Desarrollo de un prototipo para monitorizar variables ambientales en edificación

Alexander Martín-Garín

El 90% del tiempo lo ocupamos dentro de los edificios; además, los estándares de bajo consumo energético y la necesidad de diseñar edificios cada vez más confortables hacen necesario el control y seguimiento del comportamiento de los mismos. Para lograr dichos objetivos, la monitorización de edificios se convierte en una de las herramientas indispensables. No obstante, a día de hoy todavía perduran múltiples barreras que dificultan la aplicación a gran escala de dichas campañas de monitorización. A pesar de ello, las nuevas tecnologías emergentes basadas en las Open Source Platforms (OSP) y el Internet of Things (IoT) están permitiendo el desarrollo de investigaciones que solventan esta situación.

Vivimos en una era donde la necesidad de disponer información sobre el entorno que nos rodea adquiere cada vez mayor relevancia. Toda esta información, recibida además a tiempo real, nos permite una toma de decisiones y una interacción más eficiente con los elementos que componen las ciudades; en definitiva permiten una vida más cómoda de los habitantes.

Esta nueva realidad, abordada por las Tecnologías de la Información y de la Comunicación (TIC), permite crear nuevos Entornos Inteligentes (EI) a través de múltiples dispositivos (sensores, actuadores, visualizadores). Además, cada vez es más habitual consultar toda esta fuente de información directamente mediante los teléfonos inteligentes.

Lo mismo sucede en el sector de la edificación donde conocer los diferentes procesos que suceden en nuestras casas nos permite optimizar el funcionamiento de la misma. Una de las temáticas que adquiere una gran importancia es la monitorización de los edificios. Como resultado de las medidas de eficiencia energética que se están aplicando en este sector, la monitorización sirve como herramienta de verificación de dichas medidas a través del seguimiento del comportamiento real de los edificios. Parámetros como la temperatura, humedad, nivel de concentración de CO2, iluminación, el consumo de combustibles o de electricidad permiten conocer con gran fidelidad el nivel de confort y el consumo energético de los edificio.

A nivel doméstico, la monitorización y la automatización del consumo energético en los hogares pueden motivar a los propietarios a usar la energía de manera más eficiente e inteligente, al tener la visión general del rendimiento de sus electrodomésticos e instalaciones. En la gran mayoría de los casos, el consumo de energía para los usuarios es invisible y diversas investigaciones han mostrado cómo la retroalimentación lograda por los usuarios a través de las lecturas a tiempo real de los contadores logra un ahorro energético entre el 5 y 15% frente al 0 y el 10% obtenido a través de la información obtenida directamente por la facturación.

Tecnologías emergentes

El Internet de las cosas está llamado a convertirse en el nuevo paradigma tecnológico del s. XXI, entendido como el momento en el que más “cosas u objetos” que personas están conectados a Internet. De acuerdo con diferentes estudios, este punto se dio entre los años 2008 y 2009 como consecuencia del crecimiento exponencial en el uso de smartphones y tablets.

La principal fortaleza de la idea de IoT es el alto impacto que tendrá en diversos aspectos de la vida cotidiana y en el comportamiento de los usuarios. El IoT es un paradigma tecnológico destinado a aumentar la conectividad de los dispositivos cotidianos. Es por eso que en los próximos años el crecimiento y uso de este tipo de tecnología aumentará exponencialmente debido a su aplicación en múltiples campos. Tal es el crecimiento previsto, que los actualmente estimados 6.400 millones de dispositivos IoT en uso aumentarán a total de entre 20.8 y 50 mil millones para 2020.

En cuanto a la tecnología IoT, son presentes múltiples protocolos de comunicación que ofrecen distintas soluciones para cada aplicación específica. A día de hoy, han tomado gran relevancia tecnologías como WiFi, 3G, 4G, 5G debido a que permiten una gran cantidad de envío de información gracias a su ancho de banda. No obstante, el rumbo está cambiando, ya que cada vez se hace más necesaria la transmisión de pequeños volúmenes procedentes de múltiples “cosas” conectadas a Internet. Además, el uso de dispositivos inalámbricos hace que el bajo consumo energético adquiera gran relevancia para alargar la vida de las baterías. Para dar solución a esta necesidad se encuentran las tecnologías basadas en redes de muy bajo consumo y largo alcance conocidas como LPWAN (Low-Power Wide-Area Network) y estimándose que para 2025 estas tecnologías supongan el 11% de las conexiones IoT.

Por otro lado, la filosofía o las metodologías de trabajo basadas en código y hardware abierto tienen como objetivo común la libre distribución del conocimiento. Esto permite que este conocimiento mejore al poder ser consultado por toda la comunidad y permitir realizar contribuciones que aumenten su calidad.

En el área que nos ocupa, las OSP permiten el desarrollo y el uso de múltiples herramientas para su aplicación en diversas líneas de investigación y convirtiéndose claramente en una herramienta transdisciplinar. Otro aspecto a tener en cuenta es que, a medida que aumenta la complejidad de los equipos desarrollados basados en OSP, el ahorro económico logrado frente a un equipo comercial con las mismas características aumenta sustancialmente. Al mismo tiempo, debe tenerse en cuenta que a veces es deseable implementar sistemas tan específicos que solo pueden desarrollarse con plataformas abiertas gracias a la libertad de desarrollo que ofrecen, un aspecto que sería enormemente costoso a través de los sistemas comerciales.

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