WEB (Desigo Touch and Web).
 DesigoYX-I/O modules: Estos módulos proporcionan la interfaz para los dispositivos a nivel de ampo, los sensores y los actuadores.
 Desigo Total Room Automation (TRA): Es un serie de productos de área abierta y programable, la cual cubre la iluminación y la HVAC (Ventilación, calefacción y aire acondicionado), permitiendo soluciones para áreas individuales basándose en un alto nivel de eficiencia energética.
 Compact and proven Desigo room automation system RX: para para el control autónomo del confort en áreas individuales.
 Desigo Open: Para la integración de una gran variedad de plantas y protocolos del todos los niveles del sistema.
Una característica especial del sistema Desigo es su fácil adaptabilidad a diferentes características del sistema, desde el más pequeño y sencillo al más grande y complejo, manteniendo su arquitectura estructural distribuida.
Figura 8. Topología Desigo System (―Desigo building automation – energy-efficient and flexible Desigo creates true added value for your building,‖ n.d.).
2.6.4.3.
Los administradores y usuarios de la instalación, pueden mediante el sistema Desigo obtener gran variedad de herramientas a su disposición para el acceso al sistema y a la planta (edificación).
Operación y seguimiento:
 Estación de operación:
Desigo Insight: Interfaz Amigable con el usuario para la supervisión del sistema en general. Desigo touch and web: Opera y monitorea el nivel de automatización Desigo PX mediante el estándar de navegación WEB, en distintas plataformas de hardware (Tabletas, computadores portátiles, teléfonos inteligentes).
 Unidad de operador de Sala:
QMX3: Unidad de operador de sala con comunicación KNX PL-Link ofreciendo al usuario precisar las funcionalidades de acuerdo a sus necesidades. QMX7.E38: Unidad de operador de sala con funcionamiento táctil para la comunicación IP. QAX: Elemento operativo que ofrece la adaptación de las funcionalidades del sistema con las necesidades del usuario, soportan la comunicación KNX y LONWORKS, así como tecnología inalámbrica EnOcean.
 Operación de Planta:
Desigo touch and Web PXM40-PXM50: Unidad para la operación y monitoreo del nivel de automatización de Desigo PX con display gráfico y óptimo para la operación táctil. PXM20 local & central: Unidad basado en gráficos donde presenta la información del nivel de Desigo Px del sistema de la planta en un formato fácil de entender para el usuario. PXM10 local: Unidad de operador que facilita la operación total del nivel de Desigo PX.
 Operación Manual:
Desigo TX-I/O Modules: estos módulos incluyen la opción para operación manual de emergencia de las plantas y de los displays de los diferentes niveles de operación.
Figura 9.Niveles de operación Desigo (―Desigo building automation – energy-efficient and flexible Desigo creates true added value for your building,‖ n.d.).
2.6.4.4. Funciones del Sistema
 Función de tendencia e Historial
El sistema Desigo permite la evaluación y el análisis en tiempo real de datos (en línea) y de datos históricos (Sin conexión), mediante la integración de los datos de tendencias, permitiendo un monitoreo constante y un ajuste fino de la planta. Esta característica es implementada por medio de Trendlog de múltiples objetos, de acuerdo al estándar BACnet.
 Gestión de alarmas
En caso de fallas en cualquiera de los servicios de las plantas, la gestión de alarmas (Generación, pantalla y manipulación), debe ser simple y eficiente en todos los niveles del sistema. Cuando una alarma se acciona esta es detectada por el sistema y es transferida a las unidades de operación, dependiendo de su repetitividad y nivel de falla.
 Programación/Calendario
Desigo proporciona un control de los procesos y procedimiento asegurando un nivel de eficiencia energética en la operación. Esta programación realiza los cambios de encendido y apagado automático al inicio y al final de cada jornada, de acuerdo a las condiciones externas de la edificación.
 Derechos de Acceso
Permite definir los niveles de acceso a cada usuario de acuerdo a su restricción de control del sistema, y de las necesidades del mismo.
 Funciones de Monitoreo
Desigo proporciona indicadores del estado de la eficiencia de la edificación. Así mismo en el momento en que el monitoreo muestre un nivel bajo de eficiencia, el sistema informará al administrador sobre un evento poco común, para que por medio de las unidades de operación se regule y vuelva a su estado normal.
2.7. UML GENERALIDADES
UML (Unifed Modelling Language) es un lenguaje que permite capturar la idea de un sistema y comunicarla posteriormente a quien está involucrado en el proceso de desarrollo, mediante un conjunto de símbolos y diagramas que tienen fines distintos en el proceso de desarrollo.
Siendo este un lenguaje gráfico para la visualización, especificación, construcción y documentación de las características del sistema con gran cantidad de software. Además UML proporciona una forma estándar de trazar planos de un sistema, comprendiendo las funciones del sistema y también los diferentes procesos que este debe realizar; así mismo los objetos concretos como las clases escritas en lenguajes de programación específicas, bases de datos y componente de software reutilizables.
Así mismo este lenguaje tiene como característica principal la independencia de cualquier tecnología o ―lenguaje de programación‖, siendo este un sistema de desarrollo de software libre, que permite la interrelación de los diferentes sistemas de automatización que se requieren debido a los diferentes niveles y condiciones de los edificios.
UML al ser un lenguaje de modelado universal, es empleado para la descripción de arquitecturas, mediante los diagramas de clase y secuencia. Sin embargo es necesario tener en cuenta que este es un lenguaje de propósito general y no abarcará en totalidad el sistema de Gestión.
El Sistema de gestión de energía podrá ser detallado mediante el lenguaje de modelado unificado UML, consiguiendo así un resultado del análisis de las especificaciones y las funciones planteadas en los capítulos anteriores, produciendo una base general de modelado que contenga dichos parámetros. Así por medio de este lenguaje se realiza el modelamiento de las instancias de gestión
del sistema del edificio, coordinando cada uno de los elementos que se intervienen para dar respuesta a los requerimientos planteados.
2.7.1 Diagramas UML
UML al ser un lenguaje gráfico, permite modelar el problema y la solución del mismo mediante diagramas que puedan ser de fácil entendimiento y adaptación en los diferentes niveles de desarrollo.
2.7.1.1 Diagramas de Caso de uso
Describe la funcionalidad del sistema en un caso referente al uso del sistema, desde el punto de vista del usuario, por medio de UML se podrá mostrar los casos de uso a los usuario para que ellos le puedan dar mayor información.
Figura 10. Ejemplo ilustrativo Diagramas de Caso de Uso UML (Riesco, 2015).
2.7.1.3 Diagrama de Clases
Lo diagramas de Clases sirve para visualizar las relaciones entre las clases que involucran el sistema, representan un conjunto de elementos del modelo que son
estáticos, como las clases, sus contenidos y las relaciones que se establecen entre ellos.
Clases: atributos, métodos y visibilidad.
Figura 11. Ejemplo ilustrativo Diagramas de Clase UML (Riesco, 2015).
El Estudio de los diferentes sistemas de referencia, presenta una amplia visión de lo que se busca con la implementación de un sistema de gestión de energía. Lo cual genera una serie de ventajas para el usuario, en cuanto a confort, eficiencia energética y reducción del impacto ambiental. Esto por medio de un sistema de gestión que hace que la monitorización de todos los elementos del sistema sea en tiempo real.
Sin embargo estos sistemas implican un costo alto de inversión inicial, en cuanto a equipos e implementación de software.
Así mismo cada sistema propone diferentes arquitecturas e interfaces que garanticen la facilidad de su manipulación.
Por otra parte todos los sistemas proponen arquitectura e interfaces diferentes que garanticen la facilidad de si manipulación. Sin embargo estos sistemas tienen un fin conjunto, que es el de mejorar las condiciones en cuanto a consumo de energía de un lugar, por medio de la inclusión de sistemas inteligentes que automaticen los diferentes elementos eléctricos de la instalación.
Se plantea los aspectos generales de la metodología UML, los cuales proporcionan una base para la implementación de las diferentes funciones. Es así como UML proporciona una visión universal y de fácil entendimiento para los diferentes actores que se involucraran en el desarrollo del software del sistema. Es necesario tener en cuenta que se va a utilizar el modelo UML, partiendo de los diagramas de casos, el modelo de dominio y finalmente el diagrama de clases, con el cual se concluirá la propuesta.
REGLAMENTACIÓN EN COLOMBIA Y SU NORMATIVIDAD SOBRE EFICIENCIA ENERGÉTICA ELÉCTRICA.
La reglamentación y la normatividad sobre eficiencia energética en Colombia han estado muy ligada a la ingeniería tradicional, por la cual los procesos de mejora de este indicador son realizados por cambios de estructuración y decisiones basadas en la experiencia. Sin embargo, con las búsqueda de desarrollo sostenible y de la aparición de nuevas tecnologías, el país ha estado trabajando junto con los entes encargados, en la reglamentación y normativas acerca de la implementación de nuevo procesos y nuevas tecnologías en busca de mejorar estas condiciones en cualquier instalación o lugar que consuma energía.
