El 'habilitador' clave de los edificios inteligentes es la tecnología de sensado
Alessandro Mastellari, especialista técnico de AVNET Abacus
El “habilitador” clave de los edificios inteligentes es la tecnología de sensado que proporciona los datos sin procesar en los que se basan estos servicios. El coste relativamente bajo de desplegar muchos tipos de sensores también alienta a los desarrolladores a implementarlos de manera específica para permitir técnicas analíticas que puedan ofrecer una perspectiva completamente nueva sobre la forma en que se utilizan sus edificios. Estas nuevas aplicaciones son las que harán que los edificios sean realmente inteligentes.
El sensado de los edificios inteligentes conlleva tanto la medición de parámetros básicos, como temperatura o humedad, como la combinación de múltiples señales para determinar otros parámetros, como la ocupación de las instalaciones.
Por ejemplo, los sensores de contacto sencillos se pueden emplear para mostrar si las puertas y las ventanas se encuentran abiertas o cerradas. Los datos resultantes forman una base útil para los sistemas de seguridad general del edificio. El bajo coste de los sensores de contacto también fomenta su despliegue masivo, dotando de beneficios adicionales de seguridad cuando, por ejemplo, se utilizan en laboratorios para rastrear el acceso a alacenas, armarios y neveras restringidos.
Los detectores de calor se han usado durante mucho tiempo en sistemas HVAC para medir la temperatura del aire ambiente y ahora están siendo empleados para comprobar la temperatura operativa de equipos sensibles en centros de datos y así garantizar que funcionan de la forma más eficiente posible. La monitorización continua de la temperatura también desempeña un papel importante a la hora de asegurar que los sistemas HVAC no albergan bacterias peligrosas como la Legionela. Las tecnologías de sensado de temperatura incluyen el termopar “anticuado”, las resistencias dependientes de la temperatura, los termistores de coeficiente de temperatura negativo y los dispositivos semiconductores.
Los sensores de humedad miden la cantidad de vapor de agua en el aire y son fundamentales para mantener un ambiente “cómodo”, garantizar que la maquinaria funciona correctamente y preservar la salud de las personas al evitar el crecimiento de moho y esporas en los edificios. La detección de humedad se puede llevar a cabo por medios capacitivos, resistivos o térmicos.
Los sensores de calidad del agua se utilizan para medir sustancias químicas, iones, sólidos suspendidos, elementos orgánicos y niveles de pH, por lo que son importantes para garantizar que el agua potable del edificio es apta para el consumo humano, adecuada para su uso en cualquier maquinaria in situ y, fundamentalmente, puede usarse en sistemas de aire acondicionado sin causar problemas de salud. Los sensores de presión o flujo, por su parte, también se pueden desplegar para monitorizar, por ejemplo, si las mallas de los filtros se obstruyen y necesitan mantenimiento.
La pandemia ha provocado un creciente interés por la calidad del aire que respiramos. Los sensores de gas comunes pueden medir las concentraciones de oxígeno en el aire de una habitación, el monóxido de carbono como parte de los sistemas de detección de incendios y los niveles de dióxido de carbono para evitar la congestión en edificios altamente aislados. Los detectores de humo pueden medir el nivel de partículas transportadas por el aire, un aspecto esencial para la seguridad contra incendios. Y los sensores de polen están siendo desarrollados para poder detectar, identificar y contar polen, moho, polvo y otras partículas, como silicatos y microplásticos, en tiempo real.
Además, estos datos de los sensores se pueden integrar con las lecturas de temperatura y humedad como parte de los planes de monitorización ambiental en los edificios.
El sensado de movimiento o presencia resulta cada vez más importante en los edificios inteligentes, especialmente en sistemas de seguridad y vigilancia, y ayuda a garantizar que no “gastan” energía al calentar o iluminar salas vacías. Existen varias maneras de sensor de movimiento. Una de las más sencillas se basa en “inundar” un área con ondas ultrasónicas. El sensor, entonces, mide la forma en que dichas ondas se reflejan en el entorno y cómo se ven alteradas por la presencia de una persona. Los sensores infrarrojos pasivos (PIR) detectan el calor que las personas emiten al comparar las diferentes cantidades de radiación infrarroja que llegan a dos ventanas frente al elemento activo del sensor. Cuando las personas están quietas, la cantidad de radiación que llega a las dos ventanas es la misma, pero, cuando se mueven, difiere la cantidad de infrarrojos que alcanzan cada ventana, indicando así movimiento.
