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CAMPO GRANDE 2018 JOSÉ ROBERTO QUINTANA FERNANDES ESTUDO DAS TECNOLOGIAS DOMÓTICAS APLICADAS ÀS RESIDÊNCIAS JOSÉ ROBERTO QUINTANA FERNANDES ESTUDO DAS TECNOLOGIAS DOMÓTICAS APLICADAS ÀS RESIDÊNCIAS Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Anhanguera, como requisito parcial para a obtenção do título de graduado em Engenharia de Controle e Automação. Orientador: Patrich Magro Campo Grande 2018 JOSÉ ROBERTO QUINTANA FERNANDES ESTUDO DAS TECNOLOGIAS DOMÓTICAS APLICADAS ÀS RESIDÊNCIAS Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Anhanguera, como requisito parcial para a obtenção do título de graduado em Engenharia de Controle e Automação. Orientador: Patrich Magro BANCA EXAMINADORA Prof(a). Titulação Nome do Professor(a) Prof(a). Titulação Nome do Professor(a) Prof(a). Titulação Nome do Professor(a) Campo Grande, 10 de Dezembro de 2018 Dedico este trabalho... (OPCIONAL) (Fonte Arial 12) [PM1] Comentário: Se não utilizar, retire do trabalho. AGRADECIMENTOS (OPCIONAL) Elemento opcional. Texto em que o autor faz agradecimentos dirigidos àqueles que contribuíram de maneira relevante à elaboração do trabalho. (Fonte Arial 12) [PM2] Comentário: Se não utilizar, retire do trabalho. SOBRENOME, Nome Prenome do autor. Título do trabalho: subtítulo. Ano de Realização. Número total de folhas. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Nome do Curso) – Nome da Instituição, Cidade, ano. RESUMO Elemento obrigatório, consiste em texto condensado do trabalho de forma clara e precisa, enfatizando os pontos mais relevantes como natureza do problema estudado; objetivo geral; metodologia utilizada; resultados mais significativos; principais conclusões, de forma que o leitor tenha ideia de todo o trabalho. Deverá conter entre 150 e 500 palavras, é escrito em parágrafo único, sem citações, ilustrações ou símbolos, espaçamento simples e sem recuo na primeira linha. Palavras-chave: Palavra 1; Palavra 2; Palavra 3; Palavra 4; Palavra 5. (Obs.: São palavras ou termos que identificam o conteúdo do trabalho. Deixe o espaço entre o resumo e as palavras-chave. Escreva de três a cinco palavras chave, com a primeira letra em maiúscula e separada por um ponto-e-vírgula.) [PM3] Comentário: Este tópico deverá ser apresentado nesta atividade. SOBRENOME, Nome Prenome do autor. Título do trabalho na língua estrangeira: subtítulo na língua estrangeira. Ano de Realização. Número total de folhas. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em nome do curso) – Nome da Instituição, Cidade, ano. ABSTRACT Deve ser feita a tradução do resumo para a língua estrangeira. Key-words: Word 1; Word 2; Word 3; Word 4; Word 5. (Obs.: Siga as mesmas considerações do Resumo) [PM4] Comentário: Este tópico deverá ser apresentado nesta atividade. LISTA DE ILUSTRAÇÕES (UTILIZADA SOMENTE QUANDO HÁ ILUSTRAÇÕES NO TCC) Figura 1 – Título da figura ....................................................................................... 00 Figura 2 – Título da figura ....................................................................................... 00 Figura 3 – Título da figura ....................................................................................... 00 Figura 4 – Título da figura ....................................................................................... 00 Figura 5 – Título da figura ....................................................................................... 00 [PM5] Comentário: Este tópico deverá ser apresentado nesta atividade. LISTA DE TABELAS (UTILIZADA SOMENTE QUANDO HÁ TABELAS NO TCC) Tabela 1 – Título da tabela ...................................................................................... 00 Tabela 2 – Título da tabela ...................................................................................... 00 Tabela 3 – Título da tabela ...................................................................................... 00 Tabela 4 – Título da tabela ...................................................................................... 00 Tabela 5 – Título da tabela .................................................................................................................................00 [PM6] Comentário: Este tópico deverá ser apresentado nesta atividade. LISTA DE QUADROS (UTILIZAR SOMENTE SE HOUVER QUADROS NO CORPO DO TCC) Quadro 1 - Níveis do trabalho monográfico .............................................................00 [PM7] Comentário: Este tópico deverá ser apresentado nesta atividade. LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS (UTILIZADA SOMENTE QUANDO HÁ ABREVIATURAS E SIGLAS NO TCC) ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas BNDES Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística IBICT Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia NBR Norma Brasileira Além da lista de abreviaturas e siglas, o significado de cada uma deve ser mencionado por extenso após aparecer a primeira vez no texto. Ex: Todo o trabalho foi elaborado seguindo as normas da ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas). [PM8] Comentário: Este tópico deverá ser apresentado nesta atividade. SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 13 2. O SURGIMENTO E A EVOLUÇÃO DA DOMÓTICA RESIDENCIAL .................... 15 2.1 A ORIGEM DA DOMÓTICA ................................................................................ 15 3. TECNOLOGIAS APLICADAS À AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL ........................... 20 3.1 SISTEMAS DOMÓTICOS ................................................................................... 20 3.1.1 Sistemas Distribuídos ....................................................................................... 23 3.1.2 Arquitetura Centralizada ................................................................................... 23 3.1.3 Arquitetura Descentralizada ............................................................................. 