{"id":6071,"date":"2016-04-08T06:58:00","date_gmt":"2016-04-08T06:58:00","guid":{"rendered":"http:\/\/domosistemas.com\/?p=6071"},"modified":"2016-04-08T06:58:00","modified_gmt":"2016-04-08T06:58:00","slug":"termostatos-inteligentes-con-control-pid-o-como-mantener-tu-casa-caliente-sin-dejarte-el-sueldo","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/domosistemas.com\/?p=6071","title":{"rendered":"Termostatos inteligentes con control PID o c\u00f3mo mantener tu casa caliente sin dejarte el sueldo"},"content":{"rendered":"<p>Este a\u00f1o lleg\u00f3 el fr\u00edo&#8230; lleg\u00f3 tarde, pero lleg\u00f3. Precisamente esa tardanza hizo que este art\u00edculo se demorase m\u00e1s de lo que nos hubiese gustado. Sin embargo, <strong>hemos requerido de ingentes pruebas y mucha programaci\u00f3n para ofreceros este art\u00edculo<\/strong>. Antes de entrar en materia, quiero dar las gracias a nuestro compa\u00f1ero <a href=\"http:\/\/www.domoticadomestica.com\/author\/antonio-m\/\" target=\"_blank\">Antonio Maestre<\/a>, que es el ide\u00f3logo\u00a0de este proyecto, por todo lo que he aprendido y la paciencia que ha tenido en explicarme como act\u00faa un regulador por PID.\u00a0Nos metemos en harina.<\/p>\n<p>El caso es que cuando llega el fr\u00edo, todos queremos mantener el confort en casa pero sin que ello nos cueste el sueldo. A estas alturas de la pel\u00edcula no vamos a descubrir nada si os decimos que <strong>los termostatos convencionales no son precisamente la panacea<\/strong>: ni ahorran dinero ni aportan un confort elevado. Por otra parte, los llamados termostatos inteligentes aportan ventajas importantes a nuestras instalaciones. Pero como en casi todo en la vida, la perfecci\u00f3n no existe y estos termostatos tienen algunas desventajas. Vamos a tratar de darle soluci\u00f3n a estos problemas con ingenio.<\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter wp-image-10843 size-full\" title=\"Control de temperatura en controladores Fibaro\" src=\"http:\/\/www.domoticadomestica.com\/wp-content\/uploads\/2016\/04\/Control-de-temperatura-en-controladores-Fibaro.jpg\" alt=\"Control de temperatura en controladores Fibaro\" width=\"800\" height=\"393\" \/><\/p>\n<h3>Tipos de termostatos<\/h3>\n<p>Vamos a tratar de explicar de una forma sencilla los diferentes tipos de termostato del mercado. <strong>Los termostatos m\u00e1s b\u00e1sicos que encontraremos son sistemas de control todo\/nada<\/strong>. \u00bfQu\u00e9 queremos decir con esto? Se trata de equipos que dan la orden de empezar a funcionar \u00a0a nuestra calefacci\u00f3n (bien sea una caldera, una v\u00e1lvula, bomba de calor, etc&#8230;) siempre que la temperatura est\u00e1 por debajo de la temperatura de consigna (temperatura que deseamos alcanzar en nuestra casa).<\/p>\n<p>Cuando la temperatura de la vivienda supera la temperatura de consigna, el termostato da la orden de apagar la calefacci\u00f3n. Como pod\u00e9is suponer, este sistema no es capaz de mantener una temperatura constante en la habitaci\u00f3n y adem\u00e1s es muy ineficiente desde el punto de vista de nuestro bolsillo. Como una imagen vale m\u00e1s que mil palabras, os dejamos una imagen de este tipo de control<\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter wp-image-10842 size-full\" title=\"Control todo-nada sin hist\u00e9resis\" src=\"http:\/\/www.domoticadomestica.com\/wp-content\/uploads\/2016\/04\/todo-nada-sin-histeresis.jpg\" alt=\"Control todo-nada sin histeresis\" width=\"800\" height=\"443\" \/><\/p>\n<p>Posteriormente llegaron al mercado unos termostatos que presentaban una variante importante&#8230; la hist\u00e9resis. B\u00e1sicamente <strong>lo que hace la hist\u00e9resis es establecer una banda de oscilaci\u00f3n en torno a la temperatura de consigna<\/strong>. Cuanto mayor es la hist\u00e9resis menor es el confort. Este tipo de termostatos aplican un control como \u00e9ste:<\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter wp-image-10844 size-full\" title=\"Control con histeresis\" src=\"http:\/\/www.domoticadomestica.com\/wp-content\/uploads\/2016\/04\/Control-con-histeresis.jpg\" alt=\"Control con histeresis\" width=\"800\" height=\"480\" \/><\/p>\n<p>Ahora bien, como pod\u00e9is imaginar los ingenieros como Antonio siempre se las apa\u00f1an para dise\u00f1ar sistemas de control mucho m\u00e1s eficientes asociados a la industria, y como resultado desde hace d\u00e9cadas disponemos de lo que los ingenieros conocen como regulador PID o controlador PID. <strong>Este tipo de control se basa en control en bucle cerrado (se compara la temperatura actual con la de consigna y se toman decisiones en base a ello) mediante t\u00e9cnicas Proporcionales, Integrales y Derivativas.