Hogares conectados y edificios inteligentes

Con la disminución de los costos tecnológicos, los consumidores cada vez más interesados en las soluciones domésticas conectadas y una mayor dependencia de la eficiencia de la nube, las soluciones para la automatización del hogar tienen rienda suelta para ser más sofisticadas y accesibles.

El mercado global de automatización del hogar ahora abarca todos los elementos controlables en el hogar moderno. La iluminación, los electrodomésticos, el entretenimiento y los dispositivos de acceso conectados están disponibles en el mercado para la instalación profesional y de bricolaje.

Impulsados por preocupaciones de seguridad, potencial de ahorro de energía y conveniencia, los principales elementos de automatización del hogar de iluminación, seguridad, entretenimiento, HVAC y gestión de energía ahora son controlables mediante las tecnologías existentes. Esta convergencia de impulsores y tecnologías del mercado ha dado lugar a un importante potencial de crecimiento del mercado, con valores generales de mercado estimados en $3600 millones en 2012 y creciendo a $16,400 millones en 2019. Este crecimiento está siendo liderado por América del Norte, con una cuota de mercado total del 40.7 por ciento de las instalaciones globales de automatización¹.

Las empresas de seguridad establecidas, como ADT², están aprovechando la tendencia del hogar conectado como base para ampliar las ofertas de automatización del hogar a través de SHaaS (Smart Home as a Service). Además, los proveedores de banda ancha como AT&T y Comcast, y las compañías de energía como British Gas, también han creado nuevas fuentes de ingresos a través de SHaaS³. Los operadores de banda ancha, cable y energía están en una posición única para tener éxito en este mercado, ya que tienen millones de clientes que confían en sus servicios para la gestión de la energía y el acceso a los datos.

Dado que estos proveedores de servicios rara vez diseñan sus propios componentes, una amplia gama de hardware comercial disponible, interoperable y fácil de implementar (como relés, interruptores, conectores, sensores y componentes pasivo),   resulta fundamental para el crecimiento del mercado de SHaaS.

El consumidor conectado es un importante impulsor para la industria del hogar conectado. El setenta y ocho por ciento de los consumidores estadounidenses poseen dispositivos móviles y se dan cuenta del valor de controlar las funciones del hogar, como los sistemas de calefacción y refrigeración, desde cualquier lugar donde se encuentren. Ser capaz de ajustar la temperatura de una casa desde la oficina o comprobar si una puerta está cerrada con llave es una capacidad que no era posible incluso hace 10 años.

Las capacidades inherentes de rastreo GPS en dispositivos móviles crean nuevas opciones de aplicación a través del rastreo geográfico, como la capacidad de desbloquear una puerta y encender las luces cuando un propietario ingresa a su camino de entrada. Otras capacidades están habilitadas por las interfaces para dispositivos ponibles personales, como los dispositivos de monitoreo de estado físico y salud⁴ que pueden indicar a un sistema de automatización del hogar que atenúe las luces cuando detecta que el usuario está dormido, o abra las persianas cuando el usuario se está despertando.

Estas opciones de monitoreo de la salud también están creando nuevos espacios de mercado, como las aplicaciones de asistencia en el hogar que permiten el monitoreo en tiempo real de los ancianos y los dispositivos en sus casas:  una mejor alternativa que el traslado a asilos más costosos.⁵

El crecimiento de dichos mercados y las aplicaciones de desarrollo requerirán el hardware necesario para la conectividad.

Otro impulsor tecnológico del mercado del hogar conectado es la fusión de protocolos inalámbricos y de radio. La mezcla heterogénea de protocolos abiertos y cerrados, así como de normas de comunicación es típica en una industria nueva. ZigBee, ZWave, KNX, Thread / 6LowPAN, Bluetooth LE y wifi están en juego en este mercado, algunos fabricantes apuestan por un solo protocolo, mientras que otros se arriesgan e implementan dos o más en sus productos.

Cada protocolo tiene sus puntos fuertes y aunque todos son diferentes, su penetración combinada en el espacio del mercado es valiosa ya que cada uno ilustra lo que es posible dentro de una implementación de automatización. Sin embargo, es probable que solo prevalezcan uno o dos protocolos. Afortunadamente, el hardware requerido para la conectividad es el mismo, independientemente del chip o protocolo de comunicación que se implemente.

