Instrumentación IoT en la realización y mantenimiento de grandes obras

De un tiempo a esta parte en cualquier revista, congreso o evento tanto de la obra civil como de la automatización se presentan los beneficios que aporta el IoT en este sector, pero pocos son los casos de éxito con un retorno real conocidos o cercanos. Es evidente que las predicciones sobre el despliegue de sensórica durante el 2017 y 2018 no se han cumplido ni seguramente se cumplan en 2019 – el humo vendido durante estos años ha generado un comprensible escepticismo -.

Actualmente, en la realización o gestión de grandes obras y su posterior mantenimiento, no se suelen encontrar grandes proyectos más allá de sistemas BMS o control inteligente de climatizaciones. Aun así, se tiene que reconocer que el sector no se ha quedado quieto durante este tiempo, sino que ha continuado aprendiendo y mejorando, no solo a nivel tecnológico sino también a nivel funcional. Todo aquel nodo IoT que se utilice durante la realización de una obra o para monitorizarla posteriormente debe tener las características necesarias para poder aportar un valor real de manera sostenible.

Hoy por hoy, es irreal pensar que en un entorno no alimentado se puede monitorizar en tiempo real una magnitud física durante un periodo de tiempo de semanas o meses de manera ininterrumpida – se necesitaría una cantidad inviable de baterías – . Sin embargo, la tecnología y el estado del arte sí que permiten tener algo muy parecido. El grado de conocimiento más maduro del sector ya permite encontrar – y exigir – soluciones con las siguientes características:

IoT en obra civil

a.- Larga vida útil, como se ha comentado, gran parte del retorno que este tipo de despliegue viene marcado por la durabilidad de los nodos instalados. Por ello, se debe estudiar la vida de la batería – y los diferentes métodos de consumo –, pero también asegurar que el dispositivo puede trabajar en ese entorno, lo que típicamente implica poder trabajar en el exterior, con altas dosis de polvo, humedad, rangos de temperaturas extremos, vibraciones, resistencias a golpes, etc.

b.- Instalación rápida y sencilla. El entorno donde van a ir instalados estos dispositivos no es el mismo que uno industrial o de oficina, por lo tanto, por comodidad y tiempos de despliegue se necesitan equipos que se puedan instalar de una manera ágil. De la misma manera, deben permitir una configuración previa completa para que en campo solamente será necesario colocarlos. Este punto va ganando interés cuanto mayor sea el número de equipos desplegados.

c.- Gestión remota. De la misma manera que se debe exigir a un equipo que se instale fácilmente, se debe esperar lo mismo sobre su gestión. Tanto por su ubicación como por el número de dispositivos desplegados, si ante un cambio – de parámetros o de firmware, por ejemplo -, se debe enviar un ingeniero a reconfigurar todos los equipos, deja de ser una opción viable. Por ello, se debe exigir el llamado OTAP – over-the-air programming -, para que remotamente y de manera masiva se puedan implementar cambios. Trabajar con una solución completa de campo hasta el centro de control ahorra inspecciones manuales y visuales, optimizando en gran medida las revisiones y los ciclos de mantenimiento.

d.- Equipos con inteligencia. Se necesitan equipos con capacidad de tomar decisiones autónomamente para maximizar su utilidad y su vida útil. Por poner un ejemplo, si el equipo es un sensor, si la lectura está dentro de los parámetros normales, debe tener una frecuencia de muestreo y de envío de la información diferente a sí la lectura está fuera de dichos límites. De la misma manera, debe ser posible que el equipo active una salida si al adquirir una señal se estima oportuno por lo que ésta conlleva.

e.- Arquitecturas escalables y móviles. Todos los componentes de la solución deben permitir o tener solucionado cómo desplegar todos los equipos no solo de la fase actual, sino también de las venideras. Esto implica a nivel de comunicaciones, a nivel de pasarelas, a nivel de gestión o a nivel de sistema de monitorización de los valores.
Del mismo modo, hay una tendencia creciente a utilizar este tipo de soluciones en escenarios móviles, ya sea porque el propio nodo está en continuo movimiento – gestión de flotas, por ejemplo – o porque se utiliza durante un tiempo determinado en un sitio para después moverlo a otra ubicación – controles ambientales o de ruido, por ejemplo -. Esto implica que el equipo debe ser capaz de geoposicionarse, del mismo modo que esta información debe poderse ver en la plataforma de visualización y control.

Y evidentemente, se debe tener en cuenta la ciberseguridad, la interoperabilidad, el uso de estándares y todo aquel requisito indispensable de cualquier solución de monitorización y/o control.

Dispositivos con estas características permiten ir un paso más allá en la interacción con las obras e infraestructuras. No solamente se pueden monitorizar las clásicas magnitudes físicas como temperatura, caudal o humedad, sino que ya es posible integrar en dispositivos de bajo consumo sensores de vibración, calidad del aire – con diferentes parámetros -, estado químico de suelos o líquidos, niveles de ruido, contadores de personas/vehículos, etc., lo que permite imaginar nuevas aplicaciones u optimizar existentes.

monitorización puentes con IoT

Un ejemplo de nuevo proyecto sería la monitorización continua de una infraestructura como puede ser un puente, concretamente de su nivel de vibración cuando se encuentra abierto a la circulación. Este valor es un indicador del estado de esta infraestructura y de lo necesitado que está de mantenimiento antes de entrar en colapso.

En países con un alto grado de movimientos sísmicos, se instalan medidores de vibración alimentados en los puentes. Estos sensores van conectado a un sistema de balanceo del puente para compensar un posible movimiento sísmico, del mismo modo que se hace en los edificios. Ahora bien, en países como el nuestro, donde no se montan estos sistemas de control, la manera de monitorizar su nivel de vibración es mediante visitas periódicas de su mantenedor. Un operario se desplaza in situ y lo mide. Con una solución de bajo consumo instalada en dicha ubicación se consiguen dos mejoras claras, la primera el ahorro que supone enviar a alguien cada vez a cada puente, el segundo punto es que también se mejora el seguimiento ya que se obtiene una medición en intervalos de segundos o minutos en vez de cada ciertos días, semanas o incluso meses.

Siguiendo con el ejemplo anterior de vibraciones, una aplicación directa para la optimización de sistemas existentes es la monitorización del impacto de una gran obra. Ante unos trabajos que suponen grandes desplazamientos de terreno – como puede ser un gran edificio nuevo o un túnel en montaña o soterrado – se pueden añadir muchos más puntos de control con un coste mucho menor. De esta manera se tiene un conocimiento real del impacto de las obras y de su estado inicial y final. Además, los puntos de control se pueden ir cambiando de ubicación según avanza la obra.

Es por ello que de los dispositivos con ‘etiqueta IoT’ no solo sirven para dar imagen de marca innovadora, sino que se pueden utilizar para obtener resultados seguros, eficientes y económicos/rentables. Todo ello cumpliendo con los estándares esperables en este tipo de sistema que hemos comentado: vida útil, fácil instalación, gestión remota, inteligencia y escalabilidad.

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