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FICHA DE IDENTIFICACIÓN DE TRABAJO DE INVESTIGACIÓN

Título: CIUDADES INTELIGENTES Autores:

Copa Capo Guadalupe A.Flores AlañaFélixHuarachi Mamani Luis J.

Fecha: Octubre 13 de 2018

Carrera: Ingeniería de SistemasAsignatura: Tecnología Comunicacional Grupo: BDocente: Ing. Félix Pinto MacedoPeriodo Académico: II/2018

Subsede: La Paz

Copyright © (2018) por (Tecnología Comunicacional). Todos los derechos reservados.

Título: Ciudades Inteligentes __________________________________________________________________________________________________________

TABLA DE CONTENIDOS

1. ¿Qué se entiende por Ciudad Inteligente?.......................................................................42. Conceptos que debe cumplir una Ciudad Inteligente......................................................53. Características que definen a una Ciudad Inteligente.....................................................74. Aspectos que influye en una Ciudad Inteligente.............................................................8

4.1.1. Ahorro de energía.................................................................................................84.1.2. Reducción del impacto.........................................................................................94.1.3. Mayor conectividad............................................................................................10

5. Componentes de una Ciudad Inteligente......................................................................105.1.1. Gobierno.............................................................................................................105.1.2. Movilidad............................................................................................................115.1.3. Sostenibilidad.....................................................................................................115.1.4. Población............................................................................................................125.1.5. Economía............................................................................................................13

6. Tipos de sensores de una Ciudad Inteligente...............................................................146.1.1. El monitoreo de volcán activo............................................................................146.1.2. El Cuidado de la salud........................................................................................156.1.3. Agricultura de precision.....................................................................................156.1.4. Tipos de sensores................................................................................................166.1.5. Sensores acústicos..............................................................................................166.1.6. Sensores de Temperatura....................................................................................176.1.7. Termistores.........................................................................................................176.1.8. Termopares.........................................................................................................176.1.9. Sensores de Presión............................................................................................176.1.10. Manómetros....................................................................................................176.1.11. Barómetros......................................................................................................186.1.12. Sensores de Humedad.....................................................................................186.1.13. Humedad de la tierra.......................................................................................186.1.14. Capacitivos......................................................................................................186.1.15. Arquitectura de un nodo de sensores..............................................................186.1.16. Tecnología ZigBee..........................................................................................196.1.17. Bandas de Operación......................................................................................206.1.18. Topología de la Red ZigBee...........................................................................20

7. Ciudades Inteligentes en Bolivia...................................................................................217.1.1. La Nueva Santa Cruz..........................................................................................217.1.2. Ciudad de La Paz................................................................................................22

8. Bibliografía...................................................................................................................23

Asignatura: Tecnología Comunicacional Carrera: Ingeniería de Sistemas

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LISTA DE GRÁFICOS E IMÁGENES

Figura 1. Claves de las ciudades inteligentes..................................................................5

Figura 2. Modelo de desarrollo.......................................................................................7

Figura 3. Ahorro de energía............................................................................................9

Figura 4. Reducción del impacto....................................................................................9

Figura 5. Mayor Conectividad......................................................................................10

Figura 6. Población.......................................................................................................13

Figura 7. Economía.......................................................................................................14

Figura 8. Resultados de los datos recogidos de 16 nodos sensoriales..........................15

Figura 9. Arquitectura de nodo de sensores..................................................................19

Figura 10. Tecnología ZigBee......................................................................................19

Figura 11. Bandas y protocolos ZigBee........................................................................20

Figura 12. Topología Estrella........................................................................................20

Figura 13. TopologíaÁrbol...........................................................................................21

Figura 14. Topología Mesh...........................................................................................21

Figura 15. Líneas MI TELEFERICO............................................................................23

LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Tipos de sensores............................................................................................16


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*********CIUDADES INTELIGENTES******

1. ¿Qué se entiende por Ciudad Inteligente?En líneas generales, una ciudad se puede definir como "inteligente" o como "inteligentemente eficiente", cuando la inversión social, el capital humano, las comunicaciones, y las infraestructuras, conviven de forma armónica con el desarrollo económico sostenible, apoyándose en el uso y la modernización de nuevas tecnologías, la ciudad inteligente incorpora TIC’s en la gestión urbana y usa estos elementos como herramientas para estimular la formación de un gobierno eficiente que incluya procesos de planificación colaborativa y participación ciudadana y dando como resultado una mejor calidad de vida y una gestión prudente de los recursos naturales, a través de la acción participativa y el compromiso de todos los ciudadanos. Una definición más específica centrada seria la energía, infraestructura, TIC y estilo de vida.