TE tiene fuertes relaciones con los principales fabricantes de equipos originales de dispositivos de automatización del hogar en los mercados de la conexión y el hogar y la construcción, incluidos los 10 principales proveedores de automatización del hogar según lo informado por BCC Research. La conectividad es fundamental para la fabricación, el ensamblaje y la instalación eficientes de estos dispositivos y los productos de TE están diseñados para convertirse en productos OEM que impulsan la innovación en automatización del hogar. El enfoque adicional de TE en OEM de segundo nivel y nuevas empresas de tercer nivel a través de relaciones de ventas directas y a través de sus socios de distribución posiciona a la compañía como un importante proveedor de componentes para este mercado en rápida evolución.

Las relaciones con los clientes de TE se extienden a través de muchas categorías de automatización del hogar, como centros, sensores de ocupación, electrodomésticos, equipos HVAC y termostatos. Las tecnologías de interconexión y conmutación de TE desempeñan un papel fundamental en el desarrollo de sistemas de automatización: por ejemplo, TE permite enrutar la energía y las señales internamente, a veces externamente utilizando interconexiones eléctricas, y enrutar la potencia y la señal en estos dispositivos a través de componentes de conmutación (por ejemplo, se necesita un relé de potencia en cada tomacorriente de pared de CA conectada inalámbrica o controlada por cable).

Los dispositivos de los clientes de TE se encuentran en todos los subsistemas principales del hogar automatizado, entre ellos:

• Controles y equipos de iluminación
• Controles y equipos de seguridad
• Controles y equipos de seguridad
• Entretenimiento 
• Electrónica de consumo portátil
• Equipos y controles de HVAC
• Equipos y controles de gestión de energía
• Electrodomésticos
• Aparatos portátiles

Seleccionar el conector, interruptor, relé o sensor adecuado para el dispositivo y su aplicación es clave para garantizar una vida útil prolongada y sin problemas. Por ejemplo, la mala aplicación de los productos puede ser un gran dolor de cabeza para los OEM, causando fallas del producto que pueden tardar años en rectificarse. El equipo global de ingenieros de producto y desarrollo, ingenieros de aplicaciones y ventas, gerentes de cuentas y expertos en tecnología de TE ayuda a sus clientes a tomar estas decisiones importantes al principio del proceso de desarrollo del producto, donde la optimización de un diseño es lo más importante.

Los avances en automatización del hogar están transformando los productos de los clientes de TE y continuarán haciéndolo. Considere cómo se veían los termostatos hace 30 años: en su mayoría eran dispositivos termo electromecánicos que usaban un elemento bimetálico para encender y apagar el calor o la refrigeración.

Avance rápido hasta hoy: el interior de un termostato moderno está empezando a parecerse al interior de un teléfono celular con nueva tecnología que incluye la conectividad de TE y los productos de sensores; por ejemplo, los termostatos conectados a menudo incorporan múltiples placas de circuito impreso cargadas con componentes electrónicos, dispositivos pasivos, sensores, conectores de paso fino y conectores de cable a placa de tamaño micro para pequeños paquetes de respaldo de batería. Cambiar y controlar el equipo HVAC es crítico, por lo que a menudo se incorporan relés de bajo perfil. Para la interfaz del usuario, el mini interruptor táctil se utiliza a menudo para los botones de selección o reinicio.

Otro ejemplo: el omnipresente receptáculo de energía que se encuentra en las paredes de cada hogar. Esta tecnología, que pasó casi 100 años prácticamente sin cambios, ahora está siendo reemplazada por una tomacorriente conectada que contiene relés de potencia, antenas, circuitos de control y, por supuesto, un botón de reinicio.

Conectores e interruptores de tamaño micro
A través de la amplia oferta de productos de TE, la compañía puede proporcionar conectores e interruptores de tamaño micro para los conjuntos de sensores más pequeños. El tamaño micro importa: los consumidores quieren que sus dispositivos de automatización del hogar sean lo más pequeños y discretos posible. Esto significa que los componentes internos de estos dispositivos deben ser proporcionalmente pequeños, lo que se complica aún más por la funcionalidad adicional empaquetada en estos dispositivos. Por ejemplo, los sensores de ocupación también pueden contener sensores de nivel de luz ambiental, un micrófono u otros elementos de detección/monitoreo.

Capacidad de alta corriente
TE también proporciona conectores, interruptores y relés de conmutación de alta corriente en equipos y electrodomésticos de HVAC, lo que permite su conectividad y control en el hogar automatizado. Los dispositivos electrónicos conectados son inherentemente de bajo voltaje o baja potencia y necesitan tener relés para cambiar las cargas de mayor voltaje/mayor potencia típicas en el hogar. Estas cargas pueden ser cualquier cosa, desde una cafetera o tostadora conectada a una tomacorriente conectada, hasta un controlador de caldera conectado a un termostato conectado.

