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Otimização de custos em sistemas de controlo de iluminação: com ou sem fio?

Otimização de custos em sistemas de controlo de iluminação: com ou sem fio?

A popularização da IoT e da tecnologia de comunicação sem fio tem permitido o desenvolvimento e menor custo de módulos de radiofrequência e a sua aplicação noutras áreas. Neste artigo vamos discutir as vantagens do controlo de iluminação sem fio em relação ao controlo tradicional via bus com fio (0-10 V, DALI, KNX, entre outros) e veremos o resultado numa instalação real.

Existem vários tipos de comunicação sem fio (wi-fi, ZigBee, Bluetooth, Z-wave, EnOcean, entre outros) cujas principais caraterísticas estão refletidas na tabela seguinte:

Rede em malha
regenerativa
Requer um
equipamento/nó
coordenador
Hardware IC únicoConsumo
energético
Alcance em campo
aberto
Velocidade de transmissãoNº de nó por rede
Wi-fiNãoSimNãoAlto90m54 Mbps45
ZigBeeSimSimNãoBaixo80m250 kbps65535
Z-WaveNãoNãoSimBaixo100m100 kbps232
Bluetooth
(BLE Casambi)
SimNãoSimBaixo70m2 Mbps250
EnOcean 2.4
Ghz
NãoNãoSimNulo70m125 kbps32
Tabela 1

A vantagem de uma rede em malha é que uma ordem destinada a uma luminária pode ser retransmitida entre luminárias até chegar ao seu destino (por exemplo: não é necessário que a luminária de destino esteja ao alcance do botão que gera a ordem), ao ampliar o alcance do sinal e garantindo a cobertura completa da área a ser controlada. Esse recurso é especialmente útil em grandes aplicações de iluminação, como prédios de escritórios ou armazéns. A propriedade auto-regenerativa permite que a rede estabeleça caminhos alternativos de comunicação sem a necessidade de intervenção do instalador (por exemplo, no caso de falha de uma das luminárias da rede).

Alguns sistemas exigem que alguns pontos tenham uma função adicional de coordenação ou um nó wireless. Se um dispositivo de coordenação falhar e a rede não for auto-regenerativa pode haver problemas de comunicação que exijam a intervenção de um técnico. Os sistemas baseados num único tipo de hardware permitem fazer atualizações automáticas. Os sistemas que utilizam diferentes tipos de hardware (microcontrolador, módulo de rádio) nem sempre permitem atualizações automáticas ou garantem a interoperabilidade ideal entre dispositivos de diferentes fabricantes, porque cada um pode utilizar diferentes módulos de rádio com diferentes caraterísticas e prestações (exemplo: a velocidade de comunicação da rede será limitada pelo mais lento).

Tendo isto em conta a Electrónica OLFER utiliza uma rede BLE Casambi para fazer a comparação. O sistema Casambi BLE foi adotado por muitos fabricantes, embora muitos deles o utilizem sob outros nomes comerciais.

As redes Casambi têm ainda a vantagem de poder coexistir com uma instalação cablada DALI existente (os equipamentos Casambi podem ser controlados a partir de uma central DALI, botões DALI, entre outros) embora no exemplo de instalação em questão não façamos uso desta funcionalidade. Outra vantagem adicional passa por ser compatível com botões e sensores EnOcean 2.4 GHz (com zero consumo energético).

A tecnologia EnOcean é conhecida pela sua abordagem inovadora de energia autoalimentada e sem bateria. Os dispositivos EnOcean aproveitam as fontes de energia ambiental como luz solar, vibração ou diferença de temperatura, para gerar a eletricidade necessária para o seu funcionamento.

Os botões EnOcean são montados na superfície e não requerem cabos ou baterias para o seu funcionamento. Ao invés disso aproveitam a energia gerada pela pressão mecânica do utilizador ao pressionar as teclas. Esta energia é utilizada para transmitir um sinal wireless que permite controlar as luminárias da instalação.

Este tipo de botões permite um controlo cómodo e sem fios da iluminação. Os utilizadores podem colocá-los onde quiserem, sem a necessidade de cablagem, caixas ou instalações complexas. Isto oferece uma grande flexibilidade no posicionamento dos botões e permite uma personalização e adaptação rápida e fácil da configuração da iluminação.

Reforma da iluminação na casa dos dois pisos

O objetivo da reforma é o ajuste de todas as luminárias do teto de casa, exceto as das casas de banho. Pediu-se um orçamento a um instalador eletricista para realizar o controlo através de equipamentos DALI e botões, e outro orçamento alternativo para realizar o controlo através de equipamentos Casambi BLE e botões EnOcean. O resultado pode ser consultado na Tabela 2.