En este capítulo se realiza una búsqueda de la reglamentación y normatividad enfocada a los procesos de eficiencia energética y como estas leyes o decretos pueden facilitar la adquisición e implementación de nuevas tecnologías y métodos. Así como los incentivos tributarios que se ofrecen para las entidades, empresas, personas, que mejoren las condiciones de consumo energético.
3.1 NORMATIVIDAD SOBRE EFICIENCIA ENERGÉTICA ELÉCTRICA DE LA UPME.
La Unidad de planeación energética UPME es una unidad administrativa especial de orden Nacional, de carácter técnico, adscrita al ministerio de Minas y Energía, regida por la ley 143 de 1994 y por el decreto número 1258 de Junio 17 de 2013.
La UPME es la encargada de planear en forma integral, indicativa, permanente y coordinada con los agentes del sector minero-energético, el desarrollo y aprovechamiento de los recursos mineros y energéticos, producir y divulgar la información requerida para la formulación de política y toma de decisiones; apoyar al Ministerio de Minas y Energía en el logro de sus objetivos y metas.
Sus objetivos y funciones principales son:
Realizar la planeación integral del sector minero energético mediante evaluaciones, diagnósticos de la oferta-demanda de los recursos y elaboración de planes indicativos, como apoyo al Ministerio de Minas y Energía y los decisores de inversión.
Gestionar y administrar de forma integral la información de los sectores minero energético para apoyar la toma de decisiones de los agentes públicos y privados.
Apoyar al MME y otras entidades en la realización de las convocatorias del STN, evaluación de proyectos de cobertura, emisión de conceptos para otorgar incentivos, cálculo de precios base para liquidación de regalías, entre otros.
3.1.1 UPME: reglamentación y normatividad que involucran los procesos de eficiencia energética.
La Unidad de planeación Minero Energética en el tema de la eficiencia energética nos habla acerca de las consideraciones iniciales para las propuestas que se están generando y llevando a cabo en el país. Teniendo en cuenta diferentes parámetros que motivan la implementación de procesos para hacer cada vez más eficiente el uso de la energía eléctrica.
Figura 12. Motivadores de la eficiencia Energética reporte UPME (IEA, 2012).
Es importante tener en cuenta los diferentes indicadores, para entender la importancia y lo necesario que es la implementación de sistemas que puedan favorecer fuertemente la Eficiencia Energética en los diferentes campos que hagan uso directo de la Energía.
Figura 13.Esquema General Ley 697 de 2001 (UPME, 2001).
La ley 697 de 2001 Fomenta el uso racional y Eficiente de la Energía, y promueve la utilización de energías alternativas, para los diferentes tipos de usuarios (UPME,
Los artículos que hacen alusión específica a Eficiencia Energética y que además vinculan diferentes alternativas son los siguientes:
Artículo 1°. Declárase el Uso Racional y Eficiente de la Energía (URE) como un asunto de interés social, público y de conveniencia nacional, fundamental para asegurar el abastecimiento energético pleno y oportuno, la competitividad de la economía colombiana, la protección al consumidor y la promoción del uso de energías no convencionales de manera sostenible con el medio ambiente y los recursos naturales.
Artículo 2°. El Estado debe establecer las normas e infraestructura necesarias para el cabal cumplimiento de la presente ley, creando la estructura legal, técnica, económica y financiera necesaria para lograr el desarrollo de proyectos concretos, URE, a corto, mediano y largo plazo, económica y ambientalmente viables asegurando el desarrollo sostenible, al tiempo que generen la conciencia URE y el conocimiento y utilización de formas alternativas de energía.
Artículo 7°. Estímulos y sanciones.
1. Para la investigación: El Gobierno Nacional propenderá por la creación de
programas de investigación en el Uso Racional y Eficiente de la Energía a través de Colciencias, según lo establecido en la Ley 29 de 1990 y el Decreto 393 de
2. Para la educación: El Icetex beneficiará con el otorgamiento de préstamos a los estudiantes que quieran estudiar carreras o especializaciones orientadas en forma específica a aplicación en el campo URE.
3. Reconocimiento Público: El Gobierno Nacional creará distinciones para personas naturales o jurídicas, que se destaquen en el ámbito nacional en aplicación del URE; las cuales se otorgarán anualmente. El Ministerio de Minas y Energía dará amplio despliegue a los galardonados en los medios de comunicación más importantes del país.
4. Generales: El Gobierno Nacional establecerá los incentivos e impondrá las
sanciones, de acuerdo con el programa de uso racional y eficiente de la energía y demás formas de energía no convencionales, de acuerdo a las normas legales
Artículo 10. El Gobierno Nacional a través de los programas que se diseñen, incentivará y promoverá a las empresas que importen o produzcan piezas, calentadores, paneles solares, generadores de biogás, motores eólicos, y/o cualquier otra tecnología o producto que use como fuente total o parcial las energías no convencionales, ya sea con destino a la venta directa al público o a la producción de otros implementos, orientados en forma específica a proyectos en el campo URE, de acuerdo a las normas legales vigentes.
3.1.2.1. Decretos y Resoluciones Relevantes de la Ley 697 de 2001
 Decreto 2501 de 2007
Mediante el cual se dictan las disposiciones para promover las prácticas que tengan como fine el uso racional y eficiente de energía eléctrica. Creando
aspectos relevantes dentro del proceso de eficiencia energética, haciendo más especifica la Ley (Javier & Alzate, 2012).
 Decreto 3683 de 2003 (Reglamentación de la Ley 697 de 2001)
Mediante el presente decreto se reglamenta la Ley 697 de 2001 y se crea la Comisión Intersectorial de Uso Racional y Eficiente de la Energía y demás formas de energía no convencional – CIURE como una instancia de apoyo y asesoría al Ministerio de Minas y Energía en la toma de decisiones sobre la materia (Javier & Alzate, 2012).
 Resolución 180919 de 2010 (Plan de Acción Indicativo del PROURE)
Mediante esta resolución el Ministerio de Minas y Energía adopta el Plan de Acción Indicativo 2010 – 2015 para desarrollar el PROURE, este Plan de Acción tiene como objetivo general el contenido en la Ley 697 de 2001, es decir, contribuir a garantizar el abastecimiento energético pleno y oportuno, la competitividad de la economía, la protección al consumidor y la promoción del uso de fuentes no convencionales de energía.
Siendo el PROURE el Programa de uso Racional y Eficiente de Energía y fuentes no convencionales en Colombia. El cuál constituye uno de los mecanismos de mayor influencia, el cual asegura el seguimiento de las actividades propuestas por la ley.
Siendo este un programa nacional de eficiencia energética enfocada en la relación de la energía con el desarrollo y crecimiento económico en función del usuario final (Javier & Alzate, 2012).
3.1.3 Aspectos relevantes del Plan Nacional de Desarrollo (PND) sobre Eficiencia Energética
Se deben considerar las bases del Plan Nacional de Desarrollo (PND) en cuanto a la sostenibilidad ambiental y la prevención del riesgo.
Dentro del PND se consideran los siguientes ítems, que relacionan los procesos energéticos del país:
 Garantizar autoabastecimiento energético y la sostenibilidad ambiental del país
 Diversificar la matriz energética a través de energías alternativas
 Articular las políticas de transporte con las políticas de uso eficiente de la energía, enmarcadas en el PROURE y el mejoramiento de la calidad de combustibles.
 Establecer medidas para contribuir a la conservación el medio ambiente a través del uso de tecnología de Eficiencia Energética.
Incluyendo, además, dentro de los marcos normativos y de planeación propósitos que generen el establecimiento de las medidas de contribución a la conservación del medio ambiente por medio del uso de tecnologías de Eficiencia Energética (Javier & Alzate, 2012):
Promoción de cambio tecnológico en iluminación, refrigeración, aire acondicionado y cocción.
Capacitación a las empresas sobre los beneficios económicos de cambios tecnológicos de producción más eficientes.
Mejorar prácticas en el uso de la energía.
Esta ley tiene por objetivo promover el desarrollo y la utilización de las fuentes no convencionales de energía, principalmente las de carácter renovable, mediante su integración al mercado eléctrico. Así mismo busca promover la gestión eficiente de la energía, que comprende tanto la eficiencia energética como la respuesta de la demanda (UPME, 2014).
3.1.4.1. Beneficios tributarios
Con el fin de promover los proyectos de generación con fuentes no convencionales de energía y gestión energética, la ley 1715 en el capítulo 3 define los incentivos para la inversión en proyectos de generación y eficiencia energética.
Se crea el fondo de energías no convencionales y gestión eficiente de la energía (FENOGE). El cual busca:
 Financiar programas de FNCE y gestión eficiente de la energía mediante.
