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La industria en las Smart Cities

Debido a su alta demanda de energía, el sector HVACR juega un papel determinante en la reducción del impacto medioambiental en las grandes ciudades. En orden de lograr un mejor futuro, las metrópolis modernas, en conjunto con los sistemas de climatización, deberán transformarse e incorporar tecnologías inteligentes que hagan más eficiente el consumo de los recursos disponibles

Hugo Moreno

Hoy en día, la tendencia mundial para hacer más eficiente las ciudades es conocida como Smart City. Su advenimiento está relacionado con dos alarmantes fenómenos que enfrentan las áreas urbanas a nivel global: el desmesurado crecimiento de la población y el cambio climático. Aunque la comunidad internacional está preocupada sobre cómo afrontar ambos problemas, las soluciones tecnológicas ofrecen una posible respuesta, siendo la Smart City una oportunidad para ello.

Pero la tecnología no es la única alternativa para mejorar la situación de las metrópolis alrededor del mundo. También las industrias que intervienen directamente en el funcionamiento de las ciudades pueden y deben sumarse a la solución de este tema.

Este es el caso del sector HVACR, el cual necesita aportar elementos significativos en materia de reducción de los llamados gases de efecto invernadero, así como ofrecer nuevas y mejores propuestas  que auguren un futuro verde y sostenible para todos.

Aunado a este tema, está el desproporcionado crecimiento demográfico. En 2015, la Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU) estimó que hacia 2050, 70 por ciento de la población global vivirá en ciudades. Por su parte, la Organización de las Naciones Unidas (ONU), ha confirmado esta tendencia, pues proyecta que las ciudades acogerán a más de la mitad de los seres humanos para 2030.

El fenómeno indica la urgencia de contar con soluciones más eficaces para atender la demanda de vivienda en todos los continentes. Esto debido al cambio de estaciones entre los hemisferios, pues mientras que en el norte es verano, en el sur es invierno. Además, cabe recordar que las temporadas de lluvias en ambas latitudes se han vuelto cada vez más intensas.

Así, la preocupación por transitar hacia modelos urbanos inteligentes es más común y evidente que hace una década. En la actualidad, se proponen soluciones para cada uno de los aspectos que influyen en el comportamiento de las ciudades. Por ejemplo, durante el invierno, las urbes necesitan de pavimentos y aceras libres de nieve, sin utilizar sal para evitar el riesgo de pisos resbalosos. En el lado opuesto del espectro está el uso de aire acondicionado en verano, una época en la que se requiere mantener un ambiente fresco en hogares y oficinas.

Songdo, en Corea del Sur, fue la primera metrópolis catalogada como inteligente

¿Qué es una Smart City?
El concepto surgió a partir de las industrias de las Tecnologías de la Información y Comunicación (TIC). A grandes rasgos, acredita a las urbes que incorporan el uso de tecnologías, estrategias digitales y políticas públicas para mejorar la calidad de vida de sus habitantes. Además, repara en el impacto ecológico de las ciudades en el medioambiente. Por ello, los temas de eficiencia energética y la disminución de gases de efecto invernadero son puntos que deberán atenderse al desarrollar un proyecto de Smart City.

A pesar de que su concepto nace en un entorno corporativo (en empresas como Cisco, IBM, Ericsson y Huawei, las cuales impulsan soluciones para mejorar la vida de los habitantes), hay que destacar que su finalidad es servir al progreso y desarrollo de la civilización.

La tendencia se inició en Asia, específicamente en Corea del Sur. Songdo es la primera ciudad creada a partir de la tecnología y su fundación data de 1980, cuando el gobierno surcoreano permitió la intervención de empresas de base tecnológica para el suministro de soluciones, servicios y tecnologías que aumentaran el bienestar de los habitantes. Ésta puede ser considerada como la primera Smart City del globo.

Sin embargo, ciudades antiguas de Europa, como Barcelona (España) o Ámsterdam (Países Bajos), han sido catalogadas como inteligentes gracias a la adopción de una serie de aplicaciones tecnológicas. Lo anterior a pesar de que ya tenían delimitado su territorio y el espacio disponible en ellas inhibía la construcción desde cero. Su caso demuestra que la tecnología debe adaptarse a la ciudad y no viceversa.