<\/strong><\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter wp-image-10845 size-full\" title=\"Bucle cerrado\" src=\"http:\/\/www.domoticadomestica.com\/wp-content\/uploads\/2016\/04\/Bucle-cerrado.jpg\" alt=\"Bucle cerrado\" width=\"800\" height=\"363\" \/><\/p>\n<p>Este tipo de control, mucho m\u00e1s complejo, permite eliminar los t\u00edpicos dientes de sierra en torno a la temperatura de consigna, alcanzar antes esa temperatura y mantenerte muy pr\u00f3ximo a ella de forma eficiente. Y la eficiencia en este caso se traduce en mejoras de confort y mejoras econ\u00f3micas.<\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter wp-image-10846 size-full\" title=\"Control PID\" src=\"http:\/\/www.domoticadomestica.com\/wp-content\/uploads\/2016\/04\/control-PID.jpg\" alt=\"Control PID\" width=\"800\" height=\"501\" \/><\/p>\n<p>Este tipo de control es el que implementan los llamados termostatos inteligentes.\u00a0Adem\u00e1s, los m\u00e1s &#8220;inteligentes&#8221; son capaces de incluir variables tan variopintas como la presencia o no en casa de personas, la detecci\u00f3n de la apertura de puertas y\/o ventanas o la temperatura exterior. Pero nada es perfecto, y he de decir que no hay un termostato que me llene. Precisamente por eso nos hemos puesto manos a la obra con objeto de programar un termostato lo m\u00e1s digno posible para nuestra casa.<\/p>\n<p>Antes de ponernos manos a la obra, <strong>vamos a<\/strong> <strong>enumerar brevemente\u00a0los principales defectos<\/strong>\u00a0que le encontramos a los sistemas que est\u00e1n en el mercado:<\/p>\n<ul>\n<li><strong>Tecnolog\u00eda no nativa<\/strong>: La mayor\u00eda de los termostatos inteligentes son WIFI, es decir, no soportan de forma nativa Z-Wave u otros protocolos dom\u00f3ticos. Eso hace que integrarlos en el sistema sea en algunos casos una odisea.<\/li>\n<li><strong>Dependencia del fabricante<\/strong>: Derivado del punto anterior muchos de ellos requieren de servidores del fabricante para darles \u00f3rdenes remotas. Esto es terror\u00edfico porque el d\u00eda que el fabricante decida dejar de prestar este servicio tendremos un pisapapeles en lugar de un termostato.<\/li>\n<li><strong>Precio alto<\/strong>: No son nada baratos, especialmente los m\u00e1s afamados. Adem\u00e1s, si queremos zonificar nuestra casa necesitamos varios, dispar\u00e1ndose el coste.<\/li>\n<li><strong>Inteligencia<\/strong>: Algunos no son tan inteligentes como los pintan, de modo que no son capaces de analizar todas aquellas variables que a nosotros nos pueden interesar.<\/li>\n<li><strong>Personalizaci\u00f3n<\/strong>: Si programamos nuestro propio termostato podemos llegar a niveles de confort y eficiencia mayores a los comerciales.<\/li>\n<\/ul>\n<h3>Nos ponemos manos a la obra. Termostato PID<\/h3>\n<p>Lo que hemos programado es un conjunto de dos VD (dispositivo virtuales para HC2 de Fibaro) que conforman un sistema virtual de termostato. Se pueden establecer tantas zonas y termostatos como queramos, basta con instalar m\u00e1s VD y ubicarlos en diferentes habitaciones. El primer VD es un dispositivo de configuraci\u00f3n que establece los par\u00e1metros de configuraci\u00f3n del propio PID. El segundo VD es el propio termostato.<\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter wp-image-10847 size-full\" title=\"Termostato virtual\" src=\"http:\/\/www.domoticadomestica.com\/wp-content\/uploads\/2016\/04\/Termostato-virtual.jpg\" alt=\"Termostato virtual\" width=\"800\" height=\"550\" \/><\/p>\n<p>Posteriormente entraremos en la configuraci\u00f3n del PID, ahora veamos qu\u00e9 puede hacer el termostato.