La arquitectura de una ciudad inteligente requiere la construcción de una infraestructura de redes de datos sólida, basada en estándares tecnológicos que le permita crecer de manera segura y que, al mismo tiempo, garantice que las inversiones se conserven a lo largo del tiempo. A esta red deben estar integrados los millones de sensores esparcidos por las ciudades para los más variados fines. Este concepto de ciudades inteligentes abarca posibilidades distintas para los distintos países. Las ciudades de los países en desarrollo tienen la necesidad apremiante de dotarse de una infraestructura urbana adecuada para satisfacer las exigencias que impone el creciente ritmo de la urbanización. En el proceso de satisfacción de las demandas de infraestructura, las soluciones de la infraestructura inteligente brindan a esas ciudades la posibilidad de dar un gran salto tecnológico. En los países desarrollados, el desafío planteado es el de mantener los sistemas de infraestructuras heredados, que no pueden ser abandonados por motivos de costo, espacio o de otro tipo. En esos países, las aplicaciones para las ciudades inteligentes pueden focalizarse más en facilitar el uso óptimo de los recursos de infraestructura existentes y el control de los recursos heredados.

El concepto de "Ciudad Inteligente" se articula sobre la base de cuatro ideas esenciales:

Las cuestiones ambientales y las restricciones energéticas; La comunicación fluida de los actores entre sí: colectividades, ciudadanos,

empresas, instituciones; El uso compartido de bienes y servicios, con una activa participación de los usuarios

en la concepción de productos, servicios, y modalidades operativas, y renunciando en algunos casos a la propiedad y uso individual;

La integración de las nuevas tecnologías de la información y de la comunicación, la robótica y los sistemas inteligentes de transporte, que potencian el funcionamiento


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en red; la modificación de la matriz energética a favor de las energías renovables, y el cambio de comportamiento y usos por parte de los ciudadanos.

Figura 1. Claves de las ciudades inteligentes

2. Conceptos que debe cumplir una Ciudad InteligenteLa sostenibilidad.- Planes “anticontaminación”, apoyo a edificios ecológicos, desarrollo de energías alternativas y toda política que contrarrestre los efectos del cambio climático son estrategias imprescindibles para garantizar la mayor sustentabilidad de las ciudades.

Densidad apropiada.-Una ciudad inteligente no puede tener una población excedida a la cual no pueda cubrir con las necesidades básicas de cada habitante. Se debe controlar el crecimiento de la población.

Crecimiento compacto.- El crecimiento de la población que habita una ciudad inteligente debe ir al mismo ritmo con la cual se desarrolla la ciudad, esto para no ocasionar algún

Eficiencia energética.- La ciudad inteligente solo debe gastar lo necesario en cuestiones energéticas, no debe derrochar. Esto significaría el ahorro económico.


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Espacio público.- Debe contar con espacios de recreación que atraigan a la visita de turistas, las cuales inviertan en la ciudad.

Conectividad.-La ciudad inteligente es de toda evidencia una ciudad conectada, donde los avances de las TIC, llamado big data (Datos a gran escala, es un concepto que hace referencia a conjunto de datos tan grandes) permiten sofisticados sistemas de recogida, análisis y gestión de datos que pueden mejorar la eficiencia de todo tipo de recursos y servicios urbanos.

Movilidad eficiente.- La congestión del tráfico es uno de los mayores problemas en el ámbito de la movilidad, por eso grades urbes están tomando medidas como limitar el acceso al centro o prohibir la circulación de los vehículos más contaminantes.

Consideración al peatón.- La ciudades inteligentes dan mayor prioridad a los peatones, potencian a el uso de bicicletas y cuentan con una amplia red de transportes públicos.

Comunicaciones.- Cuenta con una gran cadena de comunicaciones, como ser el uso de plataformas virtuales a la cual la población pueda acceder para obtener mayor información.

Innovación.- Capaz de repensar los modelos tradicionales de prestación de servicios y las estructuras de ciudad, utilizar las nuevas tecnologías como herramientas para avanzar en su desarrollo, las TIC no como un fin en sí mismo, sino como un medio para un fin.

Actividades creativas.- Contar con áreas verdes y espacios de uso público. Gestión del talento.- Se de apostar por un crecimiento inteligente, es necesario tener

planes maestros locales y el diseño de zonas verdes y espacios de uso público en la cual los ciudadanos puedan relajarse, hacer ejercicio e interactuar.

Sector privado.- El sector privado debe innovar los servicios que prestan con la incorporación de apps para controlar diferentes funciones.

Tecnología.- Debe de innovarse los servicio de una forma más eficiente y tecnológica. Como por ejemplo las iniciativas tecnológicas para la mejora y prevención de la salud están cobrando cada vez mayor protagonismo en las ciudades inteligentes.

Cohesión social.-

Diversidad.- Una ciudad inteligente está compuesta por una población de diferentes razas y esta tienen el mismo derecho, no se cuestiona, la raza, el color de la piel o la religión.