24 3.2 Sistemas Supervisórios ....................................................................................... 25 3.3 SENSORES ........................................................................................................ 26 3.3.1 Sensores de Temperatura ................................................................................ 28 3.3.2 Sensores de Luminosidade ............................................................................. 28 3.3.3 Sensores de Ultrassom ................................................................................... 29 3.3.4 Sensores de Umidade e fogo .......................................................................... 29 3.4 Atuadores ............................................................................................................ 30 3.5 Controladores ...................................................................................................... 31 3.6 Barramentos ........................................................................................................ 32 3.7 Interfaces ............................................................................................................. 32 4. POPULARIZAÇÃO DA DOMÓTICA NAS RESIDENCIAS BRASILEIRAS ............ 33 4.1 A DOMÓTICA E SEUS ASPECTOS SOCIAIS .................................................... 33 4.2 DOMÓTICA E SEUS ASPECTOS ECONÔMICOS.............................................33 [PM9] Comentário: Apresente o sumário na seguinte estrutura Na Introdução deverá conter a justificativa, problema de pesquisa, o objetivo geral e específicose a metodologia, todos redigidos em texto corrido, ou seja, em parágrafos, sem atribuir tópicos, itens ou seções. No início da metodologia informe que o seu trabalho foi uma Revisão de Literatura. Ajuste os títulos dos capítulos e das seções, tanto no sumário, quanto no trabalho, de acordo com o esquema: 13 1 INTRODUÇÃO A automação residencial, também conhecida por Domótica, surgiu com base na automação industrial e evoluiu nas últimas décadas, graças à avanços tecnológicos de diversas setores, principalmente na área de comunicação. Nesse contexto a popularização da internet e telefonia móvel permitiram e facilitaram o controle à distância dos dispositivos de uma casa, proporcionando às pessoas melhor qualidade de vida, otimizando o uso do tempo e proporcionando-as mais segurança e bem-estar. No Brasil a automação residencial, ainda é vista como um artigo de luxo e ao alcance de poucos, portanto, este estudo pretende discutir maneiras de tornar a automação residencial autossustentável e acessível à maioria da população, relacionando as tecnologias disponíveis para isso, comparando-as e demonstrando quais benefícios econômicos e sociais podem-se obter com a popularização da mesma. O resultado desse estudo poderá e deverá ser utilizado para atualização das informações sobre as tecnologias utilizadas, facilitando entendimento e servindo de base de pesquisa para estudantes da área, ampliando o conhecimento e distribuindo informações até agora restritas a poucas pessoas. É primordial fomentar de imediato a automação residencial nas residências brasileiras, de modo que a maioria da população tenha acesso e usufrua da mesma nos próximos anos. Mas como envolver toda a sociedade, desde governantes, fabricantes, entidades de classe e o próprio cidadão, incentivando-os para que participem e busquem por soluções que garantam a todos o acesso à essa tecnologia? Com base em outros estudos já realizados e publicados por estudantes, mestres e demais profissionais da área, e também nos avanços tecnológicos ocorridos na automação residencial e que remetam à sustentabilidade, este trabalho descreverá o surgimento e a evolução da automação residencial, relatará os softwares, hardwares e demais tecnologias do meio e seus impactos positivos para a redução do custo de implantação e manutenção de um sistema de automação residencial e investigará os motivos que dificultam a difusão e popularização da automação residencial no Brasil. O desenvolvimento deste trabalho de conclusão de curso abrangeu uma ampla pesquisa em publicações dos últimos 20 anos, período da evolução da 14 automação residencial e englobou: livros, manuais técnicos, mestrados, artigos científicos e outros trabalhos acadêmicos semelhantes, sejam físicos ou digitais, sendo feita uma revisão bibliográfica qualitativa e descritiva, por levantamento de informações a respeito de produtos, tecnologias, serviços e outras informações uteis na implantação de um sistema de automação residencial sustentável, de custo reduzido e com boa eficiência energética. 15 2. O SURGIMENTO E A EVOLUÇÃO DA DOMÓTICA RESIDENCIAL Segundo a Barsa (2002), todo e qualquer processo que realize as tarefas do ser humano em seu lugar deve ser considerado automação. Assim, pode-se presumir que a automação surgiu nos primórdios, quando o homem, por exemplo, criou processos mecânicos para realizar a moagem e triturar os grãos. Porém, foi no século XVIII, com o advento da Revolução Industrial e todos os seus avanços tecnológicos que a automação teve seu grande salto. E consequentemente, com base na automação industrial, surgiram nos Estados Unidos da América, por volta do ano de 1970, as primeiras tentativas de automação predial e residencial, que se consolidaram na década seguinte. 2.1 A ORIGEM DA DOMÓTICA De acordo com Ullon (2013), a automação impulsionou a produção industrial no século XX, com ganhos de produtividade e mais segurança aos trabalhadores. Foi através da adoção de linhas de montagem por Henry Ford, no ano de 1913 que a indústria automobilística deu um salto na produção em um intervalo de tempo reduzido. Ullon (2013) destaca ainda que, os cientistas da Bell Telephone Laboratories inventaram no ano de 1947 o transistor, que substituiu os relés e tornou os processos menos complexos, colaborando com o surgimento dos dispositivos eletrônicos atuais, como os próprios computadores, essenciais para a automação industrial. Conforme Angel (1993), o termo Domótica, remete à evolução da automação residencial e tem origem da junção da palavra “Domus” que no latim significa casa, com o termo tcheco (servo) “Robota”. Dessa forma Domótica traduz-se em controle automatizado de algo na casa e representa a gestão de uma habitação através de algumas especialidades, como a mecânica, a eletricidade, a informática, entre outras, garantindo qualidade de vida aos seus moradores, melhorando a segurança, comunicação, lazer, etc., utilizando os recursos de forma eficaz, eficiente e sustentável. 