Las soluciones de cableado inteligente para edificios admiten iluminación PoE para mejorar el entorno educativo

Siemon se asoció recientemente con Cisco y Cree, proveedor líder de soluciones avanzadas de iluminación PoE y también socio de Cisco Digital Building, para suministrar un innovador sistema de iluminación PoE a una escuela de Mobile, Alabama, como programa piloto para recopilar y analizar datos críticos, todo ello con el fin de demostrar el ahorro global y las ventajas para futuras implantaciones en todo el distrito.

El Internet de las Cosas (IoT) está cambiando la forma de vida tal y como la conocemos. Los dispositivos de bajo voltaje convergen ahora en una única infraestructura física unificada, lo que permite recopilar grandes cantidades de datos que pueden intercambiarse entre sistemas de edificios integrados y analizarse para tomar decisiones empresariales que ayuden a ahorrar gastos operativos al tiempo que mejoran la eficiencia y la experiencia del usuario. Para acelerar aún más la transformación digital y extender las ventajas del IoT a todas las instalaciones, Cisco ha presentado recientemente su marco Digital Building, que hace converger múltiples redes de edificios -iluminación, calefacción y refrigeración, vídeo IP, sensores IoT y mucho más- en una plataforma de red segura e inteligente.

El ecosistema de partners del Edificio Digital de Cisco incluye una serie de partners líderes del sector que ayudan a construir un Edificio Digital, como proveedores de iluminación, automatización de edificios, cableado y software. Un aspecto clave del Edificio Digital incluye el uso de switches de red Cisco que proporcionan Universal Power Over Ethernet (UPOE), que amplía el estándar IEEE Power over Ethernet Plus (PoE+) para suministrar hasta 60 vatios (W) a dispositivos de bajo voltaje, incluidas las luminarias LED alimentadas por PoE con sensores que pueden reducir los costes energéticos en un 85%.

SiemonConvergeIT, líder mundial en el diseño y la fabricación de soluciones de infraestructura de bajo voltaje y alto rendimiento, es actualmente el único proveedor integral de sistemas de cableado dentro del ecosistema de socios de Cisco Digital Building. Inequívocamente alineadas con el Edificio Digital de Cisco, las soluciones de cableado ConvergeIT de Siemonincluyen cables blindados de cobre avanzados y conectividad con tecnologías innovadoras patentadas que proporcionan un soporte superior para dispositivos habilitados para PoE.

A la luz de las posibilidades

Cuando David Akridge, director ejecutivo de TI de Mobile County Public School System, asistió a la Interop Expo 2015 en Las Vegas, le intrigó algo que vio en el stand de Cisco: una luz LED conectada a un interruptor. «Supe de inmediato que se trataba de una luz LED alimentada por PoE y, después de hablar con Cisco sobre su iniciativa Digital Building, no podía quitarme de la cabeza todas las posibilidades de la iluminación PoE», afirma Akridge. «No solo no nos asusta ser pioneros dentro de nuestro sistema escolar, sino que siempre he sentido desdén por la iluminación fluorescente tradicional, especialmente en un entorno de aula. Con la iluminación LED, por fin puedo ver la luz al final del túnel».

Aunque los fluorescentes han proporcionado una fuente de luz constante durante más de una década, los estudios indican que la iluminación fluorescente puede provocar dolores de cabeza y fatiga ocular, así como posibles convulsiones a las personas con epilepsia fotosensible. Las luces LED no sólo eliminan estos problemas de salud, sino que también son una opción mucho más sostenible desde el punto de vista medioambiental. Las luces LED consumen casi la mitad de electricidad que las fluorescentes equivalentes, emiten menos de la mitad de carbono que éstas y no contienen mercurio peligroso. Con una vida útil casi cinco veces superior a la de los fluorescentes, combinada con una mayor durabilidad y la ausencia de sensibilidad a la temperatura o la humedad, los LED también reducen enormemente los costes de mantenimiento.