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Valores de la comunidad.- La población de una Ciudad Inteligente debe ser educada con los valores más importantes de la sociedad. Por ejemplo un gobierno inteligente no puede ser corrupto.

Seguridad y salud.- Una ciudad inteligente debe responder a las necesidades básicas de la población. Debe proveer servicios de buena salud a toda su población.

Valor democrático.- Se debe respetar la decisión que tomo la población, no se pude atropellar los derechos de la población.

Figura 2. Modelo de desarrollo

3. Características que definen a una Ciudad InteligentePara considerar una ciudad como inteligente se ha propuesto que debe incluir al menos diez aspectos:

1. La incorporación de la tecnología de información y comunicación (TIC) a los servicios públicos. El uso de plataformas tecnológicas integradas, fácilmente accesibles a través de diversos dispositivos es sin duda clave para facilitar la transparencia, la velocidad y la participación en los servicios públicos.


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2. Empresas de servicios públicos eficientes. El uso de contadores inteligentes, manejo de energías renovables, recolección adecuada de agua y reciclaje de efluentes, así como métodos adecuados de eliminación de residuos sólidos son claramente el sello de una ciudad inteligente.

3. El uso creativo de las asociaciones público-privadas es un atributo clave del concepto de ciudad inteligente. Las mismas constituyen una fuente de capital muy necesaria y también pueden ser utilizadas para la prestación eficiente de los servicios públicos y la vigilancia del cumplimiento de los estándares de nivel de servicio acordados.

4. Protección y seguridad: Este aspecto es extremadamente sensible en la conciencia pública. La incorporación de servicios como redes de videocámaras, iluminación adecuada de zonas comunes, vigilancia y patrullaje intensivo, mecanismos adecuados de verificación de la identidad de los ciudadanos y la respuesta rápida a las llamadas de emergencia están en la lista de las expectativas que deben cumplir las ciudades inteligentes.

5. La sustentabilidad financiera: La independencia financiera de las ciudades solo será posible con la planificación elaborada y extensa del uso de todas las fuentes de ingresos, tales como impuestos de propiedad, pagos por anuncios entre otros ingresos.

6. La participación ciudadana en el gobierno: La entusiasta participación de los ciudadanos en los asuntos locales necesita un diseño cuidadoso de foros electorales y participativos. Por ejemplo, la actual apatía hacia las elecciones que se observa en muchos países necesita revertirse.

7. El capital social: Las ciudades inteligentes no pueden carecer de los niveles adecuados de infraestructura social tal como escuelas, hospitales, áreas públicos, deportivos y espacios de recreo, lugares comerciales y de entretenimiento.

8. La planificación del tránsito: Si bien caminar al trabajo es una situación ideal, la misma no es posible para muchos ciudadanos, por lo que la conectividad en la red del transporte público es fundamental, además de que la misma reduciría la necesidad del uso de vehículos particulares, reduciendo el consumo de energía. En este sentido el uso de coches eléctricos y vías para bicicletas están en la matriz de las expectativas.

9. Las características ecológicas: Minimizar la huella de carbono y el respeto al medio ambiente son acciones de rigor. Parques y espacios abiertos verdes, ausencia de contaminación, el uso de las energías renovables, la conservación y el reciclaje son obligatorios en una ciudad inteligente.

10. Los criterios de población mínimos para la planificación de la incorporación de elementos en relación a consumo energético, tránsito y otros servicios públicos.


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4. Aspectos que influye en una Ciudad Inteligente4.1.1. Ahorro de energía

El ahorro de energía es una de esas ventajas que surgen de la eficiencia que patrocinan las ciudades inteligentes. En un contexto de crisis económica, esto parece aún más necesario todavía. Este ahorro depende de la innovación en la tecnología y también de los hábitos de uso de las personas, por lo que hay que ofrecerles herramientas para que ellos se adapten.

Figura 3. Ahorro de energía

Dentro de las ciudades inteligentes se encuentran las redes eléctricas inteligentes, lo que permiten estas redes es adaptarse a las necesidades del usuario, ofreciendo un sistema energético sostenible y eficiente, con bajas pérdidas y altos niveles de calidad.

4.1.2. Reducción del impacto

No podemos tampoco olvidarnos de la importancia de la preocupación por el medio ambiente y de la peligrosidad del cambio climático. Las ciudades inteligentes también trabajan en este aspecto y busca reducir el impacto que tiene nuestra actividad sobre el resto del planeta.

La reducción del impacto humano se consigue a través de varias formas en las ciudades inteligentes. Por ejemplo, la gestión más eficiente del sistema de tráfico de la ciudad puede ayudar a tener una menor cantidad de emisión de gases contaminantes.


