Muchas áreas de oportunidad en el IoT (Internet de las cosas) son bien conocidas, pero todavía hay una gran parte que sigue pasando desapercibida o desatendida, sobre todo cuando los beneficios para los casos de negocio no se exponen con claridad. No ocurre así, sin embargo, con la medición inteligente, que sin duda ya ha demostrado su valor, llegando incluso a ser obligatoria en algunos países.

Con tantos tipos de medición inteligente para elegir y tantas opciones disponibles, puede ser difícil saber por dónde empezar; esta guía debería ayudarte a entender los fundamentos de las aplicaciones de medición inteligente y cómo se puede usar el IoT para mejorar la eficiencia y reducir costos.

El mundo antes de la medición inteligente

Antes de que la medición inteligente existiera, había al menos tres tipos de dispositivos de medición:

Los primeros medidores mecánicos se inventaron a finales del siglo XIX. Estos dispositivos usaban una serie de engranajes para contar el número de rotaciones que daba un disco giratorio.

Los primeros medidores eléctricos se parecían mucho a sus predecesores mecánicos, pero usaban un disco giratorio para medir el número de rotaciones que producía una corriente eléctrica.

Luego, los primeros medidores digitales se desarrollaron en la década de 1970. Este tipo de dispositivo de medición usa un microprocesador para contar el número de pulsos generados por una corriente eléctrica.

Medidores inteligentes

Los medidores inteligentes son la última generación de medidores digitales. Usan distintas tecnologías para comunicarse con la empresa de servicios, entre ellas la red celular, la radiofrecuencia (RF), la transmisión por línea eléctrica (PLC) y las redes de malla. Los medidores inteligentes también pueden desconectar y reconectar el servicio de forma remota, ofrecer datos casi en tiempo real sobre el consumo de energía y admitir una comunicación bidireccional entre el medidor y la empresa de servicios.

Curiosamente, el primer sistema de medición digital lo diseñó en 1972 Ted Paraskevakos, quien creó un sistema de monitoreo digital para sistemas de alarma de incendios, seguridad y emergencias médicas, además de medidores de servicios, basado en el sistema automático de identificación de línea telefónica para la comunicación.

Gobiernos y cifras

Los gobiernos empezaron a discutir la implementación de sistemas de medición inteligente desde finales de la década de 2000 y ahora, en 2022, algunos los exigen a las empresas. El gobierno del Reino Unido, por ejemplo, introdujo por primera vez los medidores inteligentes de energía en la ley de energía de 2008, que otorgó facultades para iniciar el despliegue de medidores inteligentes, y en los EE. UU. existen desde 2006, cuando Pacific Gas & Electric (PG&E) de California comenzó el despliegue de 9 millones de medidores inteligentes.

En los EE. UU., cerca del 65% de todos los medidores de electricidad tenían capacidades inteligentes en 2020 y había un total de 102 millones de AMI en operación a finales del mismo año, mientras que los AMR sumaban 33 millones. Las cifras del Reino Unido quedan un poco por debajo de las de los EE. UU., con solo 27,8 millones entre AMI y AMR, lo que representa un total del 50% de todos los medidores de energía.

Medición y submedición

Una opción viable para las operaciones de medición es la submedición. La diferencia es bastante simple: la medición es la medición global de toda una operación; la submedición, en cambio, es la cantidad recolectada de solo una parte de la operación. Una forma de definir la submedición de servicios es como un sistema que permite a un propietario, una empresa de administración de inmuebles, una asociación de condominios, una asociación de propietarios o cualquier otra propiedad de varios inquilinos facturar a los inquilinos por el consumo de servicios medido individualmente. Este enfoque hace uso de medidores individuales de agua, gas o electricidad.

Por ejemplo, la medición sería el valor medido de todo el edificio, mientras que la submedición sería la cantidad de solo uno de los apartamentos, como se muestra en la figura siguiente:

Aunque la submedición por sí sola no reduce el uso ni los costos de energía (de hecho, la implementación inicial de los sensores adicionales requerirá más recursos), una submedición bien diseñada generará más datos que pueden ayudar con mejores estrategias y operaciones de gestión energética.

Los datos de los sensores enviados por los submedidores y medidores pueden ser de una vía o de dos vías, según formen parte de una lectura automática de medidores (AMR) o de una infraestructura de medición avanzada (AMI).

AMR y AMI

Existen dos tipos de sistemas de medición inteligente: la lectura automática de medidores (AMR) y la infraestructura de medición avanzada (AMI). La AMR solo puede enviar datos en un rango corto, por lo que puede que aún sea necesario que un empleado de la empresa pase por el sitio usando un dispositivo para recibir esos datos, mientras que los medidores AMI ofrecen una comunicación bidireccional que envía información y también la recibe; en este caso, no hace falta visitar el sitio para recolectar los datos.

Los medidores AMR usan distintas tecnologías de comunicación, entre ellas la radiofrecuencia (RF), la transmisión por línea eléctrica (PLC) y el módem telefónico. Los medidores AMI usan RF, PLC, fibra óptica o redes celulares para la comunicación bidireccional.

Ambas soluciones ofrecen su propio conjunto de beneficios, ya que, aunque con una AMR un empleado todavía tenga que visitar el sitio, no necesita entrar en él y puede recolectar varios reportes en menos tiempo.