Al implantar la iluminación PoE de Cree como proyecto piloto en una planta de la Clark-Shaw Magnet Middle School del distrito, nombrada Blue Ribbon School en 2015 por el Departamento de Educación de EE. UU., Akridge puede analizar detenidamente el impacto del nuevo sistema de iluminación en el consumo de energía, la productividad de los estudiantes y el ahorro y la eficiencia operativos generales en comparación con otra planta de la misma escuela que utiliza fluorescentes.

«Los despliegues piloto tienen sentido porque es difícil analizar los beneficios de cualquier tecnología a menos que puedas experimentarla con tu propia escuela, tus propios alumnos y tus propios profesores», dice Akridge. «Tenemos alumnos de 8º curso en las mismas clases tanto en la planta con iluminación PoE como en la planta con fluorescentes tradicionales. Esto me permite hacer una comparación clase por clase. Compararemos los resultados de los exámenes de evaluación, las notas y el comportamiento y la participación general en clase, además de supervisar cuidadosamente el consumo de energía y la respuesta a incidentes de emergencia.»

Mediante el uso de luminarias LED Cree equipadas con sensores de ocupación y temperatura, el Mobile Public School System puede garantizar que las luces se enciendan sólo cuando sea necesario e integrar las luminarias en red con otros sistemas de automatización de edificios (BAS), como HVAC, para reducir el consumo innecesario de energía. La posibilidad de conectar la iluminación PoE a la red también permite al colegio integrar el control de la iluminación con los sistemas de seguridad en red y activar patrones de parpadeo para responder en caso de emergencia.

«Estamos trabajando estrechamente con los socios de Digital Building en este proyecto para integrar las luces con nuestros sistemas de seguridad, de modo que podamos tener patrones de parpadeo específicos para determinados tipos de emergencias», dice Akridge. «Por ejemplo, si hay un tirador activo en el edificio, queremos minimizar el uso del sistema de avisos y el conocimiento del intruso. Podemos utilizar las luces y patrones de parpadeo específicos para proporcionar un mensaje de advertencia privado al personal y a los estudiantes». Como cada luminaria es un nodo de la red con su propia dirección IP, también podemos identificar la ubicación exacta de cualquier movimiento detectado».

Akridge espera disponer de la información y el análisis necesarios para demostrar la productividad y el ahorro de costes que justifican la iluminación PoE en todo el sistema escolar, incluidas dos nuevas escuelas actualmente en fase de planificación.

Tecnología patentada en la zona

Una vez tomada la decisión de desplegar iluminación PoE en Clark-Shaw Magnet Middle School, Siemon junto con Cisco y Cree diseñaron una estrategia de despliegue que ofreciera la mayor flexibilidad y rendimiento con el menor coste y mano de obra. Basándose en los consejos de Cree, el diseño consistió en unas 145 luminarias PoE. Esto supuso un 30% menos de luces que el diseño original de iluminación fluorescente en el espacio, que finalmente se determinó que estaba sobreiluminado.

El sistema de iluminación PoE también se desplegó utilizando un diseño de cableado por zonas que consiste en cables horizontales tendidos desde conmutadores UPOE de Cisco en las salas de telecomunicaciones (TR) hasta puntos de conexión intermedios alojados en un armario de zona situado en el espacio del techo. Desde el armario de zona, cada nodo de iluminación PoE se conectó mediante conexiones más cortas y fáciles de gestionar.

«Diseñamos proyectos de iluminación PoE utilizando un enfoque de cableado por zonas porque permite un despliegue más rápido, lo que es especialmente importante si se tiene en cuenta el gran número de luminarias que puede haber en una instalación», afirma Bob Allan, antiguo director de desarrollo de negocio global para edificios inteligentes y alianzas estratégicas de Siemon. «Con el cableado de zona, las luminarias se conectan fácilmente mediante cables de conexión desde tomas montadas en el armario de la unidad de zona, en lugar de conectarse a toda una longitud de cableado horizontal desde el conmutador en el TR».