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https://geographica.gs/es/blog/datos-abiertos-desarrollo-sostenible-ciudades/


Figura 4. Reducción del impacto

4.1.3. Mayor conectividad

Esa conexión es otra de las características de las ciudades inteligentes que hace que sean más eficientes. Al fin y al cabo, una ciudad inteligente es un sistema tremendamente complejo en el que todo está interconectado. Los miles de sensores instalados a lo largo de la geografía proporcionan una gran cantidad de información de diferentes orígenes (sistema eléctrico, tráfico, gestión de residuos…) que, analizado todo en conjunto, ofrece nueva información.

Integración tecnológica de sus infraestructuras, suministro energético y servicios de

transporte.

Gestión eficiente de la economía y de los recursos materiales.

Accesibilidad universal y movilidad urbana sostenible.

Uso de las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC).

Innovación tecnológica y arquitectónica que aumenten la calidad de vida.

Compromiso y respeto con el medio ambiente.

Colaboración activa entre la Administración Pública y los ciudadanos (cohesión

social).

Apertura y transparencia de los datos.


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Figura 5. Mayor Conectividad

5. Componentes de una Ciudad Inteligente5.1.1. Gobierno

El Gobierno ocupa un papel fundamental dentro de una ciudad inteligente. Éste debe ser transparente, es decir, se encarga de que todos los datos sean accesibles y estén abiertos a los ciudadanos para que la población sea participativa y esté interconectada. Para ello utiliza movimientos como el Open Data y Open Governmentlos cuales favorecen el intercambio y la aportación de datos a los ciudadanos a través de la web, estos datos son totalmente públicos con el fin de que los agentes sociales también los puedan utilizar. Es aquí donde cobran importancia las TIC’s las cuales ayudan a llevar a cabo una buena gestión y crecimiento de la ciudad inteligente permitiendo que los agentes públicos, los agentes privados y los ciudadanos estén interrelacionados.

Así pues, para que el Gobierno de una ciudad inteligentehaga un buen uso de las TIC’s, debe llevar a cabo algunas actuaciones como:

La implantación de una administración electrónica que se conoce como “Ciudad Digital” y que ofrece servicios online que benefician a la relación entre ciudadano y Administración como por ejemplo el acceso a información, la realización de trámites o el pago de tasas e impuestos.

La digitalización de la información. La integración de servicios digitales.

Algunas TIC’s concretas que utiliza una ciudad inteligenteson, por ejemplo, portales multiacceso como páginas web o internet móvil, tarjetas inteligentes para acceder a algunos servicios de la ciudad, servicios de atención telefónica o presencial, puntos inalámbricos de conexión WIFI dentro de la ciudad, etc.

5.1.2. Movilidad

La movilidad de una ciudad inteligenteestá relacionada con la sostenibilidad, la seguridad y la eficiencia de los sistemas de transporte e infraestructuras pero también está relacionada


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con la accesibilidad local, nacional e internacional. Dentro del ámbito de la movilidad de una ciudad inteligentecobran mucha importancia los PMUS (Planes de Movilidad Urbana Sostenible). Un PMUS es una agrupación de acciones que tienen la finalidad de implantar maneras de desplazamiento más sostenibles en una ciudad como caminar, utilizar la bicicleta o el transporte público. Estas acciones ayudan tanto al crecimiento económico como al medio ambiente para conseguir una mejor calidad de vida para los ciudadanos.

Al llegar a ser una ciudad inteligentees necesario desarrollar innovaciones en el transporte que a la vez sean sostenibles. Un ejemplo es la utilización de vehículos ecológicos, los vehículos ecológicos son beneficiosos para el medio ambiente, se recargan con energía eléctrica y no lo contaminan de CO2. Otros ejemplos de movilidad sostenible que caracterizan a una ciudad inteligenteson los siguientes: la iniciativa de compartir automóviles privados con otras personas cuyos puntos de partida o destino final son los mismos.

5.1.3. Sostenibilidad

Es la característica que posee una ciudad inteligente la de ser una ciudad atractiva gracias a sus cualidades naturales y medioambientales. Para conseguir esto, una ciudad inteligentedebe tomar medidas correctas de gestión y protección del medio y con ello desarrollar una estrategia basada en las características intrínsecas del territorio potenciando los atractivos medioambientales y reduciendo las debilidades.

Otras medidas que aplican las ciudades inteligentesy que reducen la contaminación de manera indirecta son las iniciativas de e-Administración que sirven para promover la participación de los ciudadanos y que éstos tengan un mejor acceso a la información pública y puedan realizar sin complicaciones los trámites administrativos, así también se colaboraría con la disminución del gasto de papel y, con ello, a la disminución de emisiones.

Es necesario conocer también la situación inicial de una ciudad y las posibilidades reales que tiene para poder disminuir la contaminación. Para conocer esto, una ciudad inteligentedebe disponer de datos como la estructura sectorial empresarial que permita identificar los puntos de alta contaminación, además de datos generales de tipología de transporte disponible, datos reales provenientes de impactos en salud o de efectos negativos en el entorno, también debe conocer las facilidades que posee el entorno y la financiación posible para disminuir el impacto y la contaminación y, por último, modelos de incidencia del tráfico.