16 Segundo Angel (1993), na Europa, o termo Domótica traduzia-se como o uso da tecnologia para integrar os espaços arquitetônicos, tendo como objetivo principal, oferecer maior qualidade de vida, facilitando o controle, gerenciamento e comunicação no espaço cotidiano. 2.2 A EVOLUÇÃO DA DOMÓTICA: ASPECTOS TECNOLÓGICOS Para Muratori e Dal Bó (2011), a Domótica é o uso da automação e o controle nas residências, por meio de equipamentos capazes de se comunicarem e interagirem entre si, realizando tarefas, seguindo instruções recebidas de um programa, para atender aos usuários da residência, conforme uma pré-definição. Consequentemente, a Domótica melhorou a qualidade de vida das pessoas em seus lares, facilitou atividades do dia a dia, trouxe mais segurança e continua a evoluir, criando novas facilidades constantemente. Conforme a Barsa (2002), houve uma grande e constante evolução da internet, telefonia móvel e também dos computadores, o que ocasionou à automação residencial tornar-se cada vez mais acessível. Nos últimos vinte anos, tornou-se mais popular graças à evolução tecnológica e consequentemente redução de preços. Ullon (2013) destaca a recente evolução do setor de automação, com uma boa disponibilidade de equipamentos, que atendem residências de diversos tipos, com preço acessível, qualidade e praticidade. Desse modo, trazendo cada vez mais confiabilidade nas instalações Domóticas. De acordo com Wortmeyer, Freitas e Cardoso (2005), a Domótica resume-se no uso de tecnologias em uma residência para gerar entre outras coisas: conforto, segurança, economia, e rentabilidade ao seu usuário, sendo que os avanços tecnológicos permitiram que os objetos automatizados sejam controlados por meio remoto, dentro da própria residência, através de wi-fi, Bluetooth, etc. ou mesmo fora e distante dela, através da Internet, por exemplo. 17 2.3 A EVOLUÇÃO DA DOMÓTICA: ASPECTOS SOCIAIS Segundo Domingues (2013), as habitações sofreram mudanças impostas pela sociedade, criando e alterando os espaços limites nos ambientes da residência, quebrando paradigmas e regras, como exemplo nos novos espaços digitais que a Domótica cria, deixam de existir as regras de uso por ambiente e passam a vigorar o que for disponibilizado pelos recursos ali instalados, além é claro do comportamento de seus usuários. De acordo Eloy (2010), diversos fatores interferem na forma como as pessoas vivem e habitam um ambiente, entre elas, a mais importante talvez seja a situação econômica, pois para transformar a casa é preciso ter emprego e renda, que, juntas, irão promover a aquisição dos serviços e equipamentos necessários à automação. Conforme Larcher (2005), a famíliapassa por transformações de comportamento sócio cultural, com menos formalidade entre o casal e mais liberdade de escolha às crianças. Dois outros fatores a serem considerados são a redução do tamanho da família, devido à redução do número de filhos e o aumento da jornada de trabalho que obriga o casal a contratar uma baba para cuidar dos filhos. Segundo o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística IBGE (2010), no Brasil, cerca de 24% da população tem alguma deficiência. Dados estimados, afirmam que cerca de 15 milhões ou 8% precisam de cuidados diários de outra pessoa, entre as principais deficiências encontra-se a deficiência visual, a demência e paraplegia. Outros 4 milhões, que corresponde a cerca de 2,1% sofrem de deficiência motora grande ou total. 2.4 A EVOLUÇÃO DA DOMÓTICA: PRINCIPAIS SISTEMAS Segundo Brandão (2008), o sistema “X-10” foi um dos pioneiros nos EUA, criado pela empresa Pico Eletronics, ele equipa milhões de residências norte- americanas. Por ter uma instalação descomplicada, onde os equipamentos são basicamente ligados à rede elétrica da residência e por lá se comunicam, estão em 18 grande vantagem sobre os demais. Sua topologia é em anel, estrela ou árvore, oque o torna muito flexível, além disso, já existem módulos que incorporados, permitem receber sinais de radio frequência, tornando-o ainda mais flexível e contribuindo para ser um dos mais utilizados. Ainda, de acordo com Brandão (2008), surgiu na década de 90 a LonWorks, para atender exclusivamente as industrias e tentar resolver problemas de controle do setor. Esse sistema foi capaz de integrar dispositivos em rede de forma rápida e simples, usando cabos comuns para transmitir mensagens entre os dispositivos na rede. Também, conforme Brandão (2008), um outro sistema de origem nos Estados Unidos da América, o CEBus, nasceu com o objetivo de eliminar problemas da Domótica, e assim resolver a incompatibilidade de comunicação entre dispositivos de fabricantes diversos. A solução encontrada pelo CEBus foi criar uma rede lógica, colocando o emissor e o receptor independentes do meio de comunicação. Brandão (2008), cita ainda o sistema BatiBus, de origem francesa, foi o pioneiro do tipo bus, sendo que, com um único bus liga diversos módulos. Tal bus, originado num par entrelaçado é capaz de alimentar de forma direta dispositivos que consomem até 3mA. Brandão (2008), relata ainda que o sistema European Installation Bus (EIB), de origem europeia, procurou desenvolver um sistema standard que fosse capaz de permitir que todos os dispositivos de uma instalação se comuniquem entre si. Para isso, esse sistema utiliza um único bus para comunicação, o que permite a comunicação elemento a elemento, sendo que esse bus, que está ligado a todos os sensores e atuadores são independentes do bus de alimentação dos equipamentos. Dessa forma o EIB mostrou-se bastante flexível sendo capaz de interligar mais de 10000 (dez mil). dispositivos. Por fim, segundo Brandão, o sistema KONNEX (KNX), criado com base nos sistemas BatiBus, EIB e EHS, foi desenvolvido para ser um sistema internacional para ser usado em edifícios e residências. Sua evolução o tornou o único sistema aberto no mundo e graças ao uso do software ETS pode ser utilizado por vários meios físicos de comunicação. Para se comunicar, usa rede Ethernet (EIB.net), 19 Power line (EIB.PL), par de condutores (EIB.TP), infravermelho (EIB.IR) ou ainda por radiofrequência (EIB.RF). Com tantas qualidades, evolução constante tornou-se o sistema com melhor potencial para atender a Domótica. 