La telemetría, es decir, la teledetección de los datos operativos y las mediciones, es uno de los elementos principales de los sistemas de control más complejos y también de gran parte de los equipos de uso cotidiano.
Consideremos únicamente los sistemas de telemetría por radiofrecuencia, que hoy en día constituyen más del 99% de la base instalada (decir el 100% sería arriesgado, pero se aproxima a la realidad). Los conceptos básicos, es decir, la finalidad de la telemetría y sus aplicaciones, pueden, sin embargo, extenderse por analogía también a los sistemas cableados que, aunque prácticamente en desuso, constituyen un nicho digno de mención.
Objetivo de la telemetría
El objetivo principal de un sistema de telemetría, es decir, de un sistema de medición a distancia, es permitir la medición de magnitudes (trivialmente, pero no en exceso, la temperatura ambiente en la que funciona una máquina de cualquier tipo) sin estar físicamente en las proximidades del objeto que se mide y sin estar sujeto a ninguna limitación temporal.
Esta medición, que suele transmitirse a través de una red de radiofrecuencias Se recoge y analiza en centros de control especiales y, combinada con las mediciones de otras magnitudes implicadas (por ejemplo, la presión, la velocidad, las vibraciones, etc.), permite trazar una serie temporal precisa que, por ejemplo, puede servir de base para evaluar todas las operaciones de mantenimiento predictivo en las que la desviación de uno o varios valores respecto a los rangos predefinidos podría provocar una reducción de la vida media del equipo o una variación de su rendimiento.
Un caso bien conocido son todas las mediciones de telemetría recogidas de los coches durante las carreras de F1: su evaluación precisa, así como el análisis de las series temporales, son utilizados por los técnicos en los boxes para definir estrategias y evaluar la salud del vehículo.
Telemetría, redes de datos
La transmisión de las mediciones realizadas se realiza principalmente a través de redes de radio, pero con importantes soluciones cableadas en conexiones de fibra óptica. En función de los costes de gestión e instalación y de las prestaciones requeridas (tanto en términos de ancho de banda como de distancia recorrida), se pueden implementar diversas soluciones (lista de ejemplos no exhaustiva):
BLE (Bluetooth Low Energy), WiFi y Sub-Giga
Se usan en interiores con una cobertura del orden de decenas de metros. Los dispositivos son generalmente baratos, no requieren infraestructuras de red especialmente sofisticadas y permiten la integración directa con las aplicaciones de los teléfonos inteligentes (con la excepción de las redes subgigantes);
2G/3G
Explotan la red celular, proporcionando una cobertura casi universal. Los SMS se siguen utilizando a menudo como medio de transporte, con las debidas limitaciones, al igual que las conexiones de datos analógicas o digitales. Todavía no todos los operadores garantizan la cobertura de las redes 2G y 3G;
LTE
Representa la evolución natural de las redes 3G y se ha utilizado en el pasado para intercambiar grandes cantidades de datos a gran velocidad. Tiene unos costes de transmisión y gestión bastante elevados y no es compatible con la telemetría;
NBIoT y LTE-M
Son dos tecnologías de transmisión que posibilitan el IoT y que siguen dependiendo de las redes celulares de los operadores telefónicos y que, en cierto modo, pueden describirse como complementarias. Cada una tiene pros y contras que deben evaluarse en la fase de diseño, pero ambas garantizan la cobertura universal (sin itinerancia)
Lora y SigFox
Son dos tipos de redes que se reparten el mercado de las LPWAN (Low Power WAN). Ambas trabajan en frecuencias de 868 MHz con una cobertura de hasta decenas de kilómetros, empleando equipos alimentados por baterías cuya vida útil también puede medirse en años. Adoptan estrategias de desarrollo y de negocio diferentes, pero ambas requieren una infraestructura de red privada.
Dónde se puede aplicar la telemetría
Las aplicaciones de la telemetría son innumerables y van desde los entornos industriales, de movilidad y energéticos hasta las aplicaciones puramente domésticas o similares; en todas sus diversas acepciones, tienen como objetivo salvaguardar u optimizar la entidad objeto de la medición. Veamos algunos ejemplos de aplicación
Energía
En particular, en todas aquellas situaciones en las que se crea energía, como los campos fotovoltaicos; en estos contextos, normalmente situados en posiciones bastante remotas, la medición precisa de la radiación solar procesada por un sistema de control, permite, cuando es estructuralmente factible, la orientación de los paneles para optimizar su rendimiento. Del mismo modo, se miden y transmiten todas las magnitudes directamente conectadas a los elementos de conversión, como los inversores y los acumuladores.
En la producción de energía eólica también se utilizan sensores (principalmente de vibración, tensión y torsión), cuyas mediciones se gestionan en estaciones de control tanto para prevenir posibles fallos como para optimizar el rendimiento.
Logística
En el ámbito de la logística, todas las actividades relacionadas con la cadena de frío, desde la producción hasta la venta, están especialmente vigiladas, predominando obviamente los termómetros. Siempre que sea posible, las mediciones de temperatura se transmiten en tiempo real (según las frecuencias de tiempo o los eventos programados) a las estaciones de control. En todos los demás casos, como el de las mercancías que se transportan en contenedores, los sistemas de telemetría se apoyan en dispositivos de termocrón capaces de almacenar las series temporales en ausencia de conectividad y de retransmitir las lecturas cuando esta se restablece.
Medicina
También conocida como telemedicina, es una de las aplicaciones de la telemetría que aún puede evolucionar en el futuro hacia servicios que hoy serían impensables y que se reúnen comúnmente bajo el nombre de salud digital. La posibilidad de montar un sistema de detección cardíaca, así como los datos clínicos y/o ambientales, están en la base de todas las actividades de diagnóstico, terapéuticas y preventivas que se hacen accesibles, incluso en ausencia de instalaciones dedicadas.
Medio ambiente
Bien conocidas por todos son las estaciones de control de la calidad del aire, muy extendidas: las lecturas realizadas, sobre todo las relativas al polvo fino, no solo determinan si se impondrá o no el consiguiente bloqueo del tráfico de vehículos (o limitaciones en el uso de los sistemas de calefacción), sino que también permiten prever las posibles repercusiones en el sistema sanitario cuando se comprueban las consecuencias en los órganos respiratorios o visuales.
Otro ámbito de especial desarrollo es el control del agua, tanto en lo que respecta a su calidad (presencia de metales pesados, residuos industriales, etc.) como a sus características físicas, como la velocidad, la presión o el nivel, que podrían tener repercusiones negativas en las zonas circundantes.
Agricultura
En la producción agrícola, sobre todo en la de frutas y hortalizas, cada vez son más las empresas que recurren a sofisticados sistemas de control y detección (por ejemplo, sensores de humedad de las hojas) con el objetivo de mejorar globalmente la producción tanto en términos de calidad como de sanidad (pudiendo evitar la propagación de microorganismos fúngicos, por ejemplo). En este contexto, los sensores más utilizados son sin duda los relacionados con la detección ambiental (temperatura, presión, humedad, radiación solar, etc.) y la detección del suelo (humedad y conductividad, sobre todo).
Por Di Mario Pucci.
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