Uno de los pilares del desarrollo sostenible son las ciudades inteligentes. Y, para hacer posible este paradigma, son imprescindibles las redes de la internet de las cosas (IoT, por sus siglas en inglés), integradas por una cantidad masiva y creciente de sensores conectados que permiten un largo alcance de comunicaciones a un bajo consumo, mantenimiento y coste.
Para ilustrar la utilidad de las redes IoT en el desarrollo de las ciudades inteligentes y sostenibles, pongamos dos ejemplos: la reducción en el consumo de agua mediante la detección de fugas en tiempo real y la mejora de la gestión de residuos.
Sensores para detectar pérdidas de agua
Cada vez más, el agua es un recurso escaso y, por ello, su consumo eficiente es, no sólo recomendable, sino obligado. Por supuesto, el uso personal responsable y sostenible es un primer paso. Pero hay otras maneras de reducir su consumo.
Una de las principales razones de la pérdida del agua son las fugas producidas en las tuberías que forman la red de distribución. Los motivos son diversos: roturas por aumento de presión, accidentes por obras, corrosión, filtración, etc.
Muchas veces, la detección de las fugas es lenta porque pueden no aflorar a la superficie. Por esta razón, resulta muy beneficiosa la posibilidad de implantar en la red hídrica diferentes sensores capaces de medir el caudal y presión de las tuberías, de enviar los datos a una central para procesarlos y de monitorizar las condiciones de la red y, en su caso, enviar alarmas de posibles fugas para ser corregidas.
Este tipo de soluciones son posibles con las redes IoT. De hecho, se encuentran ya implantadas o en proceso de implantación en poblaciones y ciudades de todo el mundo. Por poner un ejemplo reciente, la ciudad de Zaragoza realizará una inversión de 7,4 M€ para este fin.
Mejoras en la gestión de residuos
La internet de las cosas permite monitorizar el nivel de llenado de los contenedores y mejorar las rutas de los camiones de basura en la ciudad, aumentando así la eficiencia en la gestión de residuos.
Esto es posible a través de la instalación de contenedores de residuos inteligentes dotados con sensores que miden su nivel de llenado y, mediante una red de comunicaciones, envían la información a un centro de datos. Los contenedores de residuos inteligentes permiten así avisar a las empresas de recogida cuando el nivel de llenado es suficientemente elevado. Esto permite la elección de rutas óptimas de recogida, evitando recorridos innecesarios y minimizando el consumo de combustible y el tiempo empleado.
La consecuencia es que se reduce el impacto medioambiental, así como los costes de transporte y gestión. Otra potencial ventaja es que, gracias a este sistema, se puede tener constancia de situaciones de emergencia, como podría ser la fase inicial de un incendio.
Soluciones de este tipo ya están implantadas en varias ciudades, como Sevilla que, con diferentes proyectos, ha podido comprobar la eficacia en ahorro y costes del uso de contenedores inteligentes.
Otro ejemplo interesante se encuentra en las comunidades autónomas de Madrid, Barcelona y las Islas Baleares, en este caso, en contenedores de residuo textil.
La tecnología que lo hace posible
Las redes LPWAN (low‐power wide‐area network o redes de área amplia y baja potencia) son una de las soluciones IoT específicas desarrolladas para dichas necesidades de sensorización y transferencia de datos. No sólo son empleadas en las ciudades inteligentes, también en campos como los edificios inteligentes o la Industria 4.0.
Dado el interés y la necesidad de estas tecnologías LPWAN, existen diferentes estándares desarrollados. Actualmente, una de las tecnologías más prometedora se denomina mioty, desarrollada por el instituto alemán Fraunhofer IIS, que posee importantes ventajas sobre sus competidores.
La tecnología mioty se basa en el método patentado denominado TSMA o telegram splitting, que permite conexiones muy robustas y, por lo tanto, tasas de error de comunicaciones mínimas.
El consumo de energía de dicha tecnología es muy bajo. Se estima en 17,8 μWh por mensaje. Esto permitiría sensores capaces de funcionar durante más de 20 años con una batería de tipo AA.
La tecnología mioty permite condensar más de 1 millón de dispositivos por red y hasta 1,5 millones de mensajes por día. Esta capacidad de la red mioty hace que el despliegue de sensores sea una solución económicamente asequible.
Esta tecnología permite que los sensores puedan ser implementados en otros sistemas en movimiento con velocidades de hasta 160 km/h. Así, los sensores podrían utilizarse en vehículos con el fin de estudiar condiciones de tráfico, el nivel de uso de bicicletas públicas, etc.
La tecnología mioty esta refrendada por el estándar europeo ETSI TS 103 357. Además, las redes mioty están basadas en software y son compatibles con la mayoría de las plataformas hardware existentes. Por otro lado, cada red puede ser privada o pública, totalmente personalizada y no requiere de licencias de frecuencia para su funcionamiento. De esta manera, las barreras técnicas para su despliegue son mínimas.
Cabe decir que dicha tecnología ya se ha implantado con éxito en diferentes escenarios. Por ejemplo, como sistema de monitorización del consumo de agua en el aeropuerto de Munich o para mejorar el riego en las zonas arboladas en Erlangen, también en Alemania.
La Escuela de Ingeniería de la Universidad de Navarra, Tecnun, es miembro de la Alianza Mioty. Además, relacionado con las redes IoT y las ciudades inteligentes, Tecnun también alberga el laboratorio City Science Lab Gipuzkoa gracias a la colaboración con el Instituto Tecnológico de Massachusetts y el Centro de Nueva Movilidad de Gipuzkoa (Mubil). Con estas iniciativas, pretendemos conocer y desarrollar las tecnologías IoT más avanzadas para dar soluciones de sensorización masiva.