 Los recursos podrán ser aportados por la Nación, entidades públicas o privadas, así como por organismos de carácter multilateral e internacional.
 Será reglamentado por el Ministerio de Minas y Energía.
 Se podrán financiar, entre otros, programas y proyectos dirigidos al sector residencial de estratos 1, 2 y 3, tanto para la implementación de autogeneración a pequeña escala, como para la mejora de eficiencia energética.
En los artículos 11, 12, 13 y 14 de esta ley se tienen los siguientes beneficios:
 Deducción de renta
 Reducir anualmente de su renta, por los 5 años siguientes al año gravable en que hayan realizado la inversión, el cincuenta por ciento (50%) del valor total de la inversión realizada.
 El valor a deducir por este concepto, en ningún caso podrá ser superior al 50% de la renta líquida del contribuyente, determinada antes de restar el valor de la inversión.
 Exclusión de IVA
 Los equipos, elementos, maquinaria y servicios nacionales o importados que se destinen a la preinversión e inversión, para la producción y utilización de energía partir de las fuentes no convencionales, así como para la medición y evaluación de los potenciales recursos estarán excluidos de IVA.
 Exención de aranceles
 Exención del pago de los derechos arancelarios de importación de maquinaria, equipos, materiales e insumos destinados exclusivamente para labores de pre inversión y de inversión de proyectos con FNCE.
 Será aplicable y recaerá sobre maquinaria, equipos, materiales e insumos que no sean producidos por la industria nacional y su único medio de adquisición esté sujeto a la importación de los mismos.
 Depreciación acelerada de activos
 Aplicable a las maquinarias, equipos y obras civiles necesarias para la pre inversión, inversión y operación de la generación con FNCE, que sean adquiridos y/o construidos, exclusivamente para ese fin.
 La tasa anual de depreciación será no mayor de veinte por ciento (20%) como tasa global anual
3.2 SISTEMA DE GESTIÓN ENERGÉTICA EN COLOMBIA
3.2.1. Sistema de Gestión Integral de la Energía SGIE.
El SGIE es un sistema de gestión energética cuya implementación busca alcanzar el mínimo consumo energético a través de un proceso de mejora continua; el objetivo estratégico es construir una cultura energético-ambiental que permita a la vez el incremento de la competitividad y la reducción del impacto ambiental.
Para lograr la implementación de este sistema, se propuso un Modelo de Gestión Integral de la Energía (MGIE), el cual se ha estructurado para ser integrado al modelo de gestión organizacional de la empresa. Este Modelo de Gestión Integral de la Energía, es el resultado del Proyecto ―Programa de Gestión Integral de la Energía para el Sector Productivo Nacional financiado por Colciencias y la Unidad de Planeación Minero Energética, UPME.
El Modelo de Gestión Integral de la Energía se presenta como un conjunto estructurado de procedimientos y actividades, que están conceptuados para que se integren al modelo de gestión organizacional de la empresa, y que sirven de guía para la implementación y operación del SGIE.
En busca de lograr el objetivo de implementación el Modelo de Gestión Integral de la Energía está formado con tres etapas consecutivas:
 Etapa 1: Decisión Estratégica
 Etapa 2: Instalación
 Etapa 3: Operación
Figura 14. Modelo de Gestión Integral de La Energía (Campos Avella et al., 2008).
El propósito de esta Norma Internacional es facilitar a las organizaciones establecer los sistemas y procesos necesarios para mejorar su desempeño energético, incluyendo la eficiencia energética y el uso y el consumo de la energía.
Esta Norma Internacional especifica los requisitos de un sistema de gestión de la energía (SGE) a partir del cual la organización puede desarrollar e implementar una política energética y establecer objetivos, metas, y planes de acción que tengan en cuenta los requisitos legales y la información relacionada con el uso significativo de la energía.
Esta Norma Internacional se basa en el ciclo de mejora continua Planificar – Hacer – Verificar – Actuar (PHVA) e incorpora la gestión de la energía a las prácticas habituales de la organización tal como se ilustra en la Figura 15 (ICONTEC, 2011).
Figura 15. Modelo de sistema de gestión de energía (ICONTEC, 2011).
Está Norma tiene como Requisitos del Sistema de Gestión de la Energía los siguientes parámetros:
 Requisitos Generales.
 Política Energética
 Planificación Energética
 Implementación Y Operación
 Verificación
3.3 DESEMPEÑO ENERGÉTICO E INDICADORES DE DESEMPEÑO
Es Necesario Tener en cuenta los Niveles de Desempeño Energético los cuales estarán basados en los Indicadores de Desempeño, para lo cual se tiene como definición la siguiente:
Indicador de desempeño energético: Valor cuantitativo o medida del desempeño Energético tal como lo defina la organización.
Se tiene así que el concepto de Desempeño Energético, expresa la necesidad de identificar e inventariar todas las instalaciones consumidoras, almacenadoras o generadoras de energía, los equipos que las constituyen y todos los tipos de formas de energía consumidas en ellas.
Sin embargo el Desempeño Energético incluye la necesidad de establecer unos indicadores que describan la evolución de las diferentes tendencias observadas de parámetros energéticos de interés para la organización. Así por medio de estos indicadores la interpretación de la evolución de la optimización energética será mucho más fácil.
El planteamiento de indicadores parte de la necesidad de la organización y el compromiso que esta adquiera con los aspectos energéticos. En sistemas de gestión inteligentes se podrán ver reflejados como una medición en tiempo real de las diferentes variables que consuman energía, teniendo en cuenta la instalación y equipos que en ella se encuentren.
Para realizar una breve ilustración, se destacan dos Sectores que proporcionan las características de edificios de oficinas, de acuerdo a su nivel de estructura:
Sector terciario residencial:
Consumo de energía (eléctrica, térmica, renovable, etc.) por metro cuadrado, por vivienda, por habitante, por instalación térmica o eléctrica del edificio (calefacción, aire acondicionado, iluminación, ACS, etc.), por equipo, por humedad relativa, temperatura media, máxima o mínima.
Sector comercial y de servicios:
Consumo de energía (eléctrica, térmica, renovable, etc.) por instalación térmica o Eléctrica del edificio, número de empleados, superficie o visitante.
3.4 CONCLUSIÓN.
La normatividad y reglamentación sobre eficiencia energética en Colombia es muy poca, para lo cual no se tienen a corto plazo, beneficios específicos sobre la implementación de estos sistemas, y las garantías de hacerlo. Sin embargo presenta una serie de incentivos los cuales, poco a poco, generan la difusión de las ventajas de incluir estos sistemas en sus procesos e instalaciones.
Por otra parte se puede decir que la proyección de las normas y leyes van encaminadas a ser mucho más estrictos con estos indicadores de eficiencia energética, lo cual hace que poco a poco la implementación de los sistemas de gestión energética sean adoptados en mayor proporción.
REQUISITOS Y FUNCIONALIDADES DEL SISTEMA DE GESTION DE ENERGIA.
Un verdadero sistema de gestión energética se alcanza cuando la industria es capaz de enlazar la administración, el desempeño energético, el conocimiento, los procesos y procedimientos a la infraestructura para la recolección y procesamiento de datos y las personas. Es decir que los sistemas de control y adquisición de datos de cualquier nivel deben estar asociados al Personal y procedimiento correspondiente para alcanzar el éxito del SGE. De allí la importancia de los sistemas de medida, control Y adquisición de datos en la industria.
En los edificios se encuentran diferentes cargas que influyen significativamente en el consumo de energía, y que pueden ser fácilmente gestionables. Entre ellos se tienen sistemas de iluminación, ventilación, calefacción, refrigeración y aire acondicionado, ascensores, etc. También es necesario incluir dentro de las cargas del edificio contar con un sistema de alimentación independiente, donde se puede hablar de una fuente no convencional de energía.
En este capítulo se encontrara de forma detallada los diferentes sistemas gestionables dentro de un edificio, proponiendo una arquitectura acorde con las necesidades de los edificios en Colombia, definiendo las relaciones funcionales del sistema propuesto con las cargas del edificio inteligente.
Para iniciar hablando de los niveles influyentes de los sistemas energéticos de un edificio, se tienen en cuenta diferentes aspectos que tienen una relación jerárquica que actúa en base a cada uno de los parámetros funcionales y operativos del software y hardware del proceso de gestión de energía.
Figura 16. Esquema sistema de gestión (Elaboración Propia).
Dispositivos de Campo:
En este nivel se encuentran cada uno de los elementos físicos que componen el sistema de control y automatización de los diferentes procesos en los cuales haya intervención de cargas eléctricas, que busca facilitar al usuario el uso del sistema por medio de accionamientos sencillos.
En el nivel operativo se deben ejecutar las diferentes actividades para los cumplimientos de los objetivos establecidos del sistema de gestión, desde la coordinación de variables comerciales, financieras, sociales, ambientales y técnicas.