<\/p>\n<ul>\n<li><strong>Leer el panel de temperaturas de la habitaci\u00f3n<\/strong>: Si establecemos un panel de temperatura en la habitaci\u00f3n en la que ubicamos el termostato virtual, \u00e9ste lo utilizar\u00e1 si est\u00e1 en modo AUTO.<\/li>\n<li><strong>Modo Auto<\/strong>: En este modo la temperatura de consigna estar\u00e1 marcada por el\u00a0panel de calefacci\u00f3n de nuestro controlador Fibaro HC2. Debemos por tanto\u00a0crear un panel nuevo y establecer las temperaturas en funci\u00f3n de las horas y d\u00edas de la semana.<\/li>\n<li><strong>Modo Manual<\/strong>: En este modo la temperatura de consigna la establecemos de forma manual gracias a los botones del propio dispositivo. Podremos subir y bajar la temperatura de consigna, as\u00ed como establecer un Modo Eco de temperatura a 18\u00baC. Adem\u00e1s ,podemos especificar el tiempo que debe funcionar el termostato en esa temperatura.<\/li>\n<li><strong>Modo Off<\/strong>: Establecer\u00e1 una temperatura de consigna de 5\u00baC.<\/li>\n<li><strong>Interacci\u00f3n con otros VD o escenas<\/strong>: Gracias al bot\u00f3n de On\/Off podemos cambiar entre el modo Auto\/Off, o incluso implantar el modo manual. Esa facilidad a la hora de cambiar entre modos, hace que podamos programar c\u00f3mo debe operar la calefacci\u00f3n en nuestra vivienda ante eventos como ventanas abiertas, puertas abiertas, temperaturas exteriores muy fr\u00edas, viento, presencia o ausencia en la casa, etc.<\/li>\n<\/ul>\n<h3>Configuraci\u00f3n del termostato PID<\/h3>\n<p>Para que el PID llegue a funcionar correctamente, es preciso establecer una serie de configuraciones m\u00ednimas. Dado que hemos preparado un manual de instalaci\u00f3n que colgaremos en nuestro foro, no me extender\u00e9. Sin embargo, creo que hay una serie de cosas importantes que deb\u00e9is conocer.<\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter wp-image-10848 size-full\" title=\"Configurador del PID\" src=\"http:\/\/www.domoticadomestica.com\/wp-content\/uploads\/2016\/04\/Configurador-del-PID.jpg\" alt=\"Configurador del PID\" width=\"800\" height=\"663\" \/><\/p>\n<p>Lo primero que todo usuario debe establecer en la configuraci\u00f3n son los elementos f\u00edsicos del sistema:<\/p>\n<ul>\n<li><strong>Termostato<\/strong>: Indica el n\u00famero de dispositivo virtual del termostato que configuraremos.<\/li>\n<li>\u00a0<strong>Sonda<\/strong>: Se trata de la elecci\u00f3n del sensor de temperatura que medir\u00e1 la temperatura de la habitaci\u00f3n y que ser\u00e1 quien indique al termostato la temperatura real del sistema. Tiene la peculiaridad de que puede personalizarse el c\u00f3digo seleccionando la sonda 0 y que \u00e9sta sea una composici\u00f3n o f\u00f3rmula matem\u00e1tica. Por ejemplo, imaginemos una habitaci\u00f3n con dos sensores de temperatura. Podr\u00edamos establecer que la temperatura real de referencia que tome el termostato sea la media de ambos. <strong>Es importante que el tiempo de actualizaci\u00f3n de datos de este sensor est\u00e9 en consonancia con el n\u00famero de ciclos hora que veremos m\u00e1s adelante.<\/strong><\/li>\n<li><strong>Actuador<\/strong>: Es el accionador que activa\/desactiva la caldera, es decir, el rel\u00e9 que activa el antiguo termostato de la casa. En nuestro caso hemos empleado un actuador SSR 303 .<\/li>\n<\/ul>\n<p>A continuaci\u00f3n, debemos configurar los par\u00e1metros de funcionamiento del algoritmo PID. Sobre c\u00f3mo afinar este apartado podr\u00edamos escribir tratados. Es m\u00e1s, ya est\u00e1n escritos y se estudian en las universidades como teor\u00eda del control. No vamos a entrar en grandes detalles, ni siquiera vamos a describir los m\u00e9todos emp\u00edricos de sintonizado (as\u00ed se llama en el argot la elecci\u00f3n de estos par\u00e1metros) que se estudian en las universidades. Vamos a ir a lo sencillo. Entendamos lo siguiente:<\/p>\n<p>El algoritmo PID debe su nombre a las tres acciones en las que se basa: <strong>P<\/strong>roporcional, <strong>I<\/strong>ntegral y <strong>D<\/strong>erivativa.<\/p>\n<p><strong>La acci\u00f3n\u00a0Proporcional es la acci\u00f3n fundamental del algoritmo<\/strong>.