20 3. TECNOLOGIAS APLICADAS À AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL Segundo Domingues (2013), dentre as tecnologias usadas em Domótica destacam-se: PLC (PowerLine Carrier), BUSLINE, wireless, e cabeamento estruturado. Os três primeiros sistemas têm como característica a pouca interferência na instalação elétrica já existente na habitação e, graças a sua facilidade de instalação, são mais indicados para estruturas já existentes e também para pequenas reformas. Para o caso de uma nova construção, os sistemas de cabeamento estruturado, com uso de centrais de automação, ainda são os mais indicados. 3.1 SISTEMAS DOMÓTICOS Segundo Accardi e Dodonov (2012), nos dias atuais, para instalação de um sistema de automação residencial, são necessários alguns elementos básicos, como: sensores, atuadores, controladores, barramentos e interfaces. Conforme Dias e Pizzolato (2004), os sistemas domóticos são classificados conforme a interação e complexidade dos mesmos, dividindo-se em três tipos, sendo eles: autônomos, integrados e complexos. O sistema autônomo é constituído por subsistemas independentes como o exemplo um sistema que controla a iluminação, acionada por fotocélulas. O sistema integrado é composto de múltiplos sistemas, interligados e coordenados por um dispositivo de controle que atuam conforme limite pré-determinado em sua fabricação. O sistema complexo tem sua atuação definida pelo usuário, sendo capaz de gerenciar uma infinidade de outros subsistemas, que interligados, comunicam-se por uma rede, sob o controle de um sistema de supervisão. De acordo com Smar (2017), os processos de automação envolvem a realização de várias tarefas, diferentes, e muitas vezes simultâneas. Um modelo, conhecido e eficiente, que ilustra e distingue essas funções, é o modelo da pirâmide da automação. 21 Figura 01 - Pirâmide de automação Fonte: Smar (2017). Na Figura 01 são demonstrados os níveis da pirâmide de automação, sendo que o nível 1 da pirâmide é reservado aos dispositivos de campo ou dispositivos de chão-de-fábrica. Nesse nível há sensores, atuadores e máquinas. Os protocolos de comunicação utilizados aqui podem ser os sistemas de rede FieldBus, ProfiBus e Hart (SMAR, 2017) O nível 2 é o nível de controle dos dispositivos que estão no nível 1, cujo controle se dá por controladores lógicos e digitais. Uma central de informações controla os equipamentos, e gera informações ao nível 3, onde está a supervisão. O PLC é o controlador mais utilizado, já os protocolos predominantes são as redes DeviceNet, Profibus, FieldBus e OPC (SMAR, 2017). Encontram-se no nível 3 sistemas de supervisão e controle dos processos, sendo os sistemas de supervisão mais utilizados os do tipo Workstation e Interfaces Homem-Máquina (IHM). Bancos de dados realizam o controle e fornecem através de gráficos e dados, informações ricas em detalhes sobre os processos. Os protocolos mais utilizados no nível 3 são Ethernet, TCP/IP, MAC e OPC (SMAR, 2017). [PM10] Comentário: Alinhado ao canto inferior esquerdo da imagem. Revise as demais. 22 As características mais relevantes de um sistema inteligente, são a capacidade de integração entre os sistemas presentes nos processo, a versatilidade dos dispositivos que atuam em variadas situações, interação com o usuário e a simplicidade em programação do controlador (BOLZANI, 2004a). Figura 02 – Exemplo de comunicação dos elementos básicos da AR Fonte: Casadomo (2010). A Figura 02 apresenta um exemplo de como os elementos básicos se comunicam. A esquerda dessa figura estão os sensores, que encaminham as informações sobre algum evento (chuva, vento, etc.) aos controladores (ao centro) e estes por sua vez acionam os ativadores (à direita), de acordo com a tarefa programada para aquele evento, como por exemplo abrir a persiana. As interfaces (interruptores, celular etc.) se conectam diretamente aos controladores de forma a permitir que o usuário visualize as informações e interaja com o sistema de automação. Diversos barramentos podem ser utilizados na comunicação entreos elementos básicos (rede elétrica, telefônica etc.). 23 Conforme Osório et al. (2010), a Domótica pode ser implementada em uma residência para os seguintes serviços: 1. Irrigação de jardins 2. Cabeamento estruturado 3. Circuito fechado de TV 4. Controle de acesso 5. Controle de Iluminação 6. Controle de utilidades 7. Controle de monitoramento de elevadores 8. Controle de monitoramento de medições 9. Controle de monitoramento de sistemas de climatização 10. Entretenimento 11. Redes de dados condominiais 12. Sistema de detecção de alarme de incêndio 13. Sistema de Segurança 3.1.1 Sistemas Distribuídos Segundo Bolzani (2004a), apesar de ser o modelo mais comum na maioria das residências, a autonomia desses processos necessita de diversos tipos de cabeamentos ligados em diferentes lugares da residência, além de muitos dispositivos designados para a realização dos deveres de cada um. 3.1.2 Arquitetura Centralizada De acordo com Casadomo (2016), nos sistemas domóticos de arquitetura centralizada, os dispositivos de cada sistema são conectados a um controlador que recebe as informações providas pelos sensores e, de acordo com o programa inserido, realiza o acionamento dos atuadores em cada processo, e envia informações ao sistema supervisório. 