En el caso de México, aún existe un rezago en la adopción de estas tendencias que sugiere un largo camino por recorrer. No obstante, el esfuerzo es plausible gracias a la creación de políticas enfocadas en la movilidad urbana y el uso eficiente de los recursos. Aunque hay avances en algunas ciudades, vislumbrar una Smart City en el país tomará todavía varios años en hacerse realidad.

Su implementación supone un reto importante, en aras de lograr metrópolis sostenibles que disminuyan sus emisiones de gases contaminantes. Es decir, se necesitará hacer más eficiente el uso de las soluciones en TIC, en centros de datos, en reciclaje de productos y en la obtención de energía por medios renovables. En este sentido, la industria HVACR es un protagonista de primer orden en la habilitación de las smart cities, ya que ofrece soluciones específicas en atención de las grandes poblaciones.

El rol de los sistemas HVACR
Debido a que gran parte de la población global estará desplazándose a centros urbanos en los próximos años, las metrópolis modernas deberán responder de forma urgente y efectiva a su demanda de servicios. Por un lado, esto requerirá vivienda suficiente para atender el fenómeno de la migración y, por otro, grandes cantidades de aire acondicionado en edificios y centros de esparcimiento, para mantener la frescura en dichos espacios.

Un estudio de la Universidad de Yale estimó que para 2050 el consumo de energía por aire acondicionado y refrigeración en Estados Unidos será diez veces mayor. Tan sólo entre 1993 y 2005, el gasto energético se duplicó debido a veranos más calurosos. Dicho sector calculó que la energía eléctrica requerida para la climatización del hogar es de 10 trillones de Wh (watt por hora) cada año, lo que equivale a la mitad del suministro mundial.

La gráfica 1 muestra la temperatura promedio (en grados Farenheit) en 48 estados de la Unión Americana, en el periodo que va de 1895 a 2015. Los días de calefacción declinaron debido a un clima más caluroso. Este cambio sugiere que la necesidad de este servicio ha disminuido en los últimos años en ese país. Asimismo, el uso de aire acondicionado se ha disparado en el último siglo. Este aumento se ha intensificado aún más durante las últimas décadas, lo que supone una mayor demanda del servicio.

Fuentes: National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), 2016. National Center for Enviromental Information. Enero 2016 www.ncei.noaa.gov. También consultar el texto “Climate Change Indicators in the United States”, elaborado por la Agencia de Protección Ambiental de EEUU, disponible en www.epa.gov/climate-indicators

Estos números sólo son válidos para Norteamérica, pero otros estudios demuestran que el uso de sistemas de climatización crecerá en todo el mundo. China, Japón, India, México y Arabia Saudita son países donde el aire acondicionado se incrementará exponencialmente para 2020.  Por ejemplo, en la India, y particularmente en su capital financiera, Mumbai, esta commodity es reponsable de 40 por ciento de la facturación energética. Esto en lo que respecta al verano, pero ¿qué pasa con el invierno?

Una de las organizaciones europeas a favor de las smart cities, Celsius, promueve los “distritos calientes” para esta época del año. El término se refiere a la introducción de un sistema de calor, el cual consiste en una red de tuberías repletas de agua caliente y sustancias con altas temperaturas (como calor residual o alguna planta de calor). El recurso hídrico circula a través de las bombas, desde la planta de calefacción. Y, por medio de la transferencia de temperaturas, es posible que el agua caliente llegue a los hogares y edificios. Al terminar este proceso, el agua fría regresa a la planta y se inicia el ciclo nuevamente.

Según las proyecciones de Morna Isaac y Detlef P. Van Vuuren de la Agencia de Evaluación Medioambiental de los Países Bajos, se estima que habrá un incremento más acelerado en las emisiones provocadas por el aire acondicionado que una disminución de las ocasionadas por la calefacción. Sin embargo, también son optimistas, pues el rendimiento de los equipos HVACR ha ido mejorando en los últimos años.

De esta forma, con regulaciones y políticas públicas que influyan directamente en la eficiencia energética en el equipamiento de hogares e industrias es posible que la contribución del sector HVACR al cambio climático sea menor de lo esperado. Incluso la incorporación de una tecnología básica para el concepto de Smart City, como el Internet de las Cosas (IoT, por sus siglas en inglés), ayudará a disminuir el efecto de este fenómeno.