\u00a0La acci\u00f3n P\u00a0es matem\u00e1ticamente proporcional\u00a0a\u00a0la se\u00f1al de error, es decir a la temperatura real menos temperatura de consigna, con objeto de\u00a0 lograr que el error en estado estacionario se aproxime a cero. En definitiva, lo que har\u00e1 es que la caldera se encienda m\u00e1s tiempo cuando estamos m\u00e1s lejos de la temperatura de consigna que si estamos pr\u00f3ximos a ella. \u00bfL\u00f3gico no?<\/p>\n<p>Una acci\u00f3n proporcional que sea peque\u00f1a har\u00e1 que nunca alcancemos la temperatura de consigna. Una acci\u00f3n proporcional muy grande har\u00e1 que nos pasemos constantemente de ella y provoquemos sobreoscilaciones. Adem\u00e1s, por s\u00ed sola no permite eliminar el error estacionario, es decir, no es capaz de llegar a la consigna.<\/p>\n<p><strong>El modo de control Integral tiene como prop\u00f3sito disminuir y eliminar el error en estado estacionario provocado por el modo proporcional<\/strong>. \u00danicamente funciona dentro de un rango final con objeto de evitar su saturaci\u00f3n.<\/p>\n<p><strong>La acci\u00f3n derivativa se manifiesta cuando hay un cambio en el valor absoluto del error<\/strong>\u00a0(si el error es constante, solamente act\u00faan los modos proporcional e integral). Recordemos que\u00a0<i>error<\/i> es la desviaci\u00f3n existente entre el punto de medida y el valor consigna, o &#8220;<i>Set Point<\/i>&#8220;.<\/p>\n<p>Para aquellos m\u00e1s avanzados, os dir\u00e9 que el PID tiene control de saturaci\u00f3n de la acci\u00f3n integral y control de patada derivativa.<\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter wp-image-10850 size-full\" title=\"Acciones de control\" src=\"http:\/\/www.domoticadomestica.com\/wp-content\/uploads\/2016\/04\/Acciones-de-control.jpg\" alt=\"Acciones de control\" width=\"800\" height=\"430\" \/><\/p>\n<p>El VD de configuraci\u00f3n de termostato nos permite <strong>seleccionar tres variables que controlan el comportamiento anterior Kp, Ki y Kd.<\/strong> A mayor valor, mayor acci\u00f3n. Establecer correctamente estos par\u00e1metros har\u00e1 que el sistema funcione o no correctamente. Cada casa es diferente, de modo que cada usuario debe buscar los que mejor le funcionen. Os aconsejamos empezar con los siguiente valores:<\/p>\n<p><strong>Kp=350, Ki=50, Kd=75<\/strong><\/p>\n<p>A continuaci\u00f3n, atendiendo a los resultados, deb\u00e9is afinar los mismos.\u00a0La siguiente tabla puede ser de ayuda.<\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter wp-image-10851 size-full\" title=\"Consejos de sintonizado\" src=\"http:\/\/www.domoticadomestica.com\/wp-content\/uploads\/2016\/04\/Consejos-de-sintonizado.jpg\" alt=\"Consejos de sintonizado\" width=\"800\" height=\"298\" \/><\/p>\n<p>Para ver c\u00f3mo evolucionan los diferentes par\u00e1metros, el sistema deja registrar los datos en ThingSpeak y ver las gr\u00e1ficas de comportamiento del sistema. Si nos pasamos mucho de la consigna bajaremos Kp y aumentaremos Kd. Si nos quedamos habitualmente por debajo de la consigna, aumentaremos Kp. Si no conseguimos llegar a la consigna de forma estacionaria, aumentaremos Ki. En caso de que la acci\u00f3n de control sea muy grande en modo estacionario, bajaremos Ki.<\/p>\n<p><strong>Otro de los par\u00e1metros a seleccionar es el n\u00famero de ciclos hora<\/strong>. Esto es algo habitual en los termostatos f\u00edsicos. En sistemas con poca inercia (radiadores el\u00e9ctricos) seleccionaremos 12 c\/h, en sistemas con inercia media (radiadores de agua) seleccionaremos 6 c\/h y en sistemas de mucha inercia (radiadores de aceite) seleccionaremos 3 c\/h.<\/p>\n<p>Tambi\u00e9n <strong>podremos seleccionar el rango de hist\u00e9resis<\/strong> que os recomiendo dejarlo entre 0.1 y 0.2 grados si quer\u00e9is un confort elevado. Los sistemas comerciales simples est\u00e1n entre 0.5 y 1 grado, los inteligentes en los valores que os recomiendo.<\/p>\n<p>Para evitar que la acci\u00f3n integral se sature podemos incluso seleccionar a partir de cuando se tendr\u00e1 en cuenta. Os recomiendo un valor de wUp en torno a los 0.5 grados.