Los sensores IoT son pequeños dispositivos que miden algo del mundo físico, como la temperatura, el movimiento, la presencia de agua o la apertura de una puerta, y envían esa medición por una red a un software donde personas y sistemas pueden aprovecharla. Lo de «IoT», siglas en inglés de internet de las cosas, es la conexión: un termómetro de pared muestra un número a quien pase por delante, mientras que un sensor de temperatura IoT envía ese número cada pocos minutos a un panel que se puede consultar desde cualquier lugar y a reglas capaces de reaccionar cuando cambia.

Lo interesante de los sensores IoT hoy en día es lo poco que cuesta instalarlos. Muchos funcionan durante años con una batería, no necesitan cable y se comunican con una pasarela que puede estar bastante lejos. Por eso, proyectos que antes requerían un electricista y un integrador de gestión técnica de edificios pueden empezar ahora con unos cuantos sensores pegados a la pared. La planificación consiste en elegir los adecuados y reunir sus datos en un solo lugar.

Lo esencial

  • Un sensor IoT combina un elemento sensor, un pequeño procesador, una radio y una fuente de alimentación, normalmente una batería.
  • Los tipos más habituales miden clima, calidad del aire, ocupación, puertas, fugas, niveles, vibración, energía y ubicación.
  • Una red de sensores IoT lleva las lecturas desde los sensores, a través de pasarelas y de un servidor de red, hasta una plataforma.
  • La autonomía de la batería depende sobre todo de la frecuencia con la que transmite el sensor y de lo lejos que esté de su pasarela.

Tipos de sensores IoT

Existen cientos de modelos de sensores, pero la mayoría encaja en unas pocas familias. Esta tabla recoge las que aparecen en la mayor parte de los proyectos de edificios, instalaciones e industria:

Tipo de sensor Qué mide Usos habituales
Temperatura y humedad Temperatura del aire o de una superficie, humedad relativa Oficinas, cámaras frigoríficas, salas de servidores, prevención de moho
Calidad del aire CO₂, COV, partículas en suspensión Salas de reuniones, aulas, control de la ventilación
Movimiento y ocupación Presencia por infrarrojos (PIR), radar o conteo de personas Uso de salas, iluminación, seguridad
Contacto de puertas y ventanas Abierto o cerrado, mediante un imán y un interruptor reed Seguridad, puertas de cámaras frigoríficas, derroche energético
Fugas de agua Agua en una sonda o a lo largo de un cable sensor Salas técnicas, bajo los fregaderos, salas de servidores
Nivel y distancia Distancia a una superficie por ultrasonidos o radar Depósitos, contenedores de residuos, pozos, espesor de nieve
Vibración e inclinación Aceleración, nivel de vibración, ángulo Bombas, motores, estructuras, postes
Energía e impulsos Consumo de electricidad, agua o gas Medición, perfiles de consumo
Localizadores GPS Ubicación y movimiento Vehículos, contenedores, equipos

Por dentro, la mayoría de estos dispositivos se parecen. Tienen el propio elemento sensor, un microcontrolador de bajo consumo que lo lee y empaqueta el valor en un mensaje corto, una radio y una batería o una alimentación externa. El elemento sensor determina qué puede medir el dispositivo; la radio, adónde pueden llegar sus datos. Dos sensores que miden lo mismo pueden ser totalmente incompatibles si usan radios distintas.

Al comprar, conviene fijarse en la radio desde el principio. Un buen sensor para su proyecto mide lo que hace falta con la precisión necesaria, aguanta el entorno donde se instala, usa una radio que su red puede recibir y viene con un formato de datos documentado. Kilo Electronics tiene sensores y dispositivos LoRaWAN de la mayoría de las familias de la tabla, y los sensores de cualquier fabricante funcionan siempre que sean compatibles con su red.

¿Cómo funciona una red de sensores IoT?

Una red de sensores IoT es la cadena que lleva cada lectura desde el sensor hasta el software. Sea cual sea la radio, consta de las mismas cinco piezas:

  1. El sensor mide y transmite un mensaje corto, a menudo de solo unos pocos bytes.
  2. El enlace de radio transporta el mensaje por el aire.
  3. Una pasarela o estación base lo recibe y lo envía a internet por Ethernet, wifi o una conexión móvil.
  4. Un servidor de red comprueba el mensaje, elimina los duplicados cuando lo han recibido varias pasarelas, lo descifra y lo entrega al siguiente eslabón.
  5. Una plataforma decodifica los bytes en valores, los almacena y los pone a trabajar en paneles, reglas y alertas.