Amplitud de opciones para los diseñadores de productos,
La gama de productos de TE es integral,  lo que permite a los diseñadores encontrar exactamente lo que necesitan para sus ideas y productos únicos. En algún momento en casi todos los diseños electrónicos, se necesitan conectores y sensores para proporcionar y enrutar energía y/o señales dentro o fuera de un circuito.

A continuación se muestra un desglose de alto nivel de algunas de las familias de productos de TE Connectivity que encuentran un uso común entre todos los subsistemas enumerados anteriormente.

• Borneras
• Conectores de conexión rápida
• Contactos de conexión puntual (FASTON, PIDG, etc.)
• Relés de formato pequeño
• Relés de potencia
• Conectores de datos E/S
• Conectores de paso fino
• Componentes pasivos de la placa de circuito impreso
• Interruptores
• Contactos de resorte
• Capacidades de integración/valor agregado
• Etiquetas de alto rendimiento
• Sensores

Soluciones personalizadas
Los ingenieros de TE pueden trabajar con los clientes para desarrollar un diseño semipersonalizado o personalizado que cumpla con sus requisitos. El proceso se inicia trabajando con uno de los ingenieros de ventas o aplicaciones de campo de TE.

Los ingenieros de TE utilizan los últimos materiales de metal y polímero para desarrollar un producto de ajuste perfecto para aplicaciones personalizadas. La capacidad de los ingenieros para extraer de una amplia gama de tecnologías de fabricación, como el estampado progresivo de alta velocidad, el moldeo por inyección, una variedad de tecnologías de recubrimiento y el ensamblaje automatizado, ayuda a garantizar volúmenes de producción a largo plazo con un diseño optimizado para la fabricación y la aplicación del cliente final.

Innovaciones inalámbricas
La comunicación remota e inalámbrica, así como el control y el monitoreo, serán una parte integral de los ecosistemas domésticos conectados. Estas capacidades conectadas aportan valor al ahorrar tiempo y dinero para los consumidores, y serán fundamentales para impulsar la demanda y la adopción generalizada de los consumidores.

TE está cambiando la forma en que se cablean los electrodomésticos para permitir un electrodoméstico más inteligente que ofrece al consumidor y al OEM muchas ventajas. Por ejemplo, el equipo de electrodomésticos de TE desarrolló un producto llamado ADNEXHA que elimina el complejo conjunto de arneses de cables de punta a punta común en los electrodomésticos modernos. Lo hace mediante el transporte electrónico de controles y alimentación a todos los dispositivos de un aparato.

El resultado es una conectividad que informa. Imagina que los consumidores reciben un mensaje de texto de su lavadora que indica que el ciclo de lavado se ha completado o que el detergente de lavado que usan casi se termina. El sistema ADNEXHA permite comunicar información detallada sobre un electrodoméstico al controlador principal del dispositivo: si está conectado al sistema wifi de una casa, puede enviar mensajes de estado al dispositivo móvil del propietario. 

El espacio de automatización de edificios comerciales es diferente de la automatización del hogar en muchos aspectos. Su crecimiento está fuertemente ligado a las tendencias de construcción de edificios comerciales, que en esta década han sido relativamente lentas, y atenuadas por la reducción en el ritmo de construcción de edificios comerciales en China. Por lo tanto, el espacio de automatización de edificios resultante ve tasas de crecimiento anual compuesto (CAGR) en algunas regiones en el área del 8.5 por ciento y en otras regiones menos del 5 por ciento, con un crecimiento global promedio de alrededor del 5.5 por ciento.⁸  Las expectativas de crecimiento para este mercado en particular son mucho menores de lo que se proyecta para la automatización del hogar.

La automatización de edificios comerciales comenzó con los primeros controles neumáticos y se ha convertido en un mercado desarrollado. Los desarrolladores de estos sistemas han ido más allá de los antiguos sistemas separados que controlaban equipos HVAC, seguridad/acceso, control de iluminación, seguridad de edificios y control de planta física. Hoy en día, a través de controladores de sistema integrados, estos sistemas separados pueden comunicarse entre sí mediante un lenguaje común hecho posible por las comunicaciones de bus en serie modernas como BACNET y KNX.

La estandarización impulsa el progreso en el mercado comercial
Las capacidades de la nube han traído a este mercado un nivel de gestión y control no visto en el pasado, y han hecho posible heurísticas complejas que hacen que el edificio moderno sea mucho más inteligente que sus predecesores. En los sistemas de construcción comerciales de hoy en día, muchos de los errores y problemas que ahora se manifiestan en la automatización del hogar se han solucionado desde hace mucho tiempo a través de la estandarización presente en los protocolos BACNET y KNX. La nube simplifica la gestión de múltiples edificios y sirve como un acumulador de datos para los administradores de edificios responsables de múltiples edificios sin la necesidad de un gran personal de TI para administrar un sistema dedicado.

