El reto de alimentar aplicaciones profesionales de IoT

El éxito de los dispositivos del internet de las cosas (IoT, por sus siglas en inglés) no nos sorprende. Los kits de ingeniería IoT y las tecnologías adecuadas para diseñar prototipos IoT son asequibles y fáciles de conseguir para los aficionados creativos de la tecnología. Por ello, no existen límites a la hora de intercambiar ideas y posibles modelos de negocio basados en estas tecnologías.

En el entorno industrial también se ha producido un rápido crecimiento de la demanda de aplicaciones profesionales de IoT. Las características comunes incluyen la habilidad de distribuir la inteligencia conectando varios sensores e interruptores con control descentralizado. La habilidad de convertirlos en inteligentes reside en que estos sensores e interruptores pueden recopilar y transmitir datos y están diseñados para ser gestionados con inteligencia. El mercado para las aplicaciones industriales de IoT continuará expandiéndose conforme un mayor número de aplicaciones evolucione, incluyendo atención sanitaria (a domicilio), infraestructura, servicios públicos, automatización del hogar y hogares inteligentes, vehículos, movilidad y más. Estas tendencias profesionales de IoT supondrán sin duda la miniaturización, la movilidad, la solidez, la eficiencia (grados de eficacia) y la conexión de los dispositivos electrónicos.

Al contrario que las aplicaciones de IoT para aficionados, estas aplicaciones industriales de IoT relevantes para la seguridad están sujetas a estrictas normas, tanto para los ingenieros como para los componentes utilizados. Esto supone un gran reto para los desarrolladores de aplicaciones industriales de IoT. El empleo de componentes electrónicos certificados, fiables y disponibles a largo plazo es crítico, y estos se utilizan a menudo en aplicaciones de seguridad y funcionamiento crítico. El apoyo profesional de los proveedores de componentes juega un rol muy importante.

Requisitos para alimentar aplicaciones profesionales de IoT

Los módulos críticos en los dispositivos profesionales de IoT son, sin duda, los convertidores de potencia y las fuentes de alimentación. La miniaturización, el bajo consumo de energía, el tamaño y la alta eficiencia juegan cada vez un papel más importante en estos productos. Los semiconductores son probablemente los componentes que ofrecen el mayor nivel de innovación. Como segunda tecnología clave, yo mencionaría los dispositivos de transformación y aislamiento de la energía utilizados en estos productos. Adicionalmente, dado que estos sistemas de IoT, mayormente alimentados con baterías, pasan la mayor parte del tiempo en modo standby y solo una pequeña parte está en modo activo, los convertidores DC/DC integrados deben cubrir un amplio rango de carga con alta eficiencia. Tanto el tamaño como la eficiencia importan, ¿algo más?

Para diseñar, certificar y sacar al mercado este tipo de dispositivos IoT no solo importan las características tecnológicas del producto. Para poder certificar y vender estos dispositivos profesionales de IoT, estos tienen que cumplir plenamente con regulaciones cada vez más estrictas debido a las normas y directrices armonizadas mundialmente, lo que supone un gran reto para el ingeniero eléctrico de IoT actual. Si las funcionalidades de IoT son necesarias para aplicaciones críticas como la tecnología médica, los componentes electrónicos deben estar diseñados de forma que puedan utilizarse según corresponda, cumpliendo con las normas específicas de la industria.

Tomemos como ejemplo un panel de control inalámbrico aprobado por los médicos y alimentado por batería con acceso por internet al historial del paciente. Conectado de forma inalámbrica a este panel de control encontramos otro dispositivo que puede entrar en contacto con el paciente (p. ej. un dispositivo de monitorización de la presión sanguínea). Una de las consideraciones clave sobre la seguridad en lo que respecta a los dispositivos médicos es que el paciente está a menudo eléctricamente conectado al dispositivo. Como consecuencia, la fuente de alimentación y el convertidor DC/DC de esta aplicación IoT debe cumplir con la regulación de seguridad crítica como son el cumplimiento BF y las normas 2xMOPP dentro de la tercera edición de IEC/EN 60601-1.

Otro buen ejemplo son las aplicaciones industriales de IoT en hogares y edificios «inteligentes».

Una alta eficiencia y un bajo consumo de energía sin carga (cumpliendo con ERP), un tamaño pequeño, una alta fiabilidad y un precio asequible son elementos clave para todas estas aplicaciones de automatización IoT en casas y hogares, así como los crecientes requisitos de cumplimiento y normas, incluyendo IEC/EN 60335-1.

Se requiere una planificación cuidadosa con la cadena de suministro completa

Sabemos que el uso de las nuevas tecnologías en aplicaciones confidenciales y con funciones críticas requiere mayor fiabilidad, calidad, vida útil y certificaciones y, por último, pero no menos importante, trazabilidad sin fisuras de los componentes electrónicos clave.

Los fabricantes necesitan cada vez más utilizar herramientas que se han establecido y perfeccionado en la industria automovilística a lo largo de los años, como el análisis del modo de fallo, las acciones correctivas, los informes 8D, DFMEA, PFMEA, la gestión completa de la calidad y la mejora continua.

Hoy en día, la calidad total tiene que encontrar su camino en la fase más temprana de casi cualquier proyecto. Para lograrlo, un desarrollador de hoy en día tiene que hacer algo más que simplemente proporcionar una solución eficaz. Donde antes un teléfono móvil era un útil instrumento de acompañamiento, nos conduce hoy en día a prescindir cada vez más de la redundancia de otros medios. El dinero en efectivo, la cámara de fotos, la libreta de direcciones o las suscripciones están todos integrados en el móvil. Los teléfonos inteligentes, por lo tanto, se han convertido en compañeros de vida cruciales. En la actualidad el diseño del producto soporta una responsabilidad mucho mayor en cuanto a la calidad de su desarrollo que hace diez años. Todos sabemos que esta tendencia no solo continúa, sino que continuará desarrollándose rápidamente. Más aún, los proveedores deberían considerar la transformación digital de los canales de suministro de los componentes individuales como un desarrollo extremadamente importante.  Si se establecen, analizan y procesan los datos pertinentes, una disponibilidad de los componentes veloz, fiable y económica puede contribuir a una mayor productividad en las instalaciones del cliente.