24 Conforme Silva (2009), os sistemas de arquitetura centralizada caracterizam- se pelo acionamento local e/ou remoto dos equipamentos e uma central de automação ou processamento na rede. Figura 03 – Arquitetura Centralizada Fonte: Morais (2017). A Figura 03 representa o modelo de um sistema com arquitetura centralizada. 3.1.3 Arquitetura Descentralizada De acordo com Morais (2017), sistemas de automação com arquitetura descentralizada diferem dos sistemas de arquitetura centralizada por possuírem mais de um controlador. Os controladores são conectados através de um barramento que permite a comunicação entre eles. Desta forma, cada controlador irá receber os dados dos sensores conectados a ele, e, de acordo com o programa, enviará comandos de acionamento aos seus respectivos atuadores. Morais (2017) afirma que a arquitetura descentralizada é necessária quando a quantidade de variáveis e dados em um processo é muito grande para apenas um 25 controlador, ou quando há muitos processos diferentes, que quando somados, se tornam inviáveis de serem gerenciados por apenas um controlador. Figura 04 – Arquitetura Descentralizada Fonte: Morais (2017). A Figura 04 representa o modelo de um sistema com arquitetura descentralizada. 3.2 SISTEMAS SUPERVISÓRIOS Conforme Vianna (2008) os Sistemas de Supervisão e Aquisição de Dados (SCADA) são sistemas de que permitem monitorar, manipular, analisar e armazenar informações coletadas de processos que são executados dentro de uma planta industrial . De acordo com Vianna (2008), um sistema supervisório precisa desempenhar basicamente três funções, sendo elas: Supervisão, operação e controle. A supervisão trata de monitorar e disponibilizar ao operador, por meio de gráficos, telas e outros meios o acesso aos dados e variáveis do processo. Já a operação, [PM11] Comentário: Retire o espaço vazio. 26 transmite aos atuadores os comandos dados pelo usuário. E por fim, não menos importante, o controle garante que os atuadores executem as ações conforme a sequência que foi definida e enviada as estações remotas pelo operador. Conforme Ullon (2013), baseados no uso de um software, os sistemas supervisórios integram os componentes de um sistema de automação - os sensores, os atuadores e os controladores - e exibem os dados ao usuário. Neste sentido, é interessante incluir um sistema supervisório ao sistema domótico para criar a interface ao usuário. Ullon (2013), diz que, em geral, sistemas supervisórios são constituídos por uma estação central e diversas estações remotas, nos quais serão conectados os sensores e atuadores. Figura 05 – Componentes de um sistema supervisório Fonte: Ullon (2013). 3.3 SENSORES De acordo com Thomazini e Albuquerque (2011), os sensores são dispositivos que medem grandezas como temperatura, pressão e umidade, transmitindo seus valores aos controladores. Segundo Accardi e Dodonov (2012), os sensores são responsáveis por medir e monitorar grandezas físicas e eventos, como por exemplo: a temperatura ou o movimento, convertendo o que foi medido em um valor que possa ser lido por um sistema computacional. Para isso, os sensores conectam-se com o controlador, para [PM12] Comentário: Não termine o seu capítulo com uma imagens, tabelas ou quadros, sempre termine com um texto explicativo ou conclusivo ao capitulo. 27 mantê-lo continuamente atualizado sobre o que é medido, acionando os atuadores quando o controlador solicitar. Silva (2009), explica que sensores são dispositivos destinados a detectar grandezas físicas no ambiente em que são instalados. A grande maioria dos sensores encontrados em todo o mercado necessitam de uma fonte de alimentação que lhes forneça energia elétrica. Detectando grandezas como níveis, velocidade, temperatura e presença de pessoas e objetos, esses dispositivos convertem as informações obtidas do ambiente em sinais elétricos que são entregues ao PLC através de transmissores. Quando sensores realizam a conversão de uma forma de energia em outra, é dito que esses operam diretamente, sendo chamados de transdutores. Conforme Angel (1993), os sensores podem ser classificados em passivos e ativos. Na primeira classe estão incluídos os sensores resistivos, capacitivos, indutivos e tem por característica básica a necessidade de tensão de alimentação externa. Já os segundos geram tensão, não necessitando de alimentação externa, nesta classe estão incluídos os diodos fotovoltaícos, termopares, cerâmicos piezoelétricos. TABELA 1.0 – Sensores e variáveis a medir mais comuns Fonte: Censi (2001). [PM13] Comentário: Não é uma tabela, é uma imagem. [PM14] Comentário: Deixe a fonte próximo a imagem. 28 A tabela 1.0 demonstra alguns sensores típicos para o setor residencial e suas aplicações para várias funções nas áreas de energia, segurança e conforto. TABELA 2.0 – Sensores típicos para automação residencial e suas aplicações Fonte: Censi (2001). 3.3.1 Sensores de Temperatura De acordo com Angel (1993) um dos elementos empregados na medição de temperatura são os termoresistivos, chamados normalmente de termoresistências. A característica de funcionamento destes sensores é baseada na propriedade que certos metais possuem de variar sua resistência de acordo com a temperatura. A faixa de temperatura pode variar entre –100 a 800ºC. 3.3.2 Sensores de Luminosidade Ainda, segundo Angel (1993), vale mencionar também três recursos que tem melhorado notadamente a performance dos sensores fotoelétricos: os diodos emissores de infra-vermelho (LED), o uso de luz pulsante e as fibras óticas. As fibras óticas têm permitido superar limitações dos sensores fotoelétricos para operar em altas temperaturas e ambientes de condições extremas, evitando [PM15] Comentário: Quando a palavra tabela estiver relacionada a uma tabela no texto deve ser iniciada com letra maiúscula. 29 que o sensor esteja em zonas de alta temperatura e desta forma aumentado sua vida útil. Figura 06 – Controlador de Luminosidade Fonte: Angel (1993). 