DescriçãoQuantidadePreçoMontante
Fornecimento e montagem de tubo
encastrado para pontos de luz simples. Com
fio de 1,5 mm
4429,001386,00
Fornecimento e montagem de condutas e
cablagem adicional para o bus DALI
3320,00660,00
Fornecimento e montagem de botões DALI2689,002314,00
Abertura e cobertura com giz de roços
além de recebido de caixas de registo e
mecanismo
12500,002500,00
Lote de Pintura: revisões de pintura em
paredes lisas para uma casa de 200 mts
11600,001600,00
Lote de Revestimento: substituição de azulejos
danificados por arranhões na cozinha e
casas de banho (desde que seja do mesmo
modelo). Se tiver que colocar um novo
azulejo, acrescente 1500€ ao orçamento
1600,00600,00
Drivers DALI 25 W1827,90502,20
Subtotal9562,20
IVA2008,06
TOTAL11570,26
Tabela 2
DescriçãoQuantidadePreçoMontante
Fornecimento e montagem de tubo encastrado
para pontos de luz simples. Com fio
de 1,5 mm.
4429,001386,00
Fornecimento e montagem de botões
duplos EnOcean (4 serviços)
2676,001976,00
Abertura e cobertura com giz de roços além
de caixas de registo e mecanismo
11300,001300,00
Lote de Pintura: reformas de pintura em
paredes lisas para uma vivenda de 200 mts
1900,00900,00
Lote de Revestimento: substituição de revestimentos
danificados por riscos na cozinha
e casas de banho (desde que sejam do mesmo
modelo). Se tiver que colocar um novo
azulejo, acrescente 1500€ ao orçamento.
1300,00300,00
Drivers Casambi 25W1855,50999,00
Subtotal6861,00
IVA1440,81
TOTAL8301,81
Tabela 2

A utilização do Casambi permite ainda o controlo do telemóvel e a criação de cenários pelo utilizador sem necessidade dos serviços de um programador DALI. Está prevista a utilização de botões duplos (4 funções) para que um botão não sirva apenas para ligar, desligar e regular mas terá duas funções adicionais gratuitas com as quais poderão ser ativadas cenas, por exemplo.

Quando se trata de uma nova instalação ou adaptação de um sistema de iluminação, a redução de custos é um fator chave a ser considerado. Ao comparar a utilização de dispositivos Bluetooth e switches EnOcean com a utilização de dispositivos DALI com switches com fio DALI, várias áreas podem ser identificadas onde podem ser alcançadas economias significativas:

a) Custos de instalação

A utilização de dispositivos Bluetooth e switches EnOcean eliminam a necessidade de uma infraestrutura de cablagem, resultando em economias consideráveis na mão-de-obra e materiais associados à instalação de cabos. Por isso, a utilização de dispositivos DALI com switches DALI com fios requer uma instalação com fios, o que implica um custo inicial mais elevado.

b) Custos de material

A eliminação de cabos nos sistemas com base em Bluetooth + EnOcean também reduz os custos relacionados com a aquisição de cabos e conetores. Além disso, os dispositivos EnOcean que funcionam sem bateria eliminam a necessidade de substituir as baterias ao longo do tempo, reduzindo os custos de manutenção e a necessidade de adquirir baterias suplentes.

c) Flexibilidade e facilidade de configuração

Os sistemas baseados em Bluetooth e EnOcean oferecem uma maior flexibilidade e facilidade de configuração em comparação com os sistemas DALI com fio. A capacidade sem fio dos dispositivos Bluetooth e EnOcean permite alterações e ajustes rápidos nas configurações de iluminação sem a necessidade de intervenção física na cablagem, o que reduz os custos associados a modificações, extensões e reconfigurações após a instalação inicial.

Como pode ser visto no caso prático mostrado, a utilização de equipamentos controlados por botões Casambi BLE (Bluetooth Low Energy) e EnOcean evita a necessidade de fazer folgas e conduzir tubos e cabos aos botões na sua vivenda. A cablagem DALI e os tubos são evitados, resultando em menores custos de mão-de-obra para eletricidade, alvenaria e pintura.

Em resumo, o uso de dispositivos Bluetooth e switches EnOcean no retrofit de um sistema de iluminação pode gerar uma economia significativa nos custos de instalação, material e manutenção em comparação com o uso de dispositivos DALI com switches DALI com fio. A eliminação de cablagem e o baixo consumo de energia das tecnologias Bluetooth e EnOcean contribuem para uma instalação mais rápida, flexível e eficiente.

Se considerarmos também a manutenção posterior da instalação, o sistema Casambi em particular também tem uma vantagem sobre os sistemas com fio e outros sistemas sem fio: cada dispositivo Casambi armazena a sua própria configuração na sua memória não volátil e também as dos restantes dispositivos da mesma rede. Isso permite substituir o equipamento defeituoso por um novo sem ter que reprogramar grupos, cenas, entre outros. Através da função “Substituir dispositivo” da App, o restante equipamento envia automaticamente os parâmetros de configuração que o original tinha para o novo equipamento.

Podemos concluir que a utilização de sistemas de controlo sem fio atualmente já representa economia em relação ao controlo com fio via bus, além de permitir funções avançadas. Conscientes desta tendência para o controlo sem fios, organizações como DALI e KNX também estão a desenvolver as suas alternativas de controlo via rádio. É o caso do DALI+ e do KNX RF.

Existem também outros protocolos de controlo sem fio emergentes, como Thread (alimentado pelo Google e Apple, entre outros), embora a standard e adoção de um único sistema de controlo sem fio para iluminação pareça improvável no curto prazo.

OLFER
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