Ejecuta actividades para el cumplimiento de objetivos operativos establecidos y de coordinación administrativa y técnica de la Compañía.
En este nivel se presentan los diferentes aspectos teóricos que fundamentan implementación del sistema de gestión, basándose en la funcionalidad y los objetivos finales del mismo.
En este nivel se determinan los objetivos a largo plazo y el modo en que el sistema va a lograr la interrelación con todos sus elementos. En este nivel se proponen las características que debe cumplir el sistema y que afectaran todos los procesos.
Nivel de Gestión:
En este nivel se encuentra toda la ingeniería de software, en la cual se presentan todos los elementos y subsistemas que se van a gestionar, para esto se basa en los demás niveles, teniendo en cuenta cada uno de los aspectos anteriores y como se realizan las acciones para que sean visibles en la implementación final.
4.1 SISTEMAS GESTIONABLES DE UN EDIFICIO
Los Edificios inteligentes como cualquier otra edificación tienen diferentes cargas eléctricas asociadas a su funcionamiento, en cuanto a productividad y gastos fijos de acuerdo al consumo eléctrico de los mismos. Como ítem adicional los edificios inteligentes usan componentes electrónicos de alta tecnología, los cuales deben tener la capacidad de gestionar los diferentes elementos que componen el sistema, teniendo en cuenta los aspectos de eficiencia energética.
Para poder realizar una caracterización general adecuada de un edificio se plantean 4 categorías de operación:
1. Eficiencia del Consumo de Energía
3. Sistemas de Telecomunicaciones
4. Automatización de Áreas de Trabajo
Lo que se desea es que por medio del sistema de gestión estas categorías puedan integrarse, para obtener el mejor desempeño de los elementos electrónicos (Software-Hardware) y las variables eléctricas a controlar (Voltajes- Corrientes) logrando un alto impacto en eficiencia energética (Morillo, 2011).
Al hablar de un edificio inteligente, se hace referencia a que es posible realizar una gestión automática de su sistema, con el cual pueda generarse una reducción del uso de energía a un mínimo consumo.
Para el control de las diferentes variables eléctricas se hace necesario plantear estrategias que puedan reducir el consumo de energía, para así hablar de un edificio inteligente (Morillo, 2011).
Encendido/Apagado Optimizado
Ciclo de Uso
De Reajuste
Limitante de demanda eléctrica
Control adaptado
Optimización de Enfriadores de líquidos.
Optimización de Calentadores de líquidos.
Fuentes óptimas de energía y alternas.
Los sistemas de seguridad involucran elementos que al ser electrónicos tienen variables que pueden ser gestionadas, y así mismo hacen parte de la inteligencia del edificio, pudiendo maximizar su desempeño y a su vez generar una reducción de costos. Los factores que abarcan la gestión del edificio son (Morillo, 2011).
 Reducir la dependencia de personal
 Sistemas de circuitos cerrados por TV
 Sistemas de control de acceso
Sistemas de Detección de Humo
Control de Energía de Elevadores, Sistemas HVAC, Puertas
Sistemas de unidad de Respaldos.
Los sistemas de Telecomunicaciones hacen parte esencial de los elementos que componen un edificio, se hace necesario la optimización de estos para un mejor desempeño y confiabilidad, de tal manera que pueda reducirse el costo por medio de la gestión, teniendo en cuenta que son sistemas que se usan la mayor parte del tiempo.
Los principales sistemas de telecomunicación involucrados en un edificio son (Morillo, 2011):
Video Texto
Transmisión de datos (Red)
Sistemas de integración con las otras categorías
Automatización de las Áreas de Trabajo
En un edificio se distinguen diferentes áreas de trabajo en las cuales se busca que el usuario pueda hacer uso óptimo de estás sin afectar su productividad o su confort, para esto la gestión de las diferentes áreas puede hacer mucho más eficiente el lugar. Esto con el fin de que se produzca una reducción de costos como consecuencia de la gestión e integración de las diferentes áreas de trabajo. Los factores que influyen el proceso de automatización son:
 Un sistema centralizado de procesamiento de datos (Data Center)
 Un lugar de procesamiento de palabras (Word processing)
 Un sistema de diseño agregado por computadora
 Servicio de Información compartida
Estos sistemas no necesariamente tienen que ser sofisticados y únicamente tecnológicos, son sistemas que permitan dar valor agregado y facilidades a los
ocupantes del edificio. Estos sistemas de automatización, pueden ser en áreas donde exista grupo de máquinas tales como computadoras con aplicaciones Específicas, impresoras, escáner, faxes, plotters, cámaras, y otros sistemas de servicios que se puedan prestar con el fin de automatizar y facilitar proceso que deben realizar los ocupantes del edificio inteligente.
Estos sistemas pueden ser controlados por medio de variables eléctricas que hagan que se aproveche de manera eficiente el recurso de energía (Morillo, 2011).
4.2 CARACTERÍSTICAS MÁS IMPORTANTES DE LOS EDIFICIOS DE ACUERDO A SU POSIBILIDAD DE GESTIÓN DE CARGAS Y VARIABLES QUE AFECTAN LA EFICIENCIA DEL SISTEMA.
Las características más importantes de los edificios gestionables o inteligentes deben partir desde la normatividad, que hace referencia al nuevo uso de tecnologías que busque promover la eficiencia energética. Teniendo de base la regulación es necesario tener en cuenta que el control de un edificio involucra todo su sistema, es decir el sistema de gestión debe tener la capacidad de integrar los componentes del sistema en busca de optimizar el uso de energía. Para esto se definen sistemas básicos que hacen parte de un edificio y como tal deben tenerse en cuenta para la automatización de los mismos.
Sistema de control autónomo para mejorar la eficiencia energética.
Sistema de control de seguridad (CCTV, control de acceso, control de incendio y alarmas).
Sistemas de telecomunicaciones y tecnología de redes de datos y voz.
Sistemas de integración.
energética.(Morillo, 2011)
Estos sistemas son muy sofisticados y sirven en esencia para aprovechar a lo máxima los recursos de energía y optimizar el uso, tal como la iluminación, los sistemas de refrigeración (HAVC), ventilación, control de humedad, de energía alterna, sistemas basado de sensores que permita inteligentemente detectar cambios de condiciones en las áreas y puedan adaptarse los sistemas a las condiciones presentadas en el área y en el ambiente.
Sistema de Seguridad (CCTV, Control de Acceso, Control de Incendio
y Alarmas) (Morillo, 2011)
Los sistemas de seguridad inteligentes pueden ser controlados y monitoreados de manera independiente y también pueden automonitorearse y reconocer la alarma para tomar una medida de acción. Los sistemas nos pueden controlar los accesos a las áreas así como modificar sus condiciones de control para resguardar la seguridad e integridad de sus ocupantes de tal manera que los sistemas de seguridad en un edificio inteligente pueden cambiar su modo de operación habitual en modo de sobre vivencia para proteger a los ocupantes del edificio.
Voz (Morillo, 2011).
Todos los sistemas relacionados a las telecomunicaciones son sistemas
sofisticados que proveen el servicio de comunicación interna como comunicación
a distancia sea esta comunicación de voz o comunicación de datos. La tecnología
de redes para edificios inteligentes esta creada con el fin de compartir los recursos
de comunicación de enlace de servicio, etc. para todos y cada uno de los arrendatarios u ocupantes del edificio. Los servicios básicos que provee la tecnología de redes y los sistemas de telecomunicaciones y que sirven para integrar los demás sistemas y controlarlos son:
 Sistema centralizado telefónico basado en VoIP (Ip telephony)
 Sistemas de seguridad de Redes de datos contra ataques del exterior
 Sistema de respaldo y resguardo de información
 Sistemas de video conferencias
 Internet de ancho de banda amplia
 Mensajería electrónica
 Sistema Satelital
 Video y CATV
4.2.4 Sistema de Integración (Morillo, 2011)
Los sistemas de integración sirven para poder interconectar todos los sistemas Inteligentes de un edificio pudiendo controlarlos y monitorearlos, y todo a través de la red de datos e Internet. La integración consiste en utilizar un protocolo de comunicación que permita a todos los sistemas inteligentes comunicarse con el Controlador o el sistema maestro de control y poder hacer que interactúen entre si
y que puedan ser más autónomos y automáticos.
Al realizar la integración de los diferentes sistemas el edificio empieza a ser mucho más eficiente, debido a que la gestión empieza a realizarse en simultaneidad.
4.3. SUBNIVELES DE GESTIÓN.
Dentro del sistema de gestión se pueden integrar las áreas críticas de energía para consolidar monitoreo, reportes y eficiencia. Para ello podemos dividir la gestión en varios niveles dependiendo de la especialidad que se maneje obteniendo así:
 Nivel de Gestión de energía.