3.3.3 Sensores de Ultrassom Conforme Angel (1993), os sensores de ultrassom estão enquadrados dentro dos sensores acústicos, já que basicamente detectam ondas sonoras, pode-se utilizar destas ondas sonoras para medir posteriormenteoutro tipo de magnitude. A função mais importante para este tipo de sensor é a de detecção de obstáculos e objetos. Também são utilizados para medição de distância e velocidade. Figura 07 – Sensor de presença com ultrassom Fonte: Angel (1993). 3.3.4 Sensores de Umidade e fogo Angel (1993) explica que o principal sinal de fogo em um detector de umidade residencial é a presença de partículas em suspensão. O processo de combustão libera na atmosfera um grande número de partículas sólidas e liquidas, de diferentes tamanhos (0,001 a 10µm). De acordo com o tamanho das partículas resultantes do fogo podemos considerar dois sinais diferentes: os provenientes das partículas menores de 0,3µm são classificados como invisíveis e aqueles maiores que são classificadas como visíveis.Os produtos 30 resultantes da combustão são considerados partículas invisíveis, e a umidade é considerada como partículas visíveis. As partículas invisíveis são as que primeiro aparecem como sinal de fogo. Figura 08 – Sensor de umidade Fonte: Angel (1993). Figura 09 – Sensor de fumaça Fonte: Angel (1993). 3.4 ATUADORES Thomazini e Albuquerque (2011) explicam que assim como sensores, existem os atuadores que fazem o trabalho de acionamento automático nos sistemas, não sendo necessário um operador para gerenciá-lo. Segundo Accardi e Dodonov (2012), caracteriza-se um atuador como um dispositivo eletromecânico, que recebe comandos de um controlador para ativar equipamentos de forma automática. No caso de uma residência, a automação pode ser a abertura ou fechamento de janelas, persiana ou portas, acionamento de alarmes, acendimento de lâmpadas, etc. Pazos (2002) afirma que um atuador é um dispositivo que traduz uma energia elétrica em algum outro tipo de energia. São exemplos de atuadores: motores (que entregam energia mecânica), resistores (térmica), lâmpadas (energia luminosa), pistões (mecânica), eletroímã (mecânica), etc. Os atuadores geralmente ficam [PM16] Comentário: Não deixe duas imagens em sequência, procure descrever um texto explicativo entre as imagens. Revise o restante. 31 dentro da estrutura física da planta, e lhe fornecem tanto movimento, calor ou um outro tipo de energia, possibilitando seu funcionamento. Pazos (2002) afirma ainda, que alguns atuadores precisam um sinal elétrico analógico para funcionar, é o caso dos resistores, cujo calor dissipado é proporcional ao quadrado da tensão elétrica entregue, ou dos motores de corrente contínua, cuja velocidade de rotação é proporcional à tensão elétrica entregue. Esses atuadores são chamados de atuadores analógicos. Mas outros podem funcionar com sinais digitais, como é o caso dos eletroímãs, os quais, em geral, se alimentam com uma tensão de 0V para desativá-los, e com uma tensão de 5V ou 12V. para ativá-los. Esses tipos de atuadores são chamados de atuadores digitais, e não precisam de um conversor D/A na saída do controlador digital para serem utilizados. 3.5 CONTROLADORES Segundo Accardi e Dodonov (2012), os controladores são responsáveis por coordenar os sensores e os atuadores, ativando e desativando os equipamentos. Figura 10 – Sistema Planta – Controlador Fonte: Pazos (2002). [PM17] Comentário: Retire os espaços vazios. [PM18] Comentário: Centralize a imagem. 32 3.6 BARRAMENTOS Segundo Sgarbi (2007), a rede domótica, também chamada de barramento é formada de cabos que com base em dados dos sensores, enviam comandos para os atuadores De acordo com Accardi e Dodonov (2012), o envio de informações de um componente da automação para outro acontecem graças ao barramento que pode, ser fios elétricos, fios de telefone, etc. 3.7 INTERFACES De acordo com Accardi e Dodonov (2012), uma interface é qualquer dispositivo ou mecanismo capaz de disponibilizar ao usuário a visualização de informações, além de permitir a interação do mesmo com o sistema, como por exemplo: painéis de led, celulares, controles remotos, etc. Bolzani (2004), afirma que a interface é a responsável por permitir a interação entre os habitantes de uma residência e o sistema de automação desta, permitindo o controle e operação do mesmo. Um bom exemplo é que através de qualquer dispositivo que acesse a internet, o usuário possa controlar o sistema. Figura 12 – Interação entre dispositivos e ambiente Fonte: Bolzani (2004). [PM19] Comentário: Revise a numeração. 33 4. POPULARIZAÇÃO DA DOMÓTICA NAS RESIDENCIAS BRASILEIRAS De acordo com Morais (2017), sistemas inteligentes veem ganhando destaque em residências, shoppings e hotéis nos últimos anos. Um sistema de automação residencial precisa ser efetivo, fácil de ser aplicado e viável economicamente. O PLC é considerado uma opção vantajosa por muitos motivos, como por exemplo, poder executar mudanças no software e salvar dados por um longo período de tempo, no caso de perda de energia, retomando assim o algoritmo dos programas com o retorno de fonte de energia. Segundo a Aureside (Associação Brasileira de Automação Residencial) o Brasil vem crescendo muito nesse segmento, e uma pesquisa recente mostrou que 78% dos entrevistados brasileiros estavam interessados em automação residencial, número acima da média mundial que é de 66%. Conforme o IBGE (2010) , a redução dos custos dos meios de transmissão e melhoria das taxas de velocidade de dados deve permitir a entrada de novos mercados e serviços ligados à TI (Tecnologia da Informação). É fato que os países desenvolvidos conseguem obter mais vantagens com esses serviços por terem condições de conectividade bem avançada, o que não acontece em países menos favorecidos. O Brasil, servindo de exemplo, possui uma população ainda pouco conectada, seja por limitações sociais (poder aquisitivo) ou por limitações de distâncias, onde o investimento de uma rede ainda não se justifica. Através do Censo 2010 (IBGE, 2010), foi constatado que apenas 39,3% dos habitantes possuíam computador em suas residências, sendo que somente 31,5% tinham acesso à Internet (na Suécia, esse valor chega a 97%, praticamente o país inteiro). Esses números também poderiam ser maiores se a qualidade do serviço relativo à transmissão dos dados fosse melhor. 