Son importantes también, dentro de una ciudad inteligente, las zonas verdes y la buena gestión y ordenación de sus recursos naturales. Los parques y jardines de una ciudad son


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espacios que ayudan al buen desarrollo sostenible ya que influyen en la disminución de la contaminación y mejoran la imagen que tienen los ciudadanos y los turistas de ésta.

5.1.4. Población

En una ciudad inteligentela población es uno de los componentes más importantes ya que es decisivo para que ésta tenga éxito. En primer lugar, la población debe ser participativa, es decir, debe formar parte dentro de los procesos que establece el gobierno de la ciudad como por ejemplo en el desarrollo de la legislación o en el desarrollo de proyectos.

Y en segundo lugar, el gobierno de una ciudad inteligentedebe saber que es necesario contar con la intervención de los ciudadanos porque estos, a nivel individual, tienen más fuerza que el propio gobierno y por ello es imprescindible que colaboren conscientemente y estén bien informados.Por ejemplo, si una ciudad desarrolla un proyecto para que los ciudadanos utilicen de manera más frecuente el transporte público para reducir las emisiones de CO2 pero, sin embargo, la población no es participativa y no colabora, el proyecto no puede tener éxito. Así pues, para prosperar es necesario que todos los agentes de una ciudad tengan los mismos objetivos e intereses.

Figura 6. Población

Algunas ciudades inteligentesya han desarrollado estrategias para fomentar la participación de la ciudadanía creando sitios web y utilizando redes sociales con el fin de que los ciudadanos puedan participar fácilmente en encuestas o votaciones y de que haya una interconexión entre población y gobierno. Así, la población puede sentirse involucrada en las decisiones del gobierno y éste también consigue más transparencia y credibilidad.

5.1.5. Economía

El último componente de una ciudad inteligente está relacionada con la economía. Es importante para este modelo de ciudad desarrollar una economía sostenible que sea competitiva y mejore la calidad de vida pues, cuanto menor sea el gasto en gasolina mejor será la gestión del tráfico de la ciudad o, cuanto mejor sea la calidad del aire menor será el gasto en sanidad.


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Además, la buena organización urbana de una ciudad inteligente atrae inversiones y crea empleo sostenible como por ejemplo en el sector energético o en el sector de las TIC’s. Cada vez son más las empresas que buscan invertir en ciudades inteligentes y que las convierten en más competentes y con mayores posibilidades.

A todos estos aspectos económicos se une, especialmente, el sector del turismo el cual influye en el buen desarrollo de una ciudad inteligente. Los turistas que visitan una ciudad no solo buscan que ésta posea bienes patrimoniales u ocio entre otras muchas cosas sino que también valoran la eficiencia del sistema de movilidad y transporte o el buen estado del entorno medioambiental. Por ello, todo el conjunto de características de una ciudad inteligente resulta positivo para la imagen de la ciudad y atrae un mayor número de visitas, lo que también favorece a la economía.

Pero, sin embargo, existen aspectos negativos que dificultan la aplicación de una economía sostenible en una ciudad como por ejemplo el alto coste inicial o la falta de entendimiento sobre la eficiencia energética por parte de las empresas del sector energético. Así pues, las ciudades que quieran llegar a ser ciudades inteligentes deben esforzarse para que esto no suponga un impedimento.

Figura 7. Economía

6. Tipos de sensores de una Ciudad InteligenteLas Redes de Sensores Inalámbricos (Wireless Sensor Networks, WSNs) son una importante tecnología para la vigilancia a gran escala en las ciudades inteligentes, proporcionando mediciones de los sensores a alta resolución temporal y espacial. El desarrollo de WSNs fue inspirado por aplicaciones militares, especialmente en la vigilancia de las zonas de conflicto. Las redes de sensores inalámbricos (WSN) se componen de pequeños nodos de sensores equipados con interfaces de radio y están distribuidas sobre una región geográfica. La tarea de cada sensor es realizar mediciones y a enviar datos a un nodo coordinador.

No sería posible realizar estos trabajos sin las tecnologías de redes de sensores inalámbricos. Se han realizado varios trabajos en diferentes áreas o sectores como: monitorización de volcanes activos, vigilancia del medio ambiente, vigilancia de la salud estructural, agricultura de precisión, atención de la salud, el transporte, o la supervisión de


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la actividad humana entre otros. A continuación, describiremos algunas de estas aplicaciones en detalle.