La mayor parte del tráfico va en un solo sentido, del sensor a la plataforma, y esos mensajes se llaman uplinks. Los mensajes en sentido contrario, los downlinks, sirven para cambiar la configuración de un sensor o para accionar un actuador, como una válvula o un relé. Los sensores con batería suelen escuchar downlinks solo durante un breve momento después de transmitir, así que un cambio de configuración puede no llegar hasta el siguiente envío del sensor. Los dispositivos conectados a la red eléctrica pueden escuchar todo el tiempo y reaccionar en segundos.

La decisión de diseño más importante es la radio, porque determina el alcance, la autonomía de la batería y cuántas pasarelas hacen falta.

Las radios de corto alcance, como wifi, Bluetooth Low Energy y Zigbee, cubren una sala o una planta. El wifi es cómodo donde ya existe, pero consume mucha energía. Zigbee forma una malla en la que los dispositivos conectados a la red eléctrica retransmiten los mensajes de los que funcionan con batería, algo que da buen resultado dentro de un mismo edificio.

Las redes de área amplia y bajo consumo (LPWAN) se diseñaron justo para esta tarea: mensajes pequeños, largo alcance y años de funcionamiento con una batería. LoRaWAN es la más extendida; una pasarela suele dar servicio a cientos de dispositivos en unos pocos kilómetros a la redonda en ciudad, y a más distancia en campo abierto. mioty es un estándar ETSI más reciente (TS 103 357) que divide cada mensaje en muchas ráfagas de radio cortas, lo que lo hace robusto en entornos densos y ruidosos y permite que una sola estación base gestione cantidades muy grandes de sensores. Los operadores móviles también ofrecen conectividad LPWAN, como NB-IoT y LTE-M, en la que el sensor se comunica directamente con la red del operador y no hace falta una pasarela propia.

El paso de la plataforma implica más traducción de lo que se suele pensar. Cada modelo de sensor envía sus datos en su propio formato de bytes, así que un decodificador (a veces llamado códec) tiene que convertir bytes como 01 0A F3 en «temperatura 21,5 °C». Además, cada fabricante llama de forma distinta a la misma medida, de modo que en una red mixta acaban conviviendo «temp», «temperature» y «t_air» con el mismo significado. Una buena plataforma permite unificarlos bajo un solo nombre antes de empezar a construir paneles.

¿Cuánto dura la batería de los sensores IoT?

Los sensores IoT con batería suelen anunciar una autonomía de entre dos y diez años, o incluso más. La cifra de la ficha técnica presupone un intervalo de envío concreto y buenas condiciones de radio, y hay dos ajustes que usted controla y que la cambian mucho.

Intervalo de envío. Transmitir es lo que más energía consume en un sensor. Un ejemplo con números redondos: si un sensor con una autonomía nominal de seis años enviando cada 15 minutos pasa a enviar cada 5 minutos, transmite tres veces más a menudo. Como las transmisiones son la mayor parte de su consumo, cabe esperar una duración más cercana a dos o tres años que a seis. Muchos sensores ofrecen un término medio: informan poco cuando no cambia nada y al instante cuando ocurre algo, como que se abra una puerta o aparezca agua.

Distancia a la pasarela. En LoRaWAN, a un sensor alejado de su pasarela se le indica que use un factor de dispersión (spreading factor) más alto, lo que hace cada mensaje más robusto pero mucho más largo en el aire. Con el ajuste más lento, un mensaje corto puede tardar aproximadamente entre 25 y 30 veces más en enviarse que con el más rápido, y el consumo de batería sube en la misma medida. Añadir una pasarela más cerca de un grupo de sensores lejanos puede alargar considerablemente la vida de sus baterías.

La temperatura también influye. Las baterías pierden capacidad con el frío, así que un sensor en una cámara de congelación o a la intemperie en invierno no llegará a la autonomía indicada para temperatura ambiente. Los sensores pensados para esos lugares suelen llevar pilas de litio, que toleran mejor las bajas temperaturas. Las de litio-cloruro de tionilo son una opción habitual porque siguen funcionando bien muy por debajo de cero, aunque su capacidad útil también disminuye con el frío.