 Nivel de Gestión de procesos y maquinas
 Nivel de Gestión de información
 Nivel de Gestión de edificios
 Nivel de Gestión de seguridad
A continuación se definirán los elementos gestionables dentro de cada nivel.
4.3.1 Nivel de Gestión de Energía.
En este nivel de gestión se garantizara la disponibilidad de energía, reducción de las facturas de energía, limitando las emisiones de CO2 integrando energías renovables. Para lograr estos objetivos es necesario Realizar mediciones de energía, mejorar la calidad eléctrica dentro de la edificación y tener protección local de BT/MT. Se hace necesario incorporar la conversión de energías renovables, realizar un control inteligente de motores, como la posible inclusión de recarga para vehículos eléctricos (Schneider-electric, 2011).
4.3.2 Nivel de Gestión de Procesos y Maquinas.
En el caso de tener un edificación en el que se realice algún tipo de actividad industrial, será necesario administrar la planta haciéndola productiva, garantizando eficiencia de los procesos, el desempeño de las máquinas y optimizando los costos de operación y mantenimiento. Para ello se optimizan procesos, se realiza un control sobre todo tipo de motores que se utilicen en el proceso (bombas, ventiladores, ascensores, escaleras mecánicas, manejo de materiales, embalaje, etc) (Schneider-electric, 2011).
Nivel de Gestión de Información.
En este nivel se debe garantizar la disponibilidad de los servidores, información crítica y aplicaciones mediante el posicionamiento de equipos inteligentes de tecnología de información (IT) (Schneider-electric, 2011).
4.3.4 Nivel de Gestión de Edificios.
Este nivel de gestión debe garantizar que el entorno del edificio cuente con tecnología de punta, que incremente el confort y la productividad de los usuarios mientras reduce los kWh/m2 consumidos. Se puede realizar gestión sobre el sistema de ventilación y aire acondicionado, control de iluminación, control de persianas, y demás equipos electrónicos que se encuentren dentro del edificio (Schneider-electric, 2011).
4.3.5. Nivel de Gestión de Seguridad.
Este nivel de gestión garantiza la seguridad e integridad de los activos y las personas, además de proteger las instalaciones mediante la integración de tecnologías. Para ello es necesario que se cuente con sistema de video vigilancia, iluminación de emergencia, control de accesos, alarmas de incendio e integridad física (Schneider-electric, 2011).
4.4. ESPECIFICACIÓN DE REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA.
Para lograr definir los requerimientos del sistema se propone utilizar una arquitectura de gestión distribuida diferenciando cada uno de los subsistemas presentes en los edificios vistos anteriormente. De acuerdo a las necesidades expuestas se plantean los siguientes requerimientos de nuestro sistema de gestión energética:
 El sistema debe permitir el monitoreo en tiempo real de todas las variables del sistema, proporcionando información sobre cómo, cuándo y cuanta energía se consume.
 El sistema debe ante cualquier anomalía presente en algún elemento eléctrico del edificio informar mediante el accionamiento de alarmas que presentan la visualización de datos de funcionamiento en tiempo real, mediante diferentes dispositivos hardware, que sean de fácil acceso y entendimiento del usuario, y que a su vez pueda controlar y regular.
 Flexibilidad en diferentes sistemas de acuerdo a estándares básicos de comunicación, proporcionando una modularidad para actualizaciones y nuevas funcionalidades.
 El sistema de gestión debe soportar el flujo de energía bidireccional, es decir, desde el proveedor de servicios hacia el cliente final y desde el cliente hacia la red eléctrica, entregando el exceso de la energía generada a través de fuentes renovables.
 El sistema debe ser capaz de controlar y regular la temperatura y la iluminación de acuerdo a las condiciones del entorno de trabajo en tiempo real, minimizando el consumo de energía que sea innecesario siempre y cuando se garantice el confort.
 El sistema debe ser capaz de integrar sistemas de video vigilancia, iluminación de emergencia, alarmas contra incendios, permitir el control de acceso a personal autorizado.
4.5. FUNCIONALIDADES DEL SISTEMA.
Para el cumplimiento de estos requerimientos, el sistema debe contar con una serie de funciones específicas, que hagan exitoso la implementación y puesta en marcha del sistema de gestión de energía.
Los requisitos planteados sugieren un nivel exigente de condiciones propias del sistema, para esto se requiere que las funcionalidades cumplan con las características necesarias para trabajar de forma óptima y operacional. Así mismo estás deben proponer adaptabilidad con los diferentes niveles del sistema y que su implementación sea de manera práctica y segura.
Las funcionalidades que se proponen a continuación se plantean teniendo en cuenta el análisis de los diferentes sistemas de gestión vistos en el capítulo 1, donde se proponen diferentes elementos que satisfacen las condiciones generales en la automatización de edificios. Por otra parte se tendrá en cuenta los requisitos que se plantearon de acuerdo al estudio de regulación y componentes característicos de las diversas edificaciones en Colombia, para lograr de manera eficiente los parámetros y requisitos propuestos, así como la vista de implementación futura como oportunidad de negocio.
Las funciones generales del sistema deben partir desde la necesidad de información que se requiere, este tendrá que ser adaptable a diferentes equipos de medida local y remoto, así como a los diferentes sistemas de comunicación de datos que serán los encargados de transmitir la información en todos los niveles, integrando cada función en cada área específica.
Funciones principales del sistema de gestión:
 Visualización y análisis de Gráficos de históricos y líneas de base de energías y variables energéticas, en tiempo real, contemplando las fuentes alternas de energía, subestaciones interiores y demás proveedores de energía.
 Presentación de Información de facturación de suministros energéticos de acuerdo a las diferentes zonas y usos.
 Medición continua en tiempo real mediante analizadores de red que proporcionen medidas de variables eléctricas (Potencia Activa, Reactiva, Factor de potencia, tensiones, corrientes, armónicos) de tal manera que el usuario conozca la calidad del servicio de energía.
 Coordinación de alarmas para establecer puntos límite de consumos, además de almacenamiento de información por áreas y niveles del sistema que muestren el máximo consumo y mediante análisis de los datos medidos proporcione una solución correctiva.
 Capacidad de realizar la evaluación del consumo total respecto al esperado, mediante la presentación de informe con detalles técnicos y económicos.
 Seguimiento de la facturación del suministro y correcta importación de los costos de consumo energético.
 Control guiado de acuerdo a las necesidades del usuario, mediante comparación de ajustes previamente definidos, lo cual facilita el seguimiento de los objetivos energéticos.
 Posibilidad de acceso remoto implementando un sistema de comunicación web de acuerdo a los estándares de comunicación genéricos.
 Control del clima mediante regulación, apagado y encendido, automáticos, mediante la simulación de presencia y de condiciones climáticas externas e internas.
 Acondicionamiento de lectura de variables que activen las Alarmas de incendio, fugas de gas, de escape de agua.
 Actuación automática sobre persianas desde diferentes puntos de acuerdo
a las necesidades de usuario y a condiciones de luminosidad.
 Interfaz de Control de todos los equipos mecánicos y eléctricos de las diferentes áreas.
 Integración de los diferentes equipos, operando mediante la comunicación con otros equipos, para realizar acciones de manera eficiente con menos consumo energético.
 Avisos constantes de
atendida/desatendida. Envío continuo de alarmas a equipos móviles.
 Funciones de vista general claras y sencillas para soportar al usuario en situaciones críticas, permitiendo actuar rápido y correctamente.
 Monitoreo y optimización continúa de forma fiable el comportamiento funcional de la instalación, que genere información previa para realizar mantenimientos preventivos.
 Programación de horas de trabajo y tiempos de funcionamiento, de acuerdo
a los momentos del día, mes, año.
 Programación de las Protecciones del sistema.
 Posibilidad de puesta en marcha total y parcial de fuentes de energía renovables, mediante equipos de flexibilidad en los circuitos.
 Gestión total de fuentes para Recarga de vehículos eléctricos
 Posibilidad de comunicación Remota, haciendo uso de los principales canales de comunicación de acuerdo a cada edificación.
 Sistema de seguridad y confiabilidad en el servicio de energía eléctrica mediante la función de transferencia automática de Circuitos.
 Control de enfriamiento, Control de HVAC, Iluminación interior y exterior.
 Detección de intrusos mediante sensores acoplados al sistema.
 Opción de Iluminación de emergencia que no depende del sistema de gestión software para ponerse en marcha.
 Toma de datos en tiempo real y análisis de modelos previamente considerados de tipo meteorológico.
 Reportes de precios en base a las tarifas del mercado y aplicaciones empresariales.
4.6 GENERALIDADES DE UML COMO PROPUESTA PARA EL SISTEMA DE GESTIÓN DE ENERGÍA.
El sistema de gestión de energía de acuerdo a sus requerimientos, presenta una alta complejidad en términos de tareas computacionales, lo cual implica el uso de metodologías coherentes de ingeniería de software para formular sus requerimientos. Esto debido a que la automatización de edificios requiere de nuevas tecnologías que puedan integrarse de manera sencilla y a su vez pueda ser de fácil interpretación por parte del usuario final. Además teniendo en cuenta que la innovación tecnológica es el futuro de la sostenibilidad y de la eficiencia energética como campo de acción principal del sistema.