6.1.1. El monitoreo de volcán activo

Las redes de sensores inalámbricos pueden ayudar en gran medida a la comunidad geofísica. Los científicos de la Universidad de Harvard en colaboración con la Universidad de North Carolina, la Universidad de New Hampshire, y el Instituto Geofísico de Ecuador, fueron los primeros que innovaron con el estudio sobre los volcanes activos. Para ello implementaron redes de sensores inalámbricos para recoger la actividad sísmica y las señales acústicas de baja frecuencia. Desplegaron una pequeña red de sensores inalámbricos en el Volcán Tungurahua del centro Ecuador como una prueba durante tres días. La arquitectura de la red estaba formada por 16 nodos, equipados con micrófonos para recoger los datos en tiempo real del volcán en erupción. La arquitectura de la red del sensor de monitorización del volcán activo Consta de 16 nodos de sensores, cada uno con un micrófono y sismómetro, para recoger de datos sísmicos y acústicos sobre actividad volcánica.

Figura 8. Resultados de los datos recogidos de 16 nodos sensoriales

6.1.2. El Cuidado de la salud

En los últimos años se ha propuesto una amplia gama de aplicaciones de cuidado de la salud basadas en redes de sensores inalámbricos. Por ejemplo, las WSN se han utilizado para monitorizar pacientes con epilepsia, problemas cardíacos y las personas de edad avanzada. A continuación se dan un resumen los sensores inalámbricos utilizados por las ciudades inteligentes para la vigilancia de la salud:

Sensores de saturación de oxígeno: miden el porcentaje de hemoglobina, saturado con el oxígeno y la frecuencia cardíaca.


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Sensores de presión arterial. Electromyogram (EMG): para medir las actividades musculares. Sensores de temperatura - tanto para la temperatura corporal y la temperatura de la

piel. Sensores de respiración. Sensores de flujo de sangre. Sensor de nivel de oxígeno en la sangre: para medir el esfuerzo cardiovascular.

6.1.3. Agricultura de precision

La agricultura de precisión es un método de gestión agrícola que permite a los agricultores a producir de manera más eficiente. La agricultura de precisión se basa en los Sistemas de Información Geográfica: GPS, radar, imágenes aéreas, etc. Un gran número de tecnologías se han desarrollado en los últimos años para facilitar y automatizar la agricultura de precisión. Algunos de estos son:

Monitores de Rendimiento.- Se trata de dispositivos que utilizan, entre otras cosas, los sensores de flujo de masa, los sensores de la humedad, y un receptor GPS para supervisar el rendimiento instantáneo basado en el tiempo y la distancia.

Mapeo de Salinidad.- Esto se utiliza para asignar campos que se ven afectados por la salinidad. mapeo salinidad que es valioso en la interpretación de mapas de rendimiento y mapas de malezas, así como el seguimiento del cambio en salinidad en el tiempo.

6.1.4. Tipos de sensores

La elección de un sensor para una aplicación depende de la propiedad física que debe ser controlada, por ejemplo, la temperatura, la presión, la luz o la humedad. La Tabla resume algunas propiedades físicas comunes, incluyendo ejemplos de detección tecnologías que se utilizan para capturarlos. Con estos sensores podemos construir numerosos dispositivos y máquinas, proporcionando un tremendo beneficio social.

Tabla 1.

Tipos de sensores


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6.1.5. Sensores acústicos

En realidad, un sensor de acústico, no es más que un sensor de presión que convierte las ondas de presión de aire (las ondas sonoras) en señales eléctricas de tipo analógica; es decir, un micrófono. Existen muchos tipos de micrófonos según el mecanismo físico que utilizan para realizar esa conversión: los de tipo “inductivo” (también llamado “dinámicos”), los “de condensador”, los piezoeléctricos, etc. Dependiendo del tipo, unos tendrán una mejor respuesta a un rango determinado de frecuencias de sonido que otros. En base a varios estudios experimentales, la relación entre la exposición del ruido nocturno y efectos la salud se pueden resumir de la siguiente manera:

• Hasta 30 dB. Aunque las sensibilidades y las circunstancias individuales pueden diferir, parece que hasta este nivel no se observan efectos biológicos importantes.

• De 30 dB a 40 dB. Una serie de efectos sobre el sueño se observan desde este rango: movimientos corporales, despertar, molestias, etc. La intensidad del efecto depende de la naturaleza de la fuente y el número de eventos. Los grupos más vulnerables son los niños, los enfermos crónicos, etc.

• De 40 dB a 55 dB. Se observan efectos de salud perjudiciales entre la población expuesta. Muchas personas tienen que adaptar sus vidas para hacer frente al ruido por la noche. Los grupos vulnerables están más severamente afectados.

• Por encima de 55 dB. La situación se considera cada vez más peligrosa para la salud pública. Suceden efectos adversos para la salud con frecuencia, como la perturbación del sueño. Además, hay pruebas de que el riesgo de enfermedades cardiovasculares aumenta. En resumen, medir el nivel de ruido es importante, puede contribuir a convertir las ciudades y edificios en entornos inteligentes, ayudando a ahorrar energía y protegiendo a las personas, mejorando así el bienestar de los usuarios finales.