4.1 A DOMÓTICA E SEUS ASPECTOS SOCIAIS De acordo com Eloy (2010), a forma como as pessoas vivem e coabitam vem sendo moldada de acordo com vários fatores. A situação econômica é um dos quesitos mais importantes. A transformação da casa acaba [PM20] Comentário: Retire o negrito 34 sendo envolvida pela renda e pelo emprego, promovendo a. aquisição de bens e serviços, bem como a Educação, a qual é o combustível da promoção social. Para Bolzani (2004), a residência inteligente tem seu papel social ampliado enormemente não só por prover o conforto através da utilização de equipamentos eletrônicos e interligação em redes, mas por ampliar as interações dos usuários à distância. Com isso o autor mostra a facilidade que o dono de uma casa pode ter ao sair para o trabalho, e mesmo de longe acompanhar o dia de uma pessoa doente ou vigiar a babá que cuida de seu filho. Segundo dados do UM (2010), o aumento da qualidade de vida tem expandido o tempo de duraçãodas pessoas. O forte envelhecimento da população constitui um dos aspectos mais marcantes da evolução demográfica recente. Tomando o Brasil como referência, segundo dados do UN Department of Economic and Social Affairs, Population Division (2010), a previsão do percentual de pessoas com mais de 65 anos, em 2050, terá aumentado 221% em relação a 2010, onde aproporção em relação à população total brasileira passará de 8%para 22,5%. Segundo o IBGE (2010), o número de pessoas com alguma deficiência também tem aumentadoem alguns países. Tomando o Brasil como referência, segundo o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística IBGE (2010), esse grupo possui um valor expressivo, chegando a 24% da população total em 2010. Estima-se que aproximadamente 15 milhões de brasileiros (8%) são dependentes de cuidados diários, como cegueira, demência e paraplegia e que 4 milhões de habitantes (2,1%) tem deficiência motora grande ou total. 4.2 DOMÓTICA E SEUS ASPECTOS ECONÔMICOS Para Muratori e Dal Bó (2011), os serviços e programas aplicativos emergentes devido ao uso da Domótica, assim como novas profissões, a exemplo do integrador de sistemas, também já são uma realidade. Conforme o IBGE (2010), o Brasil, servindo de exemplo, possui uma população ainda pouco conectada, seja por limitações sociais (poder aquisitivo) ou por limitações de distâncias, onde o investimento de uma rede ainda não se 35 justifica. Através do Censo 2010 IBGE (2010), foi constatado que apenas 39,3% dos habitantes possuíam computador em suas residências, sendo que somente 31,5% tinham acesso à Internet (na Suécia, esse valor chega a 97%, praticamente o país inteiro). Esses números também poderiam ser maiores se a qualidade do serviço relativo à transmissão dos dados fosse melhor. Para Muratori e Dal Bó (2011), o segredo para um projeto bem sucedido de automação residencial é humanizá-lo, isto é, o projeto deverá corresponder exatamente ao que é dele esperado por seus usuários, transmitindo confiabilidade e privilegiando o uso intuitivo dos equipamentos utilizados. Bolzani (2004), afirma que as casas estão se tornando verdadeiras vitrines, exibindo suas câmeras de vigilância, sensores infravermelhos, cercas e todo o aparato tecnológico promovendo um sentimento de (in)segurança e de status social. Para Muratori e Dal Bó (2011), a cada novo dia a automação ganha novos adeptos da tecnologia. E mesmo nesse momento em que ela está tão presente em nossas casas, ainda 15% da população brasileira não se utiliza de seus benefícios. Muratori, traçou o perfil de sete típicos consumidores de automação residencial no Brasil. São eles: 1. Entusiastas: Os também conhecidos como nerds, são atraídos por todos os tipos de inovação e abrem mão de outras coisas para poder adquirir tal tecnologia. Homens e mulheres fazem parte desse grupo; 2. Visionários: Conhecem e consomem os produtos assim que eles são lançados experimentalmente no mercado, antes mesmo de terem sua eficiência comprovada. Buscam por aparelhos que proporcionem mobilidade e entretenimento; 3. Metropolitanos: Apresentam certa queda por eletrônicos, mas querem soluções simples que resolvam os desafios da vida urbana. E por isso, só adquirem uma nova tecnologia após terem certeza de que ela funciona; 4. Heróis do lar: Nesse grupo encontram-se os casais jovens que buscam mais segurança para sua família, mais conforto e acessibilidade aos parentes idosos, manuseio mais simples do controle da TV, etc.; 5. Críticos: Não é um grupo fanático por tecnologia, mas podem implantá-la quando é de fácil manuseio; [PM21] Comentário: Palavras em língua estrangeira devem ser escritas em itálico. Revise as demais. 36 6. Sonhadores: Sentem-se deslocados das novidades como leds, wireless, tablets e outros nomes que costumam confundir. Gostariam que o tempo voltasse ao passado, onde tudo era mais simples, e só compram algo novo após algum tempo do seu lançamento; 7. Conservadores e Céticos: Esse grupo é o mais tradicional, e sentem- se desconfortáveis com tantas mudanças, e se compram algo, é de uma década atrás, e ainda pedem ajuda no manuseio, pois não fazem ideia da tecnologia que existe naquele aparelho que acabaram de adquirir. Para essa nova demanda de mercado, abaixo estão listados os principais sistemas de automação residencial: Segurança: alarmes, monitoramento, circuito fechado de TV, controle de acesso; Entretenimento: home theater, áudio e vídeo distribuídos, TV por assinatura; Controle de iluminação; Home-office: telefonia e redes; Ar condicionado e aquecimento; Portas e cortinas automáticas; Utilidades: bombas e limpeza de piscinas, controle de sauna, irrigação automática e aspiração central a vácuo; Infra-estrutura: cabeamento dedicado, cabeamento estruturado, painéis, quadros de distribuição; Controladores e centrais de automação; Softwares de controle e integração [PM22] Comentário: Palavras em língua estrangeira devem ser escritas em itálico. Revise as demais. [PM23] Comentário: Nesta atividade deverá ser entregue as considerações finais do seu trabalho. 