Beneficios del Internet de las Cosas en la Eficiencia Energética

el Internet de las Cosas para la eficiencia energética

Cómo utilizar el Internet de las Cosas para la eficiencia energética (Geralt, pixabay)

Internet de las cosas (IOT)

El Internet de las cosas (IOT, Internet Of Things, en inglés) está destinado a convertirse en un nuevo paradigma en la vida cotidiana y en la industria.

El Internet de las cosas implica la conexión a Internet de aquellas cosas que habitualmente no están conectadas a la red.

Por ejemplo, ¿puede una tirita estar conectada a Internet y proporcionar datos de la evolución de una herida?

El Internet de las cosas consiste en la conexión de sistemas, actuadores y sensores asociados a elementos físicos a través de Internet.

Esta conexión implica la comunicación entre cada uno de los elementos, la transferencia de datos y el procesado de toda la información, su monitorización y la capacidad de ejecutar tareas de control a través de los actuadores.

En resumen:

IOT = cosas + (sensores, actuadores, controladores) + Internet

IOT y eficiencia energética

¿Qué implica el IOT aplicado a la eficiencia energética?:

“Cosas”: Transformadores eléctricos, motores eléctricos, compresores de aire, lámparas, hornos, secadores, quemadores, cámaras frigoríficas, bombas de calor de oficinas, calderas, en general, todo equipo que consume energía.

Sensores: analizadores de redes eléctricas, contadores de gas, de agua, sensores de humedad, temperatura, presión, luminosidad, viscosidad, opacidad, composición química, todo componente o equipo capaz de medir una variable energética o una variable que puede afectar al consumo energético.

Si deseamos utilizar el Internet de las cosas para ahorrar energía, es imprescindible una medición sistemática de consumos de energía por sistemas y equipos (submetering).

Actuadores: relés, motores, en general aquellos equipos que permiten modificar el proceso o los  equipos del proceso con el objeto de mejorar su eficiencia

La conexión a Internet de todo tipo de cosas dará lugar al desarrollo de nuevos sensores y actuadores y el perfeccionamiento de los existentes.

Controladores: software/hardware de control para la actuación sobre un sistema o equipo con objeto de mejorar su eficiencia energética.

Todos los sensores y medidores podrán comunicarse entre sí y con Internet. Los datos serán procesados y analizados para conseguir los siguientes objetivos:

Mejora de la productividad, lo que redundará en una disminución del consumo energético.

Reducción de los costes de operación

Monitorización en tiempo real del consumo de energía

Obtención en tiempo real de Indicadores de Desempeño energético, que añadirán la información sobre la producción para la obtención de consumos específicos de energía (por unidad producida).

Reducción de pérdidas de energía (consumos no previstos, fugas, etc)

Mejora en la predicción de los consumos de energía

Optimización de flotas de vehículos, etc

En un futuro próximo, cada máquina de un proceso de producción incorporará de serie (muchos fabricantes de equipos de gran potencia los incorporan ya) un analizador eléctrico que podrá ser interconectado a la red de datos interna de la empresa y/o a Internet.

Cada una de las lámparas de las naves de producción contarán con elementos de medida que informen de su estado y consumo.

Habrá varios sensores de humedad y temperatura por proceso, sensores de cualquier tipo de variable que sea relevante para la producción, calidad o consumo energético.

Hoy día el cálculo de los rendimientos de sistemas térmicos requieren casi siempre de medidas in situ muy costosas en tiempo y equipamiento. Si estos sistemas cuentan con sensores de temperatura, integradores de energía y contadores monitorizados de combustibles (gases, gasóleo, etc), el procesado de los datos proporcionará en tiempo real el rendimiento de calderas, hornos, etc.

Internet de las cosas en la Eficiencia Energética

Cómo beneficia el IOT a la eficiencia energética

El seguimiento de la eficiencia de una fábrica se podrá hacer en tiempo real puesto que todos los elementos del sistema proporcionarán datos de su estado: si algún parámetro presenta valores anómalos se podrán tomar medidas de inmediato.

El análisis de los datos hará más fácil la identificación de problemas, convirtiéndose en una herramienta de mantenimiento predictivo que evitará costes por fallo imprevisto de equipos y sistemas.

La comparación de temperaturas en los circuitos de frío/calor permitirán identificar fallos de aislamiento.

Se podrá presentar la información relevante, previamente analizada, para que los responsables de los sistemas entiendan bien qué es lo que está pasando y se obtendrán indicadores de desempeño energético que facilitarán la toma de decisiones.