Si bien estos dos sistemas surgieron inicialmente como cableados, se han ampliado a ámbitos inalámbricos para proporcionar conectividad en condiciones menos accesibles. Sin embargo, la gran mayoría de los sistemas de edificios comerciales permanecen cableados debido a la simplicidad de instalación, mantenimiento y solución de problemas de dichos sistemas.

Otro factor en la confiabilidad constante de los sistemas comerciales es que todos están instalados profesionalmente y diseñados en estrecha comunicación entre el arquitecto del edificio, el contratista general, el contratista eléctrico y el contratista de controles de bajo voltaje. En algunos casos, incluso el propietario del edificio está involucrado en el proceso de decisión, ya que un propietario del edificio con múltiples plantas bajo su control casi siempre selecciona el mismo sistema. De esta manera, el personal de mantenimiento de las instalaciones tiene un sistema común para mantener, controlar y solucionar problemas si es necesario, creando una fuerte alianza de marca en el espacio de controles comerciales.

Alta demanda de sensores
La necesidad de sensores es aún más importante en el espacio de edificios comerciales. Los administradores de edificios necesitan saber qué está sucediendo en sus edificios, incluso quién está accediendo a los edificios y a qué hora, cuánta energía se utiliza, dónde se utiliza, qué áreas de los edificios están ocupadas, la temperatura y cuán uniformes son las condiciones ambientales, y la eficacia del funcionamiento de la planta física (por ejemplo, si un rodamiento se estropea o un filtro se obstruye).

Además de los sensores, hay muchos más actuadores en un edificio comercial. Un sistema de control centralizado puede tomar lecturas de múltiples sensores de flujo de aire en un edificio y ajustar dinámicamente las compuertas de flujo de aire para asegurar un flujo de aire igualado y el confort en todo el edificio. Desde el punto de vista de la seguridad, si un detector de humo o llama indica un incendio en una parte de un edificio, el sistema puede cerrar completamente las compuertas de aire en el área donde se detecta el incendio para privar al fuego de oxígeno, mientras que al mismo tiempo activa el sistema de extinción de incendios del edificio a través de válvulas accionadas a distancia. 

La industria de edificios conectados está compuesta por empresas globales como Johnson Controls, Honeywell, Siemens, Schneider y United Technologies. Dado que los sistemas tienden a estar muy cableados, TE asegura una ventaja de mercado debido a su amplia gama de productos de conectores, particularmente en el ámbito de las borneras, ya que este es el método de conexión de E/S utilizado en todo el mundo.

Los dispositivos inalámbricos también ofrecen oportunidades para los productos TE. Todos estos dispositivos tienen al menos un interruptor utilizado para restablecer y configurar los dispositivos, y muchos de ellos utilizan múltiples interruptores de estilo DIP para programar de forma permanente varias características en los diferentes dispositivos.

El fuerte enfoque de TE en la planta física y la fabricación de equipos significa que la compañía ofrece múltiples conectores y sensores dentro de las calderas, manejadores de aire y sistemas de CA en edificios comerciales. Los conectores, relés, interruptores y sensores de TE se encuentran en las principales unidades de control, controladores satelitales, varios dispositivos de sensores y los actuadores ofrecidos por los OEM de dispositivos de construcción comercial.

En el futuro, los edificios estarán más instrumentados que nunca, con un enfoque cada vez mayor en la calidad ambiental (incluido el aire, la comodidad, la luz) para maximizar la eficiencia y el confort de los habitantes del edificio. La eficiencia energética seguirá siendo un importante motor del mercado, al igual que la tendencia hacia los edificios de energía neta cero (ZNE). ZNE requiere que un edificio se diseñe desde cero para minimizar y maximizar el uso de energía renovable del sol, el viento y otras fuentes geográficas. Las características varían según la zona climática en la que se encuentra el edificio, pero podrían incluir la colocación de toldos ajustables en el lado sur del edificio para sombrear las ventanas y minimizar las cargas de enfriamiento durante el verano; o más tragaluces y tubos de luz para usar más fuentes de luz natural y minimizar el uso eléctrico para la iluminación.

Similar a lo que se ve en los dispositivos de automatización del hogar, habrá una miniaturización e inteligencia significativas en los dispositivos de edificios comerciales. Los años de experiencia de TE y la amplitud de sus productos de interconexión de pequeños dispositivos de consumo sitúan a la empresa en una buena posición para hacer frente a esta tendencia.