6.1.6. Sensores de Temperatura6.1.7. TermistoresLos termistores, aunque no son lineales son muchas más sensibles, compuestas de unas mezclas sintetizadas de óxidos metálicos, el termistor es esencialmente un semiconductor que se comporta como un "resistor térmico". Se pueden encontrar en el mercado con la denominación NTC (Coeficiente de temperatura negativo).En algunos casos, la resistencia de un termistor a la temperatura ambiente puede disminuir en hasta 6% por cada 1ºC de aumento de temperatura; esta elevada sensibilidad a variaciones de temperatura hace que el termistor resulte muy adecuado para mediciones precisas de temperatura, utilizándoselo ampliamente para aplicaciones de control y compensación en el rango de 150ºC a


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450ºC.Los termistores sirven para la medición o detección de temperatura tanto en gases, como en líquidos o sólidos.

6.1.8. TermoparesSon los sensores de temperatura eléctricos más utilizados en la industria. Un termopar se hace con dos alambres de distinto material unidos en un extremo, al aplicar temperatura en la unión de los metales se genera un voltaje muy pequeño, del orden de las milis volts el cual aumenta con la temperatura.Estos dispositivos suelen ir encapsulados en vainas, para protegerlos de las condiciones extremas en ocasiones del proceso industrial que tratan de ayudar a controlar, por ejemplo suele utilizarse acero inoxidable para la vaina, de manera que en un extremo está la unión y en el otro el terminal eléctrico de los cables, protegido adentro de unaCaja redonda de aluminio (cabezal).

6.1.9. Sensores de PresiónSe llama sensor al instrumento que produce una señal, usualmente eléctrica (anteriormente se utilizaban señales hidráulicas).

6.1.10. ManómetrosMide diferencia de presión entre el fluido y la presión atmosférica.Contiene mercurio, agua, aceite, entre otros.

Es preciso en el rango de medición. Ventaja: Versatilidad. Desventajas: Longitud de tubo necesaria para medir presiones altas.

6.1.11. BarómetrosSe usa en la calibración de altímetros y estaciones meteorológicas.

Se requiere aplicar una corrección por altura.

6.1.12. Sensores de HumedadHigrometría o Psicrometría:Se refiere al estudio y medición de la cantidad de agua presente en una mezcla de sustancias, ya sea sólida o gaseosa (generalmente el aire).Higrómetro o Psicrómetro:Dispositivo capaz de medir la humedad.Saturación de un gas:Se dice que un gas se encuentra saturado, cuando éste no es capaz de soportar más vapor de agua a una temperatura y presión absoluta dada. Cuando el gas está en saturación, la cantidad de agua que se evapora es igual a la cantidad de agua que se condensa.

6.1.13. Humedad de la tierraSe trata de utilizar la conductividad de la muestra (tierra), la cual va a ser mayor mientras más sea la cantidad de agua presente en ella. Se introducen dos electrodos separados por cierta distancia, para luego ser sometidos a una diferencia de potencial constante.


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6.1.14. CapacitivosSon quizás los más difundidos en la industria y meteorología, pues son de fácil producción, bajos costos, y alta fidelidad.Una molécula de agua está compuesta por 2 átomos de hidrogeno y 1 de oxígeno.Los átomos de hidrogeno se encuentran unidos al oxígeno a través de un enlace covalente, que se produce al compartir un electrón, sin embargo, lo anterior ocurre en forma desequilibrada geométricamente hablando. Lo cual se traduce en que una molécula de agua tenga una disposición neta de sus cargas, similar a las de un dipolo eléctrico.

6.1.15. Arquitectura de un nodo de sensores

Un nodo sensor normalmente consta de cinco partes principales a continuación: Uno o más sensores recogen datos del medio ambiente. La unidad central, en la forma de un microprocesador que gestiona las tareas. Un transceptor (incluido en el módulo de comunicación) se comunica con el medio

ambiente. Una Memoria, que se utiliza para almacenar datos temporales o datos generados

durante el procesamiento. La Batería, que proporciona la energía suficiente al resto de elementos.

Para aumentar la vida de la batería la eficiencia energética en todas las partes de la red es crucial. Debido a esta necesidad, las tareas de procesamiento de datos a menudo se propagan por la red, es decir, los nodos cooperan en la transmisión de datos a los nodos sumideros.

Figura9. Arquitectura de nodo de sensores

6.1.16. Tecnología ZigBee

La comunicación inalámbrica permite que dos o más dispositivos se comuniquen sin cables que los unan; ZigBee es un conjunto de protocolos de alto nivel de comunicación


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inalámbrica para su utilización con radiodifusión digital de bajo consumo basada en estándares de IEEE.El objetivo de esta tecnología no es obtener velocidades muy altas, ya que solo puede alcanzar una tasa de 20 a 250Kbps en un rango de 10 a 75 metros, sino que es obtener sensores cuyos transceptores tengan un muy bajo consumo energético.Entre las aplicaciones que puede tener están:

Domótica. Automatización industrial. Reconocimiento remoto. Juguetes interactivos.