<\/p>\n<p>Temporalmente <strong>podemos seleccionar el tiempo m\u00ednimo de encendido<\/strong>. Esto es para evitar que la caldera se vuelva loca. En mi caso, \u00fanicamente se enciende la caldera si la acci\u00f3n m\u00ednima de control es superior a los 60 seg. Pod\u00e9is personalizarlo con el par\u00e1metro mTa.<\/p>\n<p>Por \u00faltimo, <strong>podemos\u00a0seleccionar el tiempo de seguridad que apagar\u00e1 siempre el accionador dentro del ciclo<\/strong>. Este par\u00e1metro es necesario debido a que hemos detectado que algunos \u00a0accionadores se bloquean con ciclos completos. Como hay accionadores de todo tipo, podremos seleccionarlo. En mi caso lo tengo a 15 segundos. Eso significa que si tengo establecidos 6 ciclos\/hora, es decir, ciclos de 10 min (600 segundos), mi ciclo ser\u00e1 de 585 segundos.<\/p>\n<h3>Resultados<\/h3>\n<p>Si hab\u00e9is sido capaces de llegar hasta aqu\u00ed&#8230; solo os queda probarlo. Con un poco de pericia vais a conseguir resultados como este que os presento de mi casa en el d\u00eda de hoy. Basta decir que ning\u00fan termostato del mercado de los que he podido probar consigue unos resultados similares.<\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter wp-image-10852 size-full\" title=\"Termostato en funcionamiento\" src=\"http:\/\/www.domoticadomestica.com\/wp-content\/uploads\/2016\/04\/Termostato-en-funcionamiento.jpg\" alt=\"Termostato en funcionamiento\" width=\"800\" height=\"464\" \/><\/p>\n<p>Para que sea sencilla la instalaci\u00f3n, os hemos preparado un manual y <a href=\"http:\/\/www.domoticadomestica.com\/foro\/index.php?topic=1155.0\" target=\"_blank\">hemos habilitado una entrada en el foro<\/a> para hablar de ello.<\/p>\n<p>Los VD los pod\u00e9is descargar del foro tambi\u00e9n.<\/p>\n<p>Cualquier duda estaremos en el foro para ayudaros.<\/p>\n<p>Os recomiendo que os anim\u00e9is a utilizarlo ya que funciona muy bien y permite un control de la temperatura mucho m\u00e1s apropiado. Esperemos que se note en vuestros bolsillos.<\/p>\n<p>El post <a rel=\"nofollow\" href=\"http:\/\/www.domoticadomestica.com\/termostatos-inteligentes-control-pid\/\">Termostatos inteligentes con control PID o c\u00f3mo mantener tu casa caliente sin dejarte el sueldo<\/a> aparece primero en <a rel=\"nofollow\" href=\"http:\/\/www.domoticadomestica.com\">Dom\u00f3tica Dom\u00e9stica<\/a>.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Este a\u00f1o lleg\u00f3 el fr\u00edo&#8230; lleg\u00f3 tarde, pero lleg\u00f3. Precisamente esa tardanza hizo que este art\u00edculo se demorase m\u00e1s de lo que nos hubiese gustado. Sin embargo, hemos requerido de ingentes pruebas y mucha programaci\u00f3n para ofreceros este art\u00edculo. Antes de entrar en materia, quiero dar las gracias a nuestro compa\u00f1ero Antonio Maestre, que es &hellip; <a href=\"https:\/\/domosistemas.com\/?p=6071\" class=\"more-link\">Sigue leyendo <span class=\"screen-reader-text\">Termostatos inteligentes con control PID o c\u00f3mo mantener tu casa caliente sin dejarte el sueldo<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-6071","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-uncategorized"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/domosistemas.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/6071","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/domosistemas.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/domosistemas.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/domosistemas.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/domosistemas.com\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=6071"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/domosistemas.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/6071\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/domosistemas.com\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=6071"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/domosistemas.com\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=6071"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/domosistemas.com\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=6071"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}