En este capítulo se estudia la posibilidad de la futura implementación del sistema de gestión utilizando un lenguaje de modelamiento ―Unified Modelling Language‖ (UML) y se plantea de forma general como se define este lenguaje y en que podría beneficiar al desarrollo del sistema de gestión de acuerdo a los requerimientos planteados.
4.7 PLANTEAMIENTO DEL MODELO METODOLÓGICO PARA LA PROPUESTA DE IMPLEMENTACIÓN MEDIANTE UML.
El modelo que se realiza está basado en lenguaje UML de forma general, en el cual se propone un esquema que pueda evidenciar los diferentes aspectos funcionales y características del sistema, buscando así que el desarrollo del software pueda generarse teniendo en cuenta cada uno de los requerimientos planteados, de forma que el sistema trabaje de acuerdo a las condiciones de eficiencia energética que fueron definidas para así proporcionar un sistema de gestión que sea adaptable a los diferentes ambientes de edificios y así mediante reducción de consumo de energía, confort para el usuario, seguridad y calidad del
servicio de energía lograr un impacto positivo en la búsqueda por mejorar las condiciones en los edificios.
Para efectos prácticos se planteará UML desde la siguiente perspectiva:
 Diagramas de Casos de Uso
 Modelo de Dominio
 Diagramas de Clases
Obteniendo así una propuesta metodológica para el desarrollo del software de manera que la implementación sea desarrollada siguiendo los parámetros gestionables de cada uno de los elementos planteados, de acuerdo a requerimientos funcionales propuestos.
4.7.1 Perfiles de Usuarios
Para efectos prácticos se relacionan dos usuarios que tendrán diferentes características, por otra parte es necesario tener en cuenta que el Usuario Tradicional podrá también tener las mismas facultades que el Administrador. En los Casos de Uso, se utilizará un único usuario <<Usuario_1>> el cual será un actor de acuerdo a lo requerido por el cliente.
Estos dos usuarios serán:
 Usuario Tradicional: Tendrá acceso a diferentes funciones del sistema, esto teniendo en cuenta que no podrá hacer programación ni configuraciones, simplemente ajustes de simple acción, como acceso iluminación, accesos y aires acondicionados. Sin embargo el Cliente- Administrador, tendrá la opción de modificar las facultades que se le proporcionan a cada uno de los usuarios que tendrán un <<LOGIN>>.
Este Usuario deberá tener una capacitación de forma rápida, con la cual conozca el proceso de ingreso, la interfaz y la maniobrabilidad sobre este.
 Usuario Administrador: Tendrá acceso total a todas las funciones del sistema, podrá realizar programación, configuración y cambios a los diferentes elementos del sistema. Además podrá acceder a cada uno de los usuarios que ingresan al sistema, su historial y demás actividades, así como proporcionar facultades de diferente índole para la modificación y realización de acciones en los diferentes sistemas gestionables.
Este Usuario deberá tener una capacitación intensa, de tal manera que se apropie completamente del sistema, de sus funciones y de su maniobrabilidad. Para esto debe ser una persona que conozca todos los
parámetros de funcionamiento de los diversos sistemas y que tenga un rango apropiado en la parte técnica y administrativa del lugar.
4.7.2 Desarrollo de Casos de Uso
Como primera instancia se plantea un diagrama general que propone los elementos principales que se gestionan dando así un esquema principal de partida, teniendo en cuenta que de este se desprenden otros elementos, acciones y funciones, de acuerdo a los requerimientos de cada una de estos subsistemas.
Figura 17. Diagrama de Caso de Uso General_U1 (Elaboración Propia).
El diagrama de Caso de Uso General muestra las posibles entradas a cada uno de los elementos gestionables, así mismo se debe tener en cuenta que esto parte en un entorno gráfico, donde el usuario pueda visualizar las acciones que realiza.
Así mismo en el momento en que se realiza el registro <<LOGIN>> cada usuario que pueda interactuar con el sistema tiene un rol definido por el nivel de intrusión en el mismo. Para esto se realiza una pre-configuración la cual establece el nivel de seguridad de ingreso.
Los elementos enlazados por <<include>> hacen parte principal de las acciones que puede realizar el usuario, por otra parte los enlazados por <<exclude>> determinan acciones que no siempre se realizan y son de extensión para determinados usuarios.
Seguidamente se establecen los diagramas de uso para los diferentes subsistemas, en los cuales se definen las acciones específicas, teniendo en cuenta las condiciones del sistema. Ver Anexo A.
Para cada uno de los subsistemas a gestionar se evidencia que el Diagrama de Casos de uso realiza una acción predeterminada para lograr una visualización sencilla del esquema de modelamiento del sistema.
Para todos los casos se plantea un ingreso mediante la interfaz en cualquier sistema operativo que pueda tener comunicación, ya sea inalámbrica o por medio de cableado estructurado, lo que hace que se tenga la posibilidad del monitoreo y de la gestión por medio remoto. Esto accediendo con un <<LOGIN>> el cual el sistema verificara los permisos que sean concedidos según el usuario que ingrese.
Para cada uno de estos subsistemas se tendrán en cuenta las condiciones que plantea el administrador, el cual generará permisos para proceder al ingreso de las posibles acciones que puedan realizarse sobre los diferentes elementos.
4.7.2.1 Diagrama Caso de Uso Iluminación.
Figura 18. Diagrama Caso de Uso Iluminación (Elaboración Propia).
Este Diagrama muestra la relación de inclusión de los elementos que se van a gestionar, en este caso <<ILUMINACION>>, las cuales incluyen <<LUMINARIAS>> Y <<PERSIANAS>>, cada una con las acciones correspondientes. En la tabla de caso de uso <<ILUMINACION>> se realiza una descripción más detallada de este diagrama. Ver Anexo A.
4.7.2.2 Diagrama Caso de Uso Aire Acondicionado (HVAC).
Figura 19. Diagrama Caso de Uso_HVAC (Elaboración Propia).
Este Diagrama muestra la relación de inclusión de los elementos que se van a gestionar, en este caso <<HVAC>>, el cual incluye acciones <<ON>>, <<OFF>> y <<PROPORCIONAL>> En la tabla de caso de uso <<HVAC>> se realiza una descripción más detallada de este diagrama. Ver Anexo A.
4.7.2.3 Diagrama Caso de Uso Seguridad.
Figura 20. Diagrama Caso de Uso_Seguridad (Elaboración Propia).
Este Diagrama muestra la relación de inclusión de los elementos que se van a gestionar, en este caso <<SISTEMAS DE SEGURIDAD>>, las cuales incluyen <<ALARMAS>>, <<ACCESOS>> Y <<VIDEOVIGILANCIA>>, cada una con las acciones correspondientes. En la tabla de caso de uso <<SISTEMAS DE SEGUIRDAD>> se realiza una descripción más detallada de este diagrama. Ver Anexo A.
4.7.2.4 Diagrama Caso de Uso Gestión de Energía.
Figura 21. Diagrama Caso de Uso_Gestión de Energía (Elaboración Propia).
Este Diagrama muestra la relación de inclusión de los elementos que se van a gestionar, en este caso <<GESTION DE ENERGIA>>, las cuales incluyen <<CONTROL ARMONICOS>>, <<DESCONEXION Y CONEXIÓN DE RED>>, <<FACTOR DE POTENCIA Y REGULACION DE TENSION>>, cada una con las acciones correspondientes. En la tabla de caso de uso <<GESTION DE ENERGIA>> se realiza una descripción más detallada de este diagrama. Ver Anexo A.
Es necesario tener en cuenta que este caso, en el sistema puede ser un módulo opcional, para lo cual se debe conocer el tipo de cargas que se requieren controlar. En el caso de los edificios, en vista general, este módulo de gestión de energía no cumpliría una función eficiente, y aumentaría en gran cantidad el costo de la implementación del sistema. Es por eso que para continuar con la metodología no se tendrá en cuenta este subsistema de <<GESTION DE ENERGIA>>.
4.7.2.5 Diagrama Caso de Uso Monitoreo de Datos.
Figura 22. Diagrama de Caso de Uso_Monitoreo de Datos (Elaboración Propia).
Este Diagrama muestra la relación de inclusión de los elementos que se van a gestionar, en este caso <<MONITOREO DE DATOS>>, las cuales incluyen <<DATOS GENERALES>>, <<DATOS TECNICOS>> y <<DESEMPEÑO ENERGETICO>>, cada una con las acciones correspondientes. En la tabla de caso de uso <<MONITOREO DE DATOS>> se realiza una descripción más detallada de este diagrama. Ver Anexo A.