El cambio de baterías necesita su propio plan. Un edificio con 200 sensores con baterías de cinco años supone de media 40 cambios de batería al año, y esas visitas cuestan más que las propias baterías. Agrupar los cambios por zonas y elegir un intervalo de envío que responda a la necesidad real, y no el más rápido posible, mantiene esa cifra a raya.

Cómo crear una red de sensores IoT

Estos pasos sirven para un primer despliegue en un edificio o en unas instalaciones, y mantienen esa primera red lo bastante pequeña como para aprender de ella:

  1. Poner la pregunta por escrito. «¿Se calienta demasiado la sala de servidores por la noche?» o «¿Qué salas de reuniones se usan de verdad?». La pregunta determina qué sensores hacen falta y dónde.
  2. Elegir los tipos de sensor de la tabla anterior y comprobar su radio, su precisión, el grado de protección de la carcasa y el intervalo de envío.
  3. Escoger la red. Para un único edificio con tomas de corriente por todas partes, puede bastar una red de corto alcance. Para varios edificios, sótanos o instalaciones al aire libre, una pasarela LPWAN suele ser más sencilla.
  4. Probar la cobertura antes de instalarlo todo. Colocar la pasarela en su ubicación prevista, llevar un sensor a los puntos más alejados y más profundos y comprobar que los mensajes llegan con buena señal. Los sótanos, los huecos de ascensor y los armarios metálicos son los puntos conflictivos habituales, así que conviene probarlos primero y anotar los valores de señal obtenidos para poder compararlos más adelante si un sensor empieza a perder mensajes.
  5. Dar de alta cada sensor en la plataforma con sus identificadores y claves, y confirmar que los valores decodificados tienen sentido.
  6. Definir cómo se van a usar las lecturas: un panel para las personas y reglas que generen alertas cuando los valores superen un límite.
  7. Dejarlo funcionar unas semanas antes de ampliar, y ajustar intervalos y límites según lo que muestren los datos.

El software puede quitar parte de la fricción de los pasos 5 y 6. En Kilo, el formulario de gestión de dispositivos está pensado para el móvil, así que cada sensor puede darse de alta allí mismo, en su punto de instalación. Las plantillas de métricas asignan los nombres de campo originales de cada fabricante a una única métrica normalizada, de modo que sensores de marcas distintas aparecen como una lectura coherente. Y como cada dispositivo conserva su identidad y su historial cuando se sustituye el sensor físico, una unidad que deja de funcionar o se daña puede cambiarse sin romper los gráficos.

Preguntas frecuentes sobre sensores IoT

¿Los sensores IoT necesitan wifi?

No. Muchos sensores IoT usan su propia radio de bajo consumo, como LoRaWAN, mioty o Zigbee, y llegan a internet a través de una pasarela. Existen sensores wifi, pero suelen necesitar alimentación de red o cambios de batería frecuentes.

¿Cuánto cuestan los sensores IoT?

Los sensores sencillos con batería para temperatura, puertas o fugas suelen costar unas decenas de euros cada uno, mientras que los especializados, como los medidores de nivel por radar o los sensores de vibración, cuestan más. La pasarela es un coste aparte, que se paga una sola vez y se reparte entre muchos sensores, y la suscripción al software es una tercera partida.

¿Son seguros los sensores IoT?

Depende de la radio y de la configuración. LoRaWAN y mioty cifran los mensajes entre el sensor y el servidor de red con claves propias de cada dispositivo, así que las medidas prácticas más importantes son custodiar bien esas claves y restringir quién puede acceder a la plataforma.

¿Qué diferencia hay entre un sensor y un sensor IoT?

Un sensor es solo el elemento de medida, como un termistor cuya resistencia cambia con la temperatura. Un sensor IoT integra ese elemento con un procesador, una radio y una fuente de alimentación para que la medición pueda enviarse y aprovecharse en otro lugar.

Tomemos la pregunta «¿Qué salas de reuniones se usan de verdad?». Tres sensores de ocupación en tres salas de reuniones y un sensor de CO₂ en la más concurrida la responden en un solo panel, y una regla puede avisar a servicios generales cuando el CO₂ de esa sala se mantenga por encima de 1200 ppm durante media hora. Esa configuración cabe en el plan gratuito de Kilo, y el panel y la regla pueden crearse con dispositivos emulados antes de instalar la pasarela.