En Mumbai, los equipos HVACR representan 40 por ciento de la facturación energética

El ioT y el cambio climático
Según un estudio elaborado por la agencia y consultoría Deloitte en 2015, la programación de objetos inteligentes (como los smartphones) permite que estos dispositivos actúen anónimamente y de forma más eficiente al estar interconectados los unos con los otros. En este caso, sin importar que sea una ciudad o un edificio, el IoT es capaz de gestionar los recursos a su disposición, lo que podría ayudar a contar con soluciones más amigables con el medioambiente.

Gracias a la adopción de esta tecnología, los inmuebles pueden monitorearse desde puntos distantes o centralizados, lo que permitirá una disminución en el consumo energético. Además,  la obtención de datos significativos avala la eficacia de su aplicación.

Las propuestas basadas en el IoT permitirán anticiparse a escenarios catastróficos, como inundaciones, tormentas atemporales o huracanes, principalmente en las ciudades tropicales. Mediante estrategias de prevención en calles, puentes, edificios y otro tipo de infraestructuras, esta tecnología será la base para caminar hacia la Smart City.

De acuerdo con los ejemplos mencionados, la implementación de IoT en el sector HVACR se ejemplifica de la siguiente manera:

  • Calefacción. Los distritos calientes podrán ser monitoreados a partir de la sensorización de tuberías y mediante aditamentos que midan el incremento de la temperatura de las plantas de calefacción, o bien, en el consumo que realizan los hogares. Con base en el monitoreo continuo en edificios públicos y privados, las plantas de calefacción serán capaces de determinar la cantidad de energía necesaria para satisfacer la demanda de la población
  • Refrigeración y aire acondicionado. A través de la implementación de soluciones inteligentes en electrodomésticos, como refrigeradores y equipos de climatización, los hogares en todo el mundo verán notables beneficios en cuanto al ahorro económico y energético. Ejemplo de ello es la solución Nest, un termostato smart que ofrece la posibilidad de ser prendido o apagado por medio de un smartphone. Se trata de un ejemplo de cómo las aplicaciones enfocadas al hogar pueden ayudar a mantener un consumo de energía eficiente y seguro para la población

Esta clase de iniciativas permitirá que los habitantes de las ciudades del futuro contribuyan a la lucha contra el cambio climático.

Las aplicaciones TIC y IoT en los sistemas HVACR son fundamentales en una Smart City, pues ofrecen enormes beneficios económicos y energéticos que contribuyen a la lucha contra el cambio climático

Inteligentes y sustentables
Gracias al monitoreo constante de los recursos, las smart cities permiten una mejor movilidad y convivencia entre sus habitantes. Los gobiernos, por su parte, también juegan un rol protagónico a la hora de ofrecer espacios públicos verdes y seguros, lo que a su vez representa la oportunidad de un sano esparcimiento. Por ello, todos los actores involucrados, gobierno, industrias, academia y población, deben intervenir en su habilitación.

Al igual que sucede con el tema de la vivienda y los edificios de oficinas, la industria HVACR desempeña un papel de suma trascendencia en cuanto al tema del transporte público y privado, debido a la creciente demanda de equipos de climatización en los vehículos. Como en otros espacios, los usuarios buscan que la calefacción y el aire acondicionado sean los adecuados durante las épocas de invierno y verano, respectivamente. Por ello, el uso de refrigerantes que no dañen el medioambiente facilitará que el transporte sea considerado sustentable.

Por último, es necesario llevar a cabo un ejercicio de autocrítica y reconocer que la dependencia y uso desmedido de los servicios HVACR han contribuido a la crisis medioambiental que vive actualmente la humanidad.

Cabe recordar que el ser humano cuenta con una regulación de temperatura que ni siquiera la tecnología más avanzada puede equiparar. Por ejemplo, con menos exposición al calor, nuestros organismos han dejado de aclimatarse fisiológicamente a las condiciones de verano, a la par que hemos desarrollado una dependencia mental del aire acondicionado.

Asimismo, medio siglo de construcción sobre el modelo de climatización artificial nos ha dejado casas y oficinas en las que la ventilación natural a menudo es imposible o ineficaz. El resultado es contradictorio, pues la misma tecnología que salva vidas durante las breves pero intensas olas de calor contribuye a socavar la salud de las personas.