El Caso <<DESEMPEÑO ENERGETICO>> incluye << INDICADORES DE CONSUMO ENERGETICO>> los cuales estarán en las características de consumo proporcionadas por el usuario-administrador. Esto con el fin de que si este lo desea, pueda generar una serie de datos base para que el consumo de energía esté ligado a estos indicadores y pueda establecer niveles de desempeño de acuerdo a su necesidad.
Este caso, que involucra las bases de datos, no se tendrá en cuenta para la continuación de la metodología, ya que los datos son proporcionados por los demás subsistemas y este módulo hace parte general del sistema y se desarrolla de manera diferente, lo cual no es competencia de esta metodología en este trabajo.
4.7.3. Modelo de Dominio
Figura 23. Modelo de Dominio Sistema de Gestión de Energía (Elaboración Propia).
El modelo de Dominio representa la estructura general del sistema, en el cual se muestran los diferentes sistemas gestionables y la asociación directa con los elementos que los componen.
En este modelo planteado se propone dar una representación visual de las clases conceptuales u objetos del mundo real en el dominio de interés, que en este caso es el de gestión de los subsistemas que pueden monitorearse y mediante acciones generar condiciones para mejorar la eficiencia energética del edificio.
El modelo de Dominio estructura tres clases conceptuales principales que son:
 Gestión Iluminación
 Gestión HVAC
 Gestión Seguridad
Estas clases representan los objetos de mayor interés dentro del dominio, así mismo mediante está estructura se llega a ver la jerarquía y dependencia de las clases siguientes:
 Luminarias y Persianas
 Cámaras, Accesos y Alarmas
 Unidad HVAC
Estos objetos son más específicos y a partir de estos se plantearán los atributos y métodos para poder realizar el sistema de gestión según lo que se requiera. Esto se representa por medio del Diagrama de Clases, en el cual mediante la estructura general del Modelo de Dominio, se plantea la base de implementación del sistema, teniendo en cuenta los requerimientos y funcionalidades planteadas.
4.7.4. Diagrama De Clases
Siguiendo con la metodología UML, se construyen los diagramas de clase para la propuesta de sistema de gestión, donde se divide en tres componentes: Gestión de Iluminación, Gestión de Seguridad y Gestión HVAC. Cada uno de los componentes del sistema tiene asociados elementos que se denominan de entrada y salida los cuales generaran un reporte cada que sean modificados ya sea por el usuario o por el programa automático de gestión. Este diagrama proporcionará la base general para la implementación del sistema.
Figura 24. Diagrama De Clases Sistema de Gestión de Energía (Elaboración Propia).
4.7.4.1. Descripción del diagrama de Clases.
El Sistema Inicialmente presenta su visualización de la interfaz (Definida por el programador), en donde se define el usuario que va a realizar el proceso de gestión, de acuerdo a las características descriptivas y lo que este va a realizar. Este usuario ingresará, usando su <<Login>> y <<Contraseña>>. Definido el Usuario y ya habiendo pasado el estado de ingreso al Sistema, este podrá utilizar la clase <<SistemaGestion>> que incluye las clases <<Iluminación>>, <<Seguridad>> y <<GestionHVAC>>, además de una clase que hará que el Sistema sea inteligente y autónomo, <<ProgramaAhorro>> haciendo que la acción manual se vea reducida. Esta última clase de relación de uso, podrá programarse de forma estándar por el usuario y a su vez tendrá en cuenta las variables y señales de salida y entrada del Sistema. Las salidas serán las acciones de operatividad que se realicen, y las entradas generarán señales externas para proceder a realizar la gestión y tener en cuenta aspectos de eficiencia energética externas e internas. Así mismo esta clase <<Programa Ahorro>> tiene una relación de uso con la clase <<Reporte>>, la cual tendrá los datos de entrada y salida, y a su vez tendrá una relación de dependencia con la clase <<InterfazBD>> la cual guardará los datos de monitorización del Sistema, hacienda que el reporte proporcione datos que hagan que los aspectos funcionales cumplan con los requisitos establecidos por el usuario.
4.7.4.2. Descripción de las Clases.
Al realizar la descripción general del diagrama de clases, se procede a realizar una descripción detallada de cada uno de los métodos y atributos de las clases que involucran el sistema.
Figura 25. Clase <<usuario>> (Elaboración Propia).
Dentro de la clase <<usuario>> se definen unos atributos y métodos que permitirán llevar a cabo la programación de este. Se debe tener en cuenta las características de cada usuario descritas en el numeral 4.7.1 Perfiles de Usuario. En los parámetros se tiene:
 Permisos: este atributo es de tipo boolean Array 2x1 con el cual se definirá los permisos de acuerdo al tipo de usuario.
 Nombre: atributo de tipo String que contiene el nombre de usuario.
 Vigencia: atributo de tipo Int con el que se sabrá la vigencia que tiene el usuario.
 Contraseña: atributo de tipo String con el cual se accede al sistema de gestión.
 Formulario: atributo de tipoUsuario el cual es creado por el programador y sirve para que el usuario administrado cree un nuevo usuario.
 Login(nombre, contraseña): este método le permitirá al usuario iniciar sesión en el sistema con su nombre y contraseña.
 cambiarContraseña(nombre, contraseña): este método le permitirá al usuario cambiar su contraseña; requiere de los argumentos nombre y
 crearUsuario(formulario): este método le permitirá al usuario administrador crear un nuevo usuario, recibiendo como argumento formulario que es un atributo tipoUsuario definido por el programador.
 eliminarUsuario(nombre): este método le permitirá al usuario administrador eliminar un usuario, recibiendo como argumento el nombre de
 Gestión(permisos): este método permitirá de acuerdo al argumento permisos si el usuario puede realizar gestión o solo monitoreo del sistema.
 crearReporte(reporte): este método permitirá al usuario crear reportes de forma manual cuando lo necesite, utilizando como argumento la clase
Figura 26. Clase <<SistemadeGestion>> (Elaboración Propia).
Dentro de la Clase <<SistemadeGestion>> se definen los siguientes métodos:
 autoGestion(programaAhorro): este método permite que se ejecute la clase <<programaAhorro>>que tiene sus algoritmos de gestión sin necesidad de intervención de usuario.
 gestionIluminacion():
gestionIluminacion.
 gestionHVAC():este método permite invocar la clase interfaz gestionHVAC.
 gestionSeguridad():este
gestionSeguridad.
Esta interfaz deberá disponer de botones, menús, gráficas y demás controles bajo el concepto de amigable y usable. De tal manera que tanto el monitoreo como la gestión sea mucho más fácil y dinámica para el usuario.
Figura 27. Clase <<Salida>> (Elaboración Propia).
Figura 28. Especializaciones Clase <<Salida>> (Elaboración Propia).
Dentro de la clase <<Salida>> se definen unos atributos y métodos que permitirán llevar a cabo la programación de este. Con base en las posibilidades que brinda el polimorfismo en la Programación Orientada a Objetos (POO), esta clase tiene diferentes especializaciones las cuales heredan los métodos y atributos que se especifican dependiendo del tipo de salida. En los parámetros se tiene:
 consumo: este atributo es de tipo Double con el cual se definirá la potencia o el consumo de las salidas que hereden este atributo.
 setPoint: atributo de tipo Double con el que se podrá operar las salidas dependiendo del tipo de salida.
 tipoSalida: atributo de tipo String con el que se especificara el tipo de salida, ya sea Luminarias, persianas, accesos, cámaras, unidades de HVAC.
 ID: atributo de tipo String con el cual se identificara cada uno de las salidas.
 Ptz(panning, tilt, zoom): atributo de tipo Array Int el cual lo utiliza solo la especificación <<Camara>> y sirve para definir unas qué nivel de rotación tiene la cámara movible.
 prioridad: atributo de tipo Int el cual sirve para darle un grado de prioridad a cada salida para que el programaAhorro sepa que puede gestionar primero de acuerdo a prioridades.
 preSet: atributo de tipo array que sirve para definir posiciones o puntos predeterminados de uso frecuente en una cámara movible.
 perfilPuerta: atributo de tipo Array definida por el usuario con el que se define quien puede entrar a ciertos accesos.
 estado: atributo tipo Boolean con que permitirá saber el estado de cada salida después de haber sido operada.
 operarSalida(tipoSalida, setPoint): este método le permitirá al usuario operar las salidas pueden ser ON/OFF o proporcionales. Se reciben como argumentos tipoSalida y setPoint.
 preSet(preSet): este método solo lo utilizará la especificación cámaras y recibe el argumento preset para definir la posición predeterminada por el usuario.
Figura 29. Clase <<Entrada>>y sus especificaciones (Elaboración Propia).