Una AMI puede enviar información más específica que la AMR, así que mientras la AMR solo puede enviar los kWh y los posibles picos mensuales en la medición eléctrica, la AMI incluirá información sobre la calidad de la energía, el uso diario de kWh y reportes de cortes de energía. Algo que es cierto para los dos tipos es que los datos medidos serán más precisos que los de un medidor no inteligente.

Principales protocolos y redes usados en la medición inteligente

Ya sea AMR o AMI, se necesita un protocolo para establecer la conexión entre los sensores y el gateway, y el protocolo puede variar según el tipo de medidor y los requisitos, así que veamos algunas opciones de protocolo:

DLMS/COSEM

DLMS significa Device Language Message Specification. Es un estándar global para la gestión inteligente de energía y agua, el control avanzado y la medición inteligente e innovadora.

DLMS especifica un modelo de datos orientado a objetos, un protocolo de capa de aplicación y perfiles de comunicación específicos para cada medio.

COSEM, o Companion Specification for Energy Metering, es uno de los componentes clave de DLMS, el modelo de objetos capaz de describir prácticamente cualquier aplicación.

M-Bus

M-Bus, o Meter-Bus, es un estándar europeo para la lectura remota de medidores de calor y también se puede usar para otros tipos de medidores de consumo, así como para distintos sensores. La interfaz M-Bus está hecha para comunicarse por dos cables, lo que la hace económica. También existe una variante por radio de M-Bus, el Wireless M-Bus.

Redes para la medición inteligente

Los protocolos de red son el siguiente paso, y también serán distintos según el tipo de aplicación y las necesidades del cliente; algunos ejemplos de redes serían:

Sigfox ofrece una solución de comunicaciones basada en software, donde toda la complejidad de la red y el cómputo se gestiona en la nube en lugar de en los dispositivos. Con todo eso junto, el consumo de energía y el costo de los dispositivos conectados se reducen drásticamente, lo que hace que muchos consideren a Sigfox la primera red de área extensa de baja potencia (LPWAN), y combina bien con todo tipo de operación de gestión de servicios.

LoRaWAN significa Long-Range Wide Area Networking, y es una de las LPWAN que más ha ganado popularidad en el campo de la medición inteligente, sobre todo porque aporta grandes beneficios como conectividad de largo alcance, operación de bajo costo y una vida útil de batería prolongada.

NB-IoT es otra LPWAN y algunos de sus mayores casos de uso están en el área de la medición, en particular con la medición inteligente de agua, gas y electricidad.

Cat M1, o Category M1, es una opción de LPWAN que tiene una carga promedio de entre 200 kbps y 400 kbps, algo muy importante ya que en el mundo del IoT (Internet de las cosas) la estabilidad es absolutamente crucial, y esta red se usa habitualmente para medidores de servicios.

¿Por qué las empresas optan por sistemas de medición inteligente?

Dejando de lado las redes y los protocolos, una de las principales razones por las que las empresas y los gobiernos de todo el mundo optan por sistemas de medición inteligente son sus funciones:

-Lectura remota: la capacidad de leer los medidores de forma remota sin necesidad de que un técnico visite el sitio.

-Lectura automatizada: la capacidad de tomar lecturas automáticamente a intervalos fijos y enviarlas a un sistema central.

-Datos por intervalos: la capacidad de tomar lecturas a intervalos fijos y almacenarlas localmente en el medidor. Estos datos se pueden descargar más adelante.

-Perfil de carga: la capacidad de tomar lecturas de la cantidad de energía que se usa en distintos momentos del día. Estos datos se pueden usar después para identificar patrones en el consumo de energía.

-Gestión de la demanda: la capacidad de controlar la cantidad de energía que usan los dispositivos conectados al medidor. Esto se puede usar después para reducir la demanda general sobre la red eléctrica.

-Gestión de cortes: la capacidad de detectar y reportar cortes de energía. Esta información se puede usar después para mejorar la fiabilidad del suministro eléctrico.

Algunas de estas funciones están disponibles solo para AMR y otras para AMI, lo que vuelve una vez más extremadamente crucial identificar primero cuál se adapta mejor a la situación y al caso de uso.

¿Cómo puede ayudarte TagoIO?

Es más fácil sacar el máximo provecho de las funciones de medición inteligente con una plataforma IoT, y TagoIO es la indicada para ti. Nuestra plataforma en la nube puede almacenar todos los datos recolectados de los sistemas AMR y AMI y mostrarlos en la pantalla de cualquier computadora o celular, de modo que también puedes programar el intervalo en que se leerán los datos, generar reportes de cortes, desarrollar scripts personalizados para responder a este tipo de situaciones y, además, tener control remoto de tu solución de medición inteligente.

Algunas organizaciones también pueden preferir mantener sus soluciones de medición inteligente fuera de la nube, y ahí es donde entra TagoCore. TagoCore ofrece un servicio on-premise sobre una plataforma IoT gratuita, rápida y de código abierto donde puedes aprovechar todas las funciones de AMR y AMI, manteniendo todos tus datos dentro de tu organización.

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Para más información sobre casos de uso de medición inteligente, también puedes consultar estos blogs sobre la optimización de servicios de medición y la medición de gas.