Soluções de cabeamento para edifícios inteligentes suportam iluminação PoE para um ambiente educacional melhor

Siemon recentemente se uniu à Cisco e à Cree, um dos principais fornecedores de soluções avançadas de iluminação PoE e também um Cisco Digital Building Partner, para fornecer um sistema inovador de iluminação PoE para uma escola de Mobile, Alabama, como um programa piloto para coletar e analisar dados críticos – tudo para demonstrar a economia e os benefícios gerais para futuras implantações em todo o distrito.

A Internet das Coisas (IoT) está mudando o modo de vida como o conhecemos. Os dispositivos de baixa tensão agora estão convergindo para uma única infraestrutura física unificada, permitindo a coleta de grandes quantidades de dados que podem ser trocados entre sistemas integrados de edifícios e analisados para tomar decisões de negócios que ajudam a economizar despesas operacionais, melhorando a eficiência e a experiência do usuário. Para acelerar ainda mais a transformação digital e ampliar os benefícios da IoT em todas as instalações, a Cisco apresentou recentemente sua estrutura Digital Building, que converge várias redes de edifícios – iluminação, aquecimento e resfriamento, vídeo IP, sensores de IoT e muito mais – em uma plataforma de rede segura e inteligente.

O Cisco Digital Building Partner Ecosystem inclui uma variedade de parceiros líderes do setor para ajudar a construir um Digital Building, incluindo fornecedores de iluminação, automação predial, cabeamento e software. Um aspecto fundamental do Digital Building inclui o uso de switches de rede da Cisco que fornecem Universal Power Over Ethernet (UPOE), que estende o padrão IEEE Power over Ethernet Plus (PoE+) para fornecer até 60 Watts (W) a dispositivos de baixa tensão, incluindo luminárias LED alimentadas por PoE com sensores que têm o potencial de fornecer custos de energia 85% menores.

SiemonA ConvergeIT Inc., líder do mercado global em design e fabricação de soluções de infraestrutura de alto desempenho e baixa tensão, é atualmente a única fornecedora de sistemas de cabeamento de ponta a ponta dentro do ecossistema de parceiros da Cisco Digital Building. Alinhadas de forma inequívoca com o Digital Building da Cisco, as soluções de cabeamento ConvergeIT da Siemonincluem cabos blindados de cobre avançados e conectividade com tecnologias inovadoras patenteadas que oferecem suporte superior para dispositivos habilitados para PoE.

À luz das possibilidades

Quando David Akridge, gerente executivo de TI do Mobile County Public School System, participou da Interop Expo 2015 em Las Vegas, ele ficou intrigado com algo que notou no estande da Cisco – uma luz LED conectada a um switch. “Eu soube imediatamente que se tratava de uma lâmpada LED alimentada por PoE e, depois de conversar com a Cisco sobre a iniciativa Digital Building, não consegui tirar da cabeça todas as possibilidades da iluminação PoE”, diz Akridge. “Além de não termos medo de ser pioneiros em nosso sistema escolar, sempre desdenhei a iluminação fluorescente tradicional, especialmente em um ambiente de sala de aula. Com a iluminação LED, posso finalmente ver a luz no fim do túnel.”

Embora as lâmpadas fluorescentes tenham fornecido uma fonte constante de luz por mais de uma década, estudos indicam que a iluminação fluorescente pode causar dores de cabeça e cansaço visual, além de possíveis convulsões para pessoas com epilepsia fotossensível. As luzes de LED não apenas eliminam essas preocupações com a saúde, mas também são uma opção muito mais sustentável do ponto de vista ambiental. As lâmpadas LED consomem quase metade da eletricidade das lâmpadas fluorescentes equivalentes, emitem menos da metade das emissões de carbono das lâmpadas fluorescentes e não contêm mercúrio perigoso. Com uma vida útil quase cinco vezes maior que a das fluorescentes, combinada com maior durabilidade e nenhuma sensibilidade à temperatura ou à umidade, os LEDs também reduzem muito os custos de manutenção.

