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  • Control inteligente y adaptativo: el futuro de los edificios energéticamente eficientes

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La inteligencia artificial y la investigación sobre sensores nos llevan al futuro de los edificios conectados

La investigación sobre inteligencia artificial y tecnología de sensores puede hacer que las mejoras en los edificios sean más inteligentes y asequibles

Las mejoras en eficiencia energética en edificios existentes pueden ser caras, complejas y prolongadas. También es difícil medir los resultados de las mejoras para certificar que se cumplen los requisitos de rendimiento.

La gran barrera para reducir el consumo de energía es un factor clave que impulsa al equipo de investigadores de la Hong Kong University of Science and Technology (HKUST) y del Massachusetts Institute of Technology (MIT) a buscar otras vías para hacer que las mejoras en edificios sean más sencillas, inteligentes y asequibles.

La clave de su investigación se centra en la combinación de sensores locales e inteligencia artificial, como los sistemas inteligentes de gestión de edificios HVAC. Un ejemplo es la mejora en los medios de embalaje y fabricación de estos sensores, permitiendo que reciban un flujo de aire y midan la energía con mayor precisión, con un precio mucho más bajo en comparación con las soluciones tradicionales actuales.

A medida que Schneider Electric sigue haciendo de EcoStruxure™ una herramienta vital para la implementación del IoT en sus segmentos de mercado, esta iniciativa de investigación unificada entre universidades e industria es fundamental para el desarrollo de investigación de vanguardia sobre sensores, procesamiento de señales y analytics para la conectividad de edificios y medios de transporte.

La inspiración del equipo para una tecnología de tan alto nivel puede sorprenderte, porque es probable que esté ahora mismo en tu bolsillo: los sensores dentro de los smartphones actuales. Sin duda, esto es tecnología avanzada. Sin embargo, puede perdonarse que te preguntes cómo los sensores de un teléfono pueden impulsar el futuro de los edificios energéticamente eficientes. 

Según el profesor Yi-Kuen Lee de la HKUST, líder de uno de los equipos de investigación centrados en edificios inteligentes, la producción de transistores CMOS de estado sólido ha crecido a niveles astronómicos durante los últimos cinco años. El resultado ha sido la reducción del precio de cada transistor a tan solo una milmillonésima parte de un dólar estadounidense.

Gracias a este avance en la tecnología básica de los chips, el floreciente mercado de sensores móviles ha crecido aproximadamente un 200% al año desde 2007.

Los sensores para sistemas mecánicos microeléctricos (MEMS) son un importante resultado derivado de los dispositivos semiconductores, inicialmente usados en aplicaciones automotrices (como los airbags) y posteriormente en telecomunicaciones y productos de consumo como smartphones. 

Ahora, están a punto de cambiar el curso del IoT aumentando la inteligencia de las soluciones con sensores utilizadas para:

  • Calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC)
  • Sistemas de suministro de gas y agua
  • Sensores de temperatura
  • Sensores de humedad
  • Sensores de calidad del aire
  • Sensores de vibraciones
  • Detección temprana de problemas
  • Sistemas de volumen de aire variable

De forma similar a la ley de Moore, la tecnología MEMS seguirá CMOS para lograr un aumento del 50% en la densidad de transistores cada 18 meses. Los investigadores de la HKUST creen que su renovado diseño de sensores MEMS basado en tecnología CMOS ya es mucho más sensible y preciso que los sensores convencionales para flujo de aire y puede producirse a un coste mucho más bajo.

El profesor Lee dijo sobre su enfoque: "La investigación sobre sensores principales presenta la oportunidad de aprovechar la tecnología de fabricación de sensores de los smartphones para los edificios inteligentes. ¿Puede esto conducir a edificios inteligentes más asequibles? Con sensores distribuidos e inteligencia artificial, ¿podemos hacer que los edificios inteligentes sean todavía más inteligentes? La inteligencia artificial combinada con sensores distribuidos y actuadores puede resultar en sistemas de control HVAC inteligentes". 

Lee describió cómo la tecnología de sensores de su equipo podría, en combinación con otra tecnología IoT complementaria, generar ahorros anuales del 20-27% en edificios.

El equipo trabaja actualmente en nuevos diseños de sensores utilizando tecnología CMOS MEMS comercial. Aunque es un concepto avanzado, estos sensores tienen un gran potencial para la producción en masa.

En resumen, el profesor Lee afirmó: "Esto es una demostración conceptual de la aplicación de los sensores y actuadores de flujo de aire/energía de bajo coste, incluyendo ventanas inteligentes y ventilación personalizada, para sistemas de control HVAC. Esta integración generará ahorros importantes de energía y esperamos que esta tecnología se implemente en más situaciones. Gracias al esfuerzo colaborativo de nuestro equipo, creemos que la tecnología estará lista para su producción en un futuro cercano."