Por otra parte, recordemos que con el RD56/2016 se han hecho obligatorias las auditorías energéticas cada 4 años.

Cuanto más cerca esté una empresa del ideal del IOT, menos costará la realización de una auditoría energética.

La generación de informes e indicadores de eficiencia se puede automatizar. Si la mayor parte de las variables significativas se están midiendo (como mínimo, si se tienen monitorizadas las cargas que representan el 85 % del consumo total) la realización de una auditoría no precisará de mediciones adicionales.

Se conocerán los rendimientos de los equipos y su evolución en el tiempo. Bastará con un análisis de los informes generados por el sistema, conocer las mejores técnicas disponibles (BAT, best available technology, en inglés) y elaborar las propuestas de ahorro y estudiar su viabilidad.

La comprobación de los ahorros energéticos producidos por actuaciones de eficiencia energética será inmediata en un sistema que aplique ampliamente el IOT. Los protocolos de verificación en un sistema en el que se use ampliamente el IOT serán mucho más precisos que otros métodos usados en la actualidad.

BIG DATA

Cuando hablamos de Internet de las cosas estamos hablando de una enorme cantidad de información. Todos los dispositivos de medida están generando datos en intervalos de tiempo que podemos elegir (minutos, horas, etc). Es necesario procesar toda esa información.

El Internet de las cosas requiere del llamado Big Data para hacer frente a toda la información que se va a generar. Se dice que en el año 2020 habrá 38.000 millones de “cosas” conectadas a Internet. El volumen de datos será enorme. Para analizar toda esta información no es suficiente las herramientas tradicionales, como Excel o bases de datos relacionales (MySQL, por ejemplo, que utilizan la mayoría de las páginas web).

Se han desarrollado herramientas de tratamiento de datos muy potentes para el análisis de grandes cantidades de información (por ejemplo Hadoop). Compañías como Amazon o Google las utilizan de forma sistemática para conocer mejor a sus clientes y, por supuesto, vender más.

En el ámbito de la eficiencia energética, el almacenamiento de datos de lecturas de consumos energéticos proporcionará mucha información a los responsables de la gestión energética.

Los datos no sirven de nada si no se analizan. Hasta ahora herramientas como EXCEL proporcionaban una buena funcionalidad pero esto ya no es suficiente.

Las herramientas de BIG DATA permiten seleccionar las variables que más influyen en el consumo de energía de un proceso, línea o producto. Esto permite elaboración de líneas de base muy precisas, lo que facilita la medición y verificación de ahorros energéticos.

A modo de ejemplo

Los conceptos de big data, IOT, sensores, actuadores, etc pueden parecer complejos y alejados del día a día. A pequeña escala, en nuestra propia casa podemos implementar un sistema de monitorización de datos con sensores y uso de Internet para registrar datos, por muy poco dinero. Es, a pequeña escala, un ejemplo de lo que deseamos transmitir en este artículo.

La miniaturización y abaratamiento de los componentes electrónicos ha dado lugar al desarrollo de ordenadores que caben en la palma de la mano, como el omega2, en kickstarter en el momento de escribir estas líneas. Un ordenador con Linux por 5 $.

A otro nivel tenemos algunas placas electrónicas de prototipado formadas por un microcontrolador, como arduino, con un amplio conjunto de entradas y salidas que permite desarrollar proyectos con multitud de sensores y actuadores. Esto hace posible la medición, el control y la actuación sobre equipos, así como el almacenamiento de datos.

En el siguiente ejemplo se puede ver un conjunto de sensores que proporcionan datos de temperatura, presión, luminosidad y humedad. Estos datos se suben después a la plataforma emoncms (de forma gratuita) que permite su visualización con diales bastante vistosos. También se pueden bajar los datos en formato csv.

Observamos en el vídeo los tres sensores de presión, temperatura y humedad y luminosidad.

Conclusiones

Bajo la aparente complejidad de términos como IOT, BIG DATA, control o monitorización, se esconden herramientas muy útiles y en continuo desarrollo.

Una vez más insistimos en este blog en la necesidad de medir para conocer dónde estamos, qué actuaciones llevar a cabo y cómo valorar la eficiencia de las medidas tomadas para analizar su viabilidad.

El Internet de las cosas supone medir prácticamente todo, recoger datos de todas esas medidas y procesarlos mediante técnicas de Big Data para obtener, en este caso, la información que nos permita ahorrar energía.

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