Ao implementar a iluminação PoE da Cree como um projeto piloto em um andar da Clark-Shaw Magnet Middle School do distrito, nomeada Blue Ribbon School em 2015 pelo Departamento de Educação dos EUA, a Akridge pode analisar cuidadosamente o impacto do novo sistema de iluminação no consumo de energia, na produtividade dos alunos e nas economias e eficiências operacionais gerais em comparação com outro andar da mesma escola que usa lâmpadas fluorescentes.

“As implantações piloto fazem sentido porque é difícil analisar os benefícios de qualquer tecnologia a menos que você possa experimentá-la em sua própria escola, com seus próprios alunos e professores”, diz Akridge. “Temos alunos da 8ª série nas mesmas classes, tanto no andar com iluminação PoE quanto no andar com fluorescentes tradicionais. Isso me permite fazer uma comparação classe a classe. Compararemos os resultados dos testes de avaliação, as notas e o comportamento e a participação geral na sala de aula, além de monitorar cuidadosamente o consumo de energia e a resposta a incidentes de emergência.”

Com o uso de luminárias LED Cree equipadas com sensores de ocupação e temperatura, o Mobile Public School System pode garantir que as luzes sejam acesas somente quando necessário e pode integrar as luminárias em rede com outros sistemas de automação predial (BAS), como HVAC, para reduzir o consumo desnecessário de energia. A capacidade de conectar a iluminação PoE à rede também permite que a escola integre o controle de iluminação aos sistemas de segurança em rede e ative padrões de pisca-pisca para resposta a emergências.

“Estamos trabalhando em estreita colaboração com os parceiros da Digital Building nesse projeto para integrar as luzes aos nossos sistemas de segurança, de modo que possamos ter padrões específicos de piscar para determinados tipos de emergências”, diz Akridge. “Por exemplo, se houver um atirador ativo no edifício, queremos minimizar o uso do sistema de paging e o conhecimento do intruso. Podemos usar as luzes e os padrões específicos de pisca-pisca para fornecer uma mensagem de aviso particular aos funcionários e alunos. Como cada luminária é um nó na rede com seu próprio endereço IP, também podemos identificar o local exato de qualquer movimento detectado.”

Akridge espera ter as informações e a análise necessárias para demonstrar a produtividade e a economia de custos para justificar a iluminação PoE em todo o sistema escolar, incluindo duas novas escolas atualmente em fase de planejamento.

Tecnologia patenteada na zona

Quando foi tomada a decisão de implantar a iluminação PoE na Clark-Shaw Magnet Middle School, o site Siemon, juntamente com a Cisco e a Cree, projetou uma estratégia de implantação que ofereceria a maior flexibilidade e desempenho com o menor custo e mão de obra. Com base na orientação da Cree, o projeto consistia em cerca de 145 luminárias PoE. Isso resultou em cerca de 30% menos luzes do que o projeto original de iluminação fluorescente no espaço, que acabou sendo considerado excessivamente iluminado.

O sistema de iluminação PoE também foi implementado usando um projeto de cabeamento de zona que consiste em cabos horizontais executados a partir de switches UPOE da Cisco nas salas de telecomunicações (TR) até pontos de conexão intermediários alojados em um gabinete de zona localizado no espaço do teto. A partir do gabinete da zona, cada nó de iluminação PoE foi conectado por meio de conexões mais curtas e fáceis de gerenciar.

“Projetamos projetos de iluminação PoE usando uma abordagem de cabeamento por zona porque ela permite uma implantação mais rápida, o que é especialmente importante quando se considera o grande número de luzes que podem ser instaladas em uma instalação”, diz Bob Allan, ex-gerente global de desenvolvimento de negócios para edifícios inteligentes e alianças estratégicas da Siemon. “Com o cabeamento de zona, as luminárias são facilmente conectadas usando patch cords de tomadas montadas no gabinete da unidade de zona, em vez de serem conectadas a todo um comprimento de cabeamento horizontal do switch na TR.”