Figura 10. TecnologíaZigBee

6.1.17. Bandas de Operación

ZigBee opera en las bandas libres de 2.4Ghz, 858Mhz para Europa y 915Mhz para Estados Unidos. En la siguiente figura se puede ver el espectro de ocupación en las bandas del protocolo 802 (incluyendo ZigBee).

Figura 11. Bandas y protocolos ZigBee


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6.1.18. Topología de la Red ZigBee

La red ZigBee básicamente es compatible con tres topologías: estrella, árbol y mesh; cada topología depende de la situación de los dispositivos (coordinador, router y los dispositivos finales).

Topología en estrella.-En la topología en estrella el coordinador está rodeado de dispositivos, esta topología es configurable fácilmente y puede soportar hasta 6000 dispositivos; solo en caso que el coordinador tenga falla técnica la red se cae por completo.

Figura12. Topología Estrella

Topología en árbol.- En la topología de árbol el coordinador se encuentra en la raíz de la red; solamente los routers y coordinador pueden actuar como nodos padre y varios dispositivos finales se pueden conectar a los routers como nodos hijo.

Figura 13. TopologíaÁrbol

Topología mesh.- Esta es la topología más flexible y fiable porque hay varios caminos posibles para que un mensaje llegue al destino.


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Figura14. Topología Mesh

7. Ciudades Inteligentes en Bolivia7.1.1. La Nueva Santa Cruz

La Nueva Santa Cruz (Ciudad Inteligente). Así se llama un gigantesco proyecto que edificará una ciudad desde cero y que se convertirá en la primera urbe planificada del país. Toda la obra ocupará un área de 6.000 hectáreas en los municipios de Warnes, Cotoca y Santa Cruz; su capacidad favorecerá a 100 mil familias, establecimiento de 10 mil empresas y una estimación de 350 mil habitantes.

Una ciudad agradable, saludable y espaciosa. Una ciudad recreacional y ecológica. Una ciudad avanzada, moderna e inteligente. Una ciudad múltiple y dinámica. Una ciudad segura y confortable.

7.1.2. Ciudad de La Paz

En cierta medida se está realizando proyectos como por ejemplo: MI TELEFERICO el cual cuenta en la actualidad con 8 líneas que se interconectan para una transitabilidad rápida y eficaz de los pasajeros; aún está en fase de ejecución de otras líneas que completaran la denominada RIM (Red de integración Metropolitana).


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Figura 15. Líneas MI TELEFERICO

8. Bibliografía[1] http://www.revistamasseguridad.com.mx/2018/01/29/una-ciudad-inteligente-solucion-problemas-ambientales-seguridad-la-cdmx/

[2] https://www.webconsultas.com/belleza-y-bienestar/medioambiente/smart-city-o-ciudad-inteligente

[3] http://www.energiabolivia.com/index.php?option=com_content&vie1127&Itemid

[4] http://www.teorema.com.mx/desarrollourbano/ciudad-inteligente-salida-problemas-ambientales-seguridad-cdmx/

[5] https://www.esmartcity.es/comunicaciones/ciudades-inteligentes-sostenibles-indicadores-ambientales

[6] https://www.esmartcity.es/comunicaciones/sistema-gestion-energetico-ambiental-inteligente-consecucion-areas-optimizadas-energeticamente-smart-cities

[7] https://www.ciudades-creativas.com/proceedings/6ccc/proceedings-6ccc_007.pdf

[8] https://www.esmartcity.es/comunicaciones/sostenibilidad-ciudades-inteligentes-basada-integracion-inteligente-infraestructura-generacion-energia-movilidad-edificios

[9] https://www.interoute.es/operadores/ancho-de-banda-infraestructura

[10] https://eventosti.net/blog/2017/07/25/ciudades-inteligentes-futuro-grandes-urbes/

[11] https://blogs.iadb.org/ciudadessostenibles/2015/03/03/infraestructura-sostenible/

[12] https://www.esmartcity.es/comunicaciones/gestion-centralizada-infraestructuras-ciudades-inteligentes

[13] https://unctad.org/meetings/es/SessionalDocuments/ecn162016d2_es.pdf

[14] https://www.biko2.com/ubicomp/la-computacion-ubicua-y-por-que-nos-interesa/

[15] https://hipertextual.com/archivo/2014/10/internet-cosas/

[16] https://www.ecologiaverde.com/ciudades-inteligentes-en-el-mundo-ejemplos-1139.html

[17] https://eprints.ucm.es/34796/1/Memoria_Final_TFM_Jose_Teixeira.pdf


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