Para salvaguardar la transición hacia las smart cities deberán considerarse todos estos aspectos, así como sumar esfuerzos para lograr un bajo consumo energético en las urbes con climas cálidos. En China, India, Egipto, Namibia e Irán, las nuevas tecnologías ya se mezclan con las antiguas, como las torres de ventilación y evaporación de agua.

Mediante diseños más innovadores, los edificios mejorarán su rendimiento para mantener el calor en época de frío, sólo con la ayuda del sol, mientras que en verano las corrientes de viento podrán disipar el calor rápidamente. Estas innovaciones tecnológicas se aplicarán por igual en hogares y edificaciones sostenibles e inteligentes.

Sin lugar a dudas, la Smart City contribuirá a la lucha contra el cambio climático, involucrando nuevas y viejas tecnologías. En orden de lograr su consolidación, la industria HVACR tendrá que reducir sus emisiones de gases de efecto invernadero, a través de la implementación de alternativas como los refrigerantes naturales con bajo potencial de calentamiento global, sistemas de automatización y el Internet de las Cosas en los equipos y productos que emplea. Esto no será una tarea sencilla, pues tomará su tiempo, pero un futuro verde puede lograrse.

CDMX, en camino de la ruta Smart
A demás de ser algunas de las metrópolis más icónicas del planeta, ¿qué tienen en común Nueva York, París, Tokio, Barcelona o Viena con la Ciudad de México? Pues que todas ellas fueron incluidas en el informe The Smart City Playbook: smart, safe, sustainable, el cual examina las mejores prácticas, modelos de negocios, políticas públicas, tecnologías y soluciones inteligentes implementadas en 22 ciudades alrededor del mundo.

El reporte fue comisionado por la multinacional sueca Nokia y elaborado por Machina Research, una agencia y proveedora de estrategias de mercado para el segmento del Internet de las Cosas. Publicado en noviembre de 2016, documenta los progresos en el cumplimiento de los objetivos smart por parte de los gobiernos y poblaciones de este grupo de metrópolis.

Aunque aborda una amplia diversidad de iniciativas en orden de alcanzar dichos propósitos, enfatiza tres rutas principales. La primera es la “ruta ancla” o “central”, la cual alude al despliegue de una solución tecnológica enfocada a la resolución de un problema urgente, como puede ser el tránsito y, más adelante, a partir de esta estrategia ir desarrollando más aplicaciones. Un segundo camino es la creación de una infraestructura o “plataforma” de gestión capaz de soportar una extensa variedad de aplicaciones y servicios inteligentes en la ciudad. Mientras que la tercera vía consiste en el desarrollo de un modelo denominado “Ciudades Beta”, el cual hace de la propia urbe un laboratorio de prueba para diversas aplicaciones, con el fin de comprobar su nivel de respuesta a determinados problemas y, posteriormente, decidir si estas soluciones se adoptan de manera definitiva o no.

El reporte concluye que las soluciones TIC y IoT desempeñan un papel esencial en la evolución de las ciudades inteligentes. Muchas de las 22 urbes analizadas, entre ellas la CDMX, aprovechan estas tecnologías para optimizar sus servicios e infraestructura, tomar decisiones mejor informadas, impulsar el desarrollo económico, fomentar las interacciones sociales y hacer que sus comunidades sean más seguras y respetuosas con el medioambiente, al tiempo que mejoran la prestación de una serie de servicios públicos.

Esquema sobre el nivel de desarrollo de aplicaciones IoT en smart cities, aplicado para el caso de la CDMX

Smart. Mejora la calidad de vida de los ciudadanos, impulsa la innovación, el desarrollo social y económico para hacer de las ciudades lugares más atractivos para vivir
Seguro. Ayuda a prevenir o minimizar el riesgo e impacto de efectos adversos, como delitos, accidentes, contaminación ambiental y desastres naturales
Sustentable. Reduce el impacto del medioambiente (consumo de energía y emisiones de carbono) de las operaciones y actividades de la ciudad

[author ]Hugo Moreno
Especialista en tecnología y medioambiente, egresado de la maestría en Environmental Sciences, Technology and Society de la Universidad de Glasgow. Cuenta con amplia experiencia en el tema TIC y en la promoción de las ciudades inteligentes.[/author]

 

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