El cableado de zona también simplifica significativamente cualquier reconfiguración de las luminarias o la adición de nuevas luminarias con menos interrupciones, ya que sólo requiere una breve conexión al armario de zona. Además, un diseño de cableado de zona permite la opción de desplegar conjuntos de cables preterminados y probados en fábrica desde el TR a la zona para facilitar una implementación rápida, un rendimiento superior a las terminaciones de campo y tiempos de prueba de campo reducidos.

Para el diseño del cableado de zona, Siemon utilizó su nueva caja de unidad de zona de 24 puertos MAX®. Parte de la línea de soluciones de cableado ConvergeIT para edificios inteligentes de Siemon, la caja de la unidad de zona MAX de 24 puertos admite hasta 24 puertos utilizando las tomas MAX de cobre o fibra de Siemon, Z-MAX® tomas de categoría 6A o TERA® tomas de categoría 7A. Incorpora juntas de espuma para minimizar las vibraciones y evitar la entrada de polvo, una cubierta totalmente desmontable para mejorar el acceso a las conexiones y orificios ciegos fáciles de extraer para facilitar el paso de los cables dentro y fuera de la caja. La caja también está diseñada para cumplir los requisitos de clasificación plenum de UL, lo que permitió montar la caja de la unidad de zona MAX de 24 puertos por encima del techo en el espacio de tratamiento de aire de la Clark-Shaw Magnet School.

La infraestructura de cableado utilizada para conectar los nodos de iluminación PoE se compone de sistemas apantallados Z-MAX Categoría 6A de Siemon, incluyendo cable apantallado Z-MAX Categoría 6A terminado en tomas apantalladas Z-MAX alojadas en los armarios de unidad de zona MAX de 24 puertos y cables de conexión apantallados sólidos utilizados para realizar la conexión final.

El sistema apantallado Z-MAX Categoría 6A está diseñado para lograr un rendimiento de transmisión superior y proporcionar la máxima fiabilidad para aplicaciones de alimentación remota como UPOE. Al desenchufar una clavija bajo una carga UPOE, se produce un arco que erosiona las superficies de contacto doradas de la clavija en el lugar donde se produce el arco. Cuando esta erosión se produce en la zona de la posición totalmente acoplada, el resultado es una conexión poco fiable. SiemonPor ello, los conectores Z-MAX han sido diseñados con una geometría de contacto curvada o «coronada» patentada que aleja el daño por arco eléctrico de los contactos del conector y del conector de la posición final de acoplamiento, para una mayor fiabilidad de PoE. El diseño de los conectores Z-MAX también elimina el riesgo de deformación permanente de los contactos debido a la tensión mecánica. De hecho, el hardware de conexión Z-MAX de Siemonha sido certificado de forma independiente para el cumplimiento de la norma IEC-60512-99-001, que se desarrolló específicamente para garantizar conexiones fiables para aplicaciones de alimentación remota desplegadas sobre cableado de par trenzado equilibrado.

Además de la geometría patentada de los contactos de los conectores, el sistema Z-MAX de categoría 6A de Siemonincluye cable F/UTP apantallado de mayor calidad que ofrece una fiabilidad mecánica de hasta 75 °C (167 °F). Esto es importante porque las aplicaciones de alimentación remota como UPOE pueden provocar una acumulación de calor en el interior de los haces de cables que aumenta la pérdida de inserción (es decir, la atenuación de la señal). Tanto la TIA como la ISO/IEC especifican un factor de atenuación de la pérdida de inserción para determinar la longitud máxima del canal a temperaturas superiores a 20 °C (68 °F). El uso de cables apantallados de categoría 6A de mayor calidad, como el sistema Z-MAX de categoría 6A de Siemon, puede ayudar a superar este obstáculo, reduciendo cualquier factor de reducción de longitud y permitiendo la flexibilidad necesaria para admitir longitudes de canal más largas cuando sea necesario. De hecho, el cable apantallado Z-MAX de categoría 6A de Siemonrequiere menos de una quinta parte de la reducción de longitud que los cables UTP de categoría 6A que cumplen los requisitos mínimos.