37 REFERÊNCIAS ACCARDI, A.; DODONOV, E. Automação residencial: elementos básicos, arquiteturas, setores, aplicações e protocolos. T.I.S. – Tecnologias, Infraestrutura e Software, São Carlos, v.1, n.2, p.156-166, nov. 2012. Disponível em: <http://revistatis.dc.ufscar.br/index.php/revista/article/view/27>. Acesso em: 18 abr. 2018. ANGEL, P. M.; FRAIGI, L. B. Introducion a la domotica. Córdoba: Embasse: EBAI, 1993. 171 p. AURESIDE. Associação Brasileira de Automação Residencial. Disponível em: <http://www.aureside.org.br>. Acesso em: 13 jun. 2018. BRANDÃO, R. A Domótica à Serviço da Sociedade. Disponível em: < http://ave.dee.isep.ipp.pt/~nt/NeutroATerra_N1_Abril2008.pdf>. Acesso em: 06 nov. 2018. BOLZANI, C. A. M. Desenvolvimento de um simulador de controle de dispositivos residenciais inteligentes: uma introdução aos sistemas domóticos. 2004. 130 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) – Departamento de Engenharia Elétrica, Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, 2004. BOLZANI, C. A. M. Desmistificando a Domótica. AURESIDE. 2007. Artigo disponível em: http://www.aureside.org.br/artigos/default.asp?file=01.asp&id=74. Acesso em: 05 mai 2018. CASADOMO. Domótica - Introducción. Agosto 2010. Disponível em: <http://www.casadomo.com/>. Acesso em: 15 mar 2018. CENSI, Angela. SISTEMA PARA AUTOMAÇÃO E CONTROLE RESIDENCIAL VIA E-MAIL. 2001. Monografia (Bacharel em Ciencias da Computação) – Universidade Regional de Blumenau, Blumenau, 2001. DIAS, C. L. A. e PIZZOLATO, N. D. Domótica: Aplicabilidade e Sistemas de Automação Residencial. artigo, Vertices, v. 6, n. 3, set./dez. 2004. Disponível em: <http:// www.essentiaeditora.iff.edu.br/index.php/vertices/article/viewFile/98/86>. Acesso em: 16 abr. 2018. DOMINGUES, R. G. A Domótica como Tendência na Habitação: Aplicação em Habitaçõesde Interesse Social com Suporte aos Idosos e Incapacitados. Dissertação (Mestrado em Engenharia Urbana), Programa de Engenharia Urbana, Escola Politécnica, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2013. 147p. ELOY, S. et al. Utilização de Domótica na Estratégia de Sustentabilidade Social e Ambiental. In: CONGRESSO INTERNACIONAL DE HABITAÇÃO NO ESPAÇO LUSÓFONO, 2010, Lisboa. Anais. Instituto Universitário de Lisboa, Lisboa, 2010. p.22-24. [PM24] Comentário: Instruções Gerais O capítulo das referências não apresenta numeração de capítulo e deve estar centralizado na página. As referências são digitadas em espaçamento simples e separadas entre si por 2 espaços simples; ordenadas em ordem alfabética por sobrenome de autor ou título. Os meses dos acessos são sempre abreviados, a única exceção é o mês de maio. Não deixe em algarismos. Coloque os títulos das obras em negrito. (Somente os títulos e não o Autor). Retire o sublinhado e a cor azul dos links dos sites.As fontes das figuras são consideradas citações e logo devem estar nas referências Apresente todas as citações nas normas da ABNT, inclusive com CAIXA ALTA no sobrenome do autor, no início da Referência. (Somente no sobrenome). 38 ENCICLOPÉDIA BARSA, Vol. 11, Encyclopaedia Britannica Editores Ltda, Rio de Janeiro, 1979. INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA. Síntese de indicadores sociais: uma análise das condições de vida da população brasileira, 2010. IBGE, Coordenação de População e Indicadores Sociais. Rio de Janeiro: IBGE, 2010. 321p. LARCHER, J. V. M. Diretrizes visando a melhoria de projetos e soluções construtivas na expansão de habitações de interesse social. Dissertação (Mestrado em Construção Civil), Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2005. 160p. GUNDIM, Robmilson Simões. Desenvolvimento e aplicação de metodologia para auxílio da engenharia em automação residencial - MAER. 2007. Dissertação (Mestrado em Sistemas de Potência) - Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2007. doi:10.11606/D.3.2007.tde-14012008-115710. Acesso em: 16 abr. 2018. MORAIS, Henrique Santos. Automação Residencial – Sistema Integrado de uma residência inteligente utilizando Controlador lógico programável. 2017. Dissertação (Bacharel em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2017. MURATORI, J. R.; DAL BÓ, P. H. Automação residencial: histórico, definições e conceitos. O Setor Elétrico, São Paulo, v. 62, p.70-71, 03 mar. 2011. Disponível em: <https://www.osetoreletrico.com.br/category/fasciculos/anteriores/automacao- residencial/>. Acesso em: 20 abr. 2018. OSÓRIO, Arnóbio de Souza; FILHO, Jussiê Dantas; SANTOS, Maisa Câmara; PIMENTEL, Victor Costa de Andrad. AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL. Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Centro de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elátrica, instalações Elétricas. Natal, 2010. PAZOS, Fernando. Automação de Sistemas & Robótica. Rio de Janeiro: Axcel Books, 2002. SGARBI, J.A. Domótica inteligente: Automação Residencial Baseada em Comportamento. 2007. 107 f. 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ULLON, Vivien de Lima N. (2013). Conceitos de Domótica aplicados a uma pequena automação residencial. Monografia de trabalho de conclusão de curso (Graduação) – Curso de Engenharia Elétrica, Universidade Estadual do Oeste do Parana - UNIOESTE, Foz do Iguaçu, 2013. VIANNA, W. S. Sistema SCADA: Supervisório. Disponível em: < http://pt.scribd.com/doc/182414188/supervisorio-scada>. Acesso em: 15 abr. 2018. WORTMEYER, C.; FREITAS, F.; CARDOSO, L. Automação residencial: Busca de tecnologiasvisando o conforto, a economia, a praticidade e a segurança do usuário. In: II Simpósio de Excelência em Gestão e Tecnologia SEGeT2005. [S.I.: s.n.], 2005
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