Estos sensores sencillos han sido muy empleados durante años en alarmas antirrobo domésticas, puertas automáticas o secadores de manos sin contacto. No obstante, ahora se están utilizando con un efecto mucho más sofisticado. Por ejemplo, un detector PIR se puede colocar debajo de una mesa o en la parte superior de una sala para poder comprobar si alguien está ocupando ese espacio. Las ventanas de sensor pequeñas y las lentes estrechas ayudan a los sensores a evitar falsos positivos, por ejemplo, de personas que pasan junto a un puesto de trabajo. Los sensores se montan en una pequeña caja con batería y conexión inalámbrica de baja potencia a una puerta de enlace vinculada al sistema de gestión del edificio.
También es posible usar los infrarrojos para verificar a qué distancia se encuentran las personas de un sensor, midiendo cuánto tiempo tarda un pulso infrarrojo en reflejarse en una persona y regresar al sensor. Con una matriz de sensores infrarrojos, se puede ir un paso más allá y comprobar también la dirección en la que se mueve la gente.
Algunos constructores de edificios inteligentes están instalando sensores de corriente eléctrica para poder monitorizar el modo en el que se usa la electricidad en sus instalaciones. Aunque parece un enfoque “primitivo”, el despliegue correcto de sensores de corriente (en máquinas, circuitos o zonas individuales) puede proporcionar datos para administrar la eficiencia energética en un edificio, así como ayudar a controlar el funcionamiento de equipos críticos. Una vez que dichos sensores se encuentran en su lugar, resulta posible crear un perfil histórico del consumo de corriente normal para cada máquina, circuito o zona y, por lo tanto, reconocer automáticamente las anomalías y tomar medidas para investigarlas y rectificarlas. Además, algunos constructores de vivienda protegida incluso están poniendo a prueba los esquemas que rastrean el uso de electricidad en sus instalaciones, de modo que los familiares puedan vigilar si los residentes mantienen sus rutinas diarias (poner la cafetera por la mañana o hacer tostadas a la hora del almuerzo) para ayudar a controlar su bienestar.
Los edificios inteligentes pueden utilizar otros tipos de sensor, incluyendo los ópticos para monitorizar la luz y los de nivel para comprobar cuánto líquido hay en los depósitos y así detectar posibles desbordes. Las zonas de aparcamiento de los garajes pueden usar sensores de gas especializados para verificar la acumulación de gases de escape o cualquier derrame de combustible en los sótanos. Y los rascacielos utilizan cada vez más los acelerómetros como parte de sistemas activos de amortiguación de vibraciones diseñados para contrarrestar los efectos de los fuertes vientos y los movimientos sísmicos menores.
Alessandro Mastellari, especialista técnico de AVNET Abacus.
Cada uno de estos sensores es bastante sencillo, pero los datos que generan pueden ser muy “poderosos” cuando se agregan para su análisis dentro del contexto de un sistema de gestión de edificios. Este nivel de recopilación de información también tiene implicaciones para la privacidad.
Por ejemplo, una aplicación positiva de los sensores de monitorización de ocupación sería asignar espacios de manera eficiente en un entorno de puestos de trabajo compartidos, pero los empleadores con “exceso de celo” también podrían abusar de la tecnología para verificar la presencia del personal. De igual modo, los sensores de tiempo de vuelo (ToF) se pueden usar para monitorizar el flujo de personas en un edificio, lo que resulta útil para garantizar la seguridad y la protección, pero pueden ser abusivos si se utilizan para rastrear los patrones de compra de los clientes en un supermercado.
La legislación, como el Reglamento General de Protección de Datos (RGPD) de Europa, debe tenerse en cuenta a la hora de planificar los servicios que se derivarán del despliegue de los sensores en edificios inteligentes.
Cada vez es más importante que los edificios en los que vivimos, trabajamos y jugamos protejan nuestra salud y la del planeta, proporcionando así el máximo confort a un coste medioambiental mínimo. Ahora se encuentra disponible una amplia variedad de sensores que suministran los datos brutos necesarios para hacer posible este tipo de optimización multifactorial. Estos grandes despliegues de sensores también pueden permitir nuevos tipos de análisis que, usados de manera responsable, harán que los edificios inteligentes sean todavía más inteligentes.
Este artículo ha sido publicado en la revista de AVNET 'Focus”. Si tiene cualquier duda acerca de los sensores para la automatización de edificios, por favor, póngase en contacto con nuestro equipo de especialistas técnicos.
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