O cabeamento de zona também simplifica significativamente qualquer reconfiguração de dispositivos ou adição de novos dispositivos com menos interrupções, exigindo apenas uma conexão curta com o gabinete da zona. Além disso, um projeto de cabeamento de zona permite a opção de implantar conjuntos de cabos pré-terminados e testados em fábrica da TR para a zona, a fim de oferecer suporte à implementação rápida, desempenho superior ao das terminações em campo e tempos reduzidos de teste em campo.

Para o projeto de cabeamento de zona, a Siemon implantou seu novo gabinete de unidade de zona de 24 portas MAX®. Parte da linha de soluções de cabeamento ConvergeIT para edifícios inteligentes da Siemon, o gabinete de unidade de zona MAX de 24 portas aceita até 24 portas usando Siemon tomadas MAX de cobre ou fibra, Z-MAX® Categoria 6A ou TERA® Categoria 7A. Ele apresenta vedação de espuma para minimizar a vibração e evitar a entrada de poeira, uma tampa totalmente removível para melhorar o acesso às conexões e aberturas fáceis de remover para facilitar o roteamento dos cabos para dentro e para fora do gabinete. O gabinete também foi projetado para atender aos requisitos de classificação plenum da UL, o que permitiu que o gabinete da unidade de zona MAX de 24 portas fosse montado acima do teto no espaço de tratamento de ar da Clark-Shaw Magnet School.

A infraestrutura de cabeamento usada para conectar os nós de iluminação PoE é composta pelos sistemas blindados Z-MAX Categoria 6A da Siemon, incluindo o cabo blindado Z-MAX Categoria 6A terminado em conectores blindados Z-MAX alojados nos gabinetes da unidade de zona MAX de 24 portas e patch cords blindados sólidos usados para fazer a conexão final.

O sistema blindado Z-MAX Categoria 6A foi projetado para obter um desempenho de transmissão superior e oferecer o máximo de confiabilidade para aplicações de energia remota, como UPOE. O desengate de uma conexão jack-plug sob uma carga UPOE produz um arco que corrói as superfícies de contato jack-plug banhadas a ouro no local do arco. Quando essa erosão ocorre na área da posição totalmente encaixada, o resultado é uma conexão não confiável. SiemonOs conectores Z-MAX da Z-MAX são projetados com uma geometria de contato curvada ou “coroada” patenteada que coloca os danos causados pelo arco nos contatos do plugue e do conector longe da posição final de encaixe, proporcionando maior confiabilidade do PoE. O design dos conectores Z-MAX também elimina o risco de deformação permanente do contato devido ao estresse mecânico. De fato, o hardware de conexão Z-MAX da Siemonfoi certificado de forma independente quanto à conformidade com a norma IEC-60512-99-001, que foi desenvolvida especificamente para garantir conexões confiáveis para aplicações de alimentação remota implantadas em cabeamento de par trançado balanceado.

Além da geometria patenteada do contato do conector, o sistema Z-MAX Categoria 6A da Siemoninclui um cabo F/UTP blindado de alta qualidade, qualificado para confiabilidade mecânica até 75°C (167°F). Isso é importante porque as aplicações de energia remota, como UPOE, podem causar acúmulo de calor dentro dos feixes de cabos, o que aumenta a perda de inserção (ou seja, a atenuação do sinal). Tanto a TIA quanto a ISO/IEC especificam um fator de redução da perda de inserção para uso na determinação do comprimento máximo do canal em temperaturas acima de 20°C (68°F). O uso de cabos blindados de categoria 6A de alta qualidade, como o sistema Z-MAX Categoria 6A da Siemon, pode ajudar a superar esse obstáculo, reduzindo qualquer redução de comprimento e permitindo a flexibilidade para suportar comprimentos de canal mais longos quando necessário. De fato, o cabo blindado Z-MAX Categoria 6A da Siemonexige menos de um quinto da redução de comprimento do que os cabos UTP Categoria 6A minimamente compatíveis.