Dentro de la clase <<Entrada>> se definen unos atributos y métodos que permitirán llevar a cabo la programación de este. Esta clase tiene diferentes especializaciones las cuales heredan los métodos y atributos que se especifican dependiendo del tipo de salida. En los parámetros se tiene:
 tipoEntrada: atributo de tipo String con el que se especificara el tipo de entrada, ya sea Medidores, Sensores, Alarmas.
 setPoint: atributo de tipo Double con el que se podrá configurar las alarmas y sensores para que actúen.
 ID:
tipo String con el cual se identificara cada
 guardarEntrada(tipoEntrada):
<<reporte>>.
Figura 30. Clase <<programaAhorro>> (Elaboración Propia).
Dentro de la clase <<programaAhorro>> se definen unos atributos y métodos que permitirán llevar a cabo la programación de este. En los parámetros se tiene:
 calendario: este atributo es de tipo Array Double con el cual se definirá una un horario o calendario para realizar gestión el cuales son modificados por el usuario.
 parametrosAhorro: atributo de tipo Array con el que el usuario especificara los parámetros necesarios de ahorro para que el sistema los cumpla de manera automática se podrá operar las salidas dependiendo del tipo de salida.
 objPotencia: atributo de tipo Int con el que el usuario define un objetivo de ahorro de energía.
 tiempoGestion: atributo de tipo Int con el cual el usuario define el tiempo de gestión del sistema.
Dentro de la Clase <<programaAhorro>> se definen los siguientes métodos:
 gestionIlum(calendario, parametrosAhorro): este método realiza la gestión de iluminación automática del sistema a partir de los argumentos dados por el usuario ( calendario, parámetros de ahorro).
 gestionHVAC(calendario, parametrosAhorro): este método realiza la gestión automática de las unidades HVAC del sistema a partir de los argumentos dados por el usuario ( calendario, parámetros de ahorro).
 gestionIlumObj(objPotencia, tiempoGestion, calendario): este método realiza la gestión de iluminación automática del sistema a partir de un objetivo de ahorro de energía con los argumentos dados por el usuario ( objetivo de potencia, calendario, parámetros de ahorro).
 gestionHVACObj(objPotencia, tiempoGestion, calendario): este método realiza la gestión automática de las unidades HVAC del sistema a partir de un objetivo de ahorro de energía con los argumentos dados por el usuario ( objetivo de potencia, calendario, parámetros de ahorro).
Figura 31. Clase <<reporte>> (Elaboración Propia).
Dentro de la clase <<Salida>> se definen unos atributos y métodos que permitirán llevar a cabo la programación de este. Esta clase tiene diferentes especializaciones las cuales heredan los métodos y atributos que se especifican dependiendo del tipo de salida. En los parámetros se tiene:
 consumoLum: este atributo es de tipo Array donde se guardara los valores de consumo de las luminarias.
 consumoHVAC: este atributo es de tipo Array donde se guardara los valores de consumo de las unidades de HVAC.
 frecuenciaReporte: atributo de tipo Int que definirá la frecuencia con que se mandan los reportes a la base de datos.
 cantidadAccesos: atributo de tipo Array el cual tendrá la cantidad de veces que se ha accedido a una puerta u otro tipo de acceso.
 disparosAlarma: atributo de tipo Array el cual guardará las veces que se dispararon las alarmas.
 lecturaSensores: atributo de tipo Array donde se almacenaran los valores de lectura de los sensores.
 fecha: atributo de tipo Array que sirve para guardar la fecha en que se generó el reporte.
 volcadoBD(frecuenciaReporte): Mediante este método se enviará toda la información recopilada de las entradas y salidas del sistema a la base de datos para que pueda ser monitoreado por el usuario.
 leerEntradas(entrada): mediante este método se recogerá la información guardad de cada uno de las diferentes entradas y creara un reporte de ella.
 leerSalidas(salida): mediante este método se recogerá la información guardad de cada uno de las diferentes entradas y creara un reporte de ella.
Los requerimientos planteados definen las características funcionales del Sistema de gestión, para lo cual se establecen parámetros eléctricos que se verán reflejados en el ahorro del consumo de energía, además de hacer de la edificación un Sistema inteligente que provee información dinámica, de monitoreo de datos y acciones encaminadas a la eficiencia energética.
Se utilizó UML como base para el modelo de implementación general del Sistema de gestión, teniendo en cuenta cada uno de los parámetros y requerimientos propuestos; manteniendo los objetivos principales de eficiencia energética.
UML presenta permitirá la implementación de manera flexible y eficaz, además de hacer del Sistema, un Sistema modular que permitirá la inclusión de nuevas clases y elementos que se integrarán al Sistema de acuerdo a las necesidades del cliente.
Se logró interrelacionar, por medio del modelo planteado, los aspectos correspondientes al consume de energía, los sistemas de seguridad, sistemas de telecomunicaciones y la automatización de las áreas de trabajo, generando un Sistema integral que realice la gestión de las cargas involucradas en cada una de estas.
Con este trabajo de grado se logró establecer referentes de sistemas de gestión de energía implementados en países desarrollados, propuestos por grandes empresas del sector de automatización y control de edificios; diferenciado sus características y componentes, tomando elementos de cada uno de estos que contribuyeron en la propuesta de requerimientos funcionales planteados.
La normatividad y reglamentación sobre eficiencia energética en Colombia es muy poca, para lo cual no se tienen, a corto plazo, beneficios específicos sobre la implementación de estos sistemas, y las garantías de hacerlo. Sin embargo presenta una serie de incentivos los cuales, poco a poco, generan la difusión de las ventajas de incluir estos sistemas en sus procesos e instalaciones.
Se establecieron las características funcionales del Sistema de gestión, definiendo los parámetros eléctricos que se reflejarán un ahorro del consumo de energía, además de hacer de la edificación un Sistema inteligente que provee información dinámica, de monitoreo de datos y acciones encaminadas a la eficiencia energética.
Se logró que mediante UML se permitiera la implementación de manera flexible y eficaz, además de hacer del Sistema, un Sistema modular que admitiera la inclusión de nuevas clases y elementos que se integrarán al Sistema de acuerdo a las necesidades del cliente.
Al realizarse el estudio de los diferentes sistemas de Gestión de energía, se tiene que el campo de trabajo es muy amplio y la modularidad del sistema planteado mediante UML permite la integración de nuevos módulos que permitan la automatización total de toda una instalación, así como de la integración de modelos de calidad de energía y fuentes renovables de generación.
Los modelos de Sistemas de gestión pueden trabajarse en todos los campos de consumo de energía, en este caso se tomaron los edificios, en sus componentes básicos. Esto hace que para los diferentes sectores (industriales, comerciales, domestico, etc.), se presenten variaciones y el sistema tenga cambios y nuevos requerimientos.
Implementación y creación del software utilizando el modelo base de diagrama de Clases, propuesto en este trabajo, siguiendo cada uno de los requerimientos funcionales que se tuvieron en cuenta en cada caso de uso.
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ANEXO A. Tablas Descriptivas de Casos de Uso UML.
Tabla 1. Tabla Caso de Uso Apagar Luminarias (Elaboración Propia).
Tabla 2. Tabla Caso de Uso Encender Luminarias (Elaboración Propia).
Tabla 3.Tabla Caso de Uso Ajustar Nivel de Luminosidad (Elaboración Propia).
Tabla 4. Tabla Caso de Uso Cerrar Persianas (Elaboración Propia).
Tabla 5. Tabla Caso de Uso Abrir Persianas (Elaboración Propia).
Tabla 6. Tabla Caso de Uso Apagar Unidades de HVAC (Elaboración Propia).
Tabla 7. Tabla Caso de Uso Encender Unidades de HVAC (Elaboración Propia).
Tabla 8. Tabla Caso de Uso Ajustar Nivel de Temperatura (Elaboración Propia).
Tabla 9. Tabla Caso de Uso Conexión a Red de Energía (Elaboración Propia).
Tabla 10. Tabla Caso de Uso Desconexión a Red de Energía (Elaboración Propia).
Tabla 11. Tabla Caso de Uso Cambio TAPS Del Transformador (Elaboración Propia).
Tabla 12. Tabla Caso de Uso Conexión de Reactivos (Elaboración Propia).
Tabla 13. Tabla Caso de Uso Desconexión de Reactivos (Elaboración Propia).
Tabla 14. Tabla Caso de Uso Acoplamiento de Filtros (Elaboración Propia).
Tabla 15. Tabla Caso de Uso Movimiento de Cámaras (Elaboración Propia).
Tabla 16. Tabla Caso de Uso Configuración Alarmas (Elaboración Propia).
Tabla 17. Tabla Caso de Uso Selección de Cámaras (Elaboración Propia).
Tabla 18. Tabla Caso de Uso Bloqueo de Accesos (Elaboración Propia).
Tabla 19. Tabla Caso de Uso Desbloqueo de Accesos (Elaboración Propia).
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References: Artículo 1

Artículo 2

Artículo 7

Artículo 10
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