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Desarrollan un enchufe ‘inteligente’ para controlar el consumo de dispositivos eléctricos

Un equipo de investigación de la Universidad de Jaén ha diseñado un dispositivo que monitoriza el funcionamiento de electrodomésticos y otros aparatos conectados a la red al mismo tiempo que mide su gasto energético. Para ello, usa una red de comunicación inalámbrica y bajo coste, con mayor cobertura que Wi-Fi o Bluetooth y más segura frente a ataques informáticos. 


Jaén |
16 de marzo de 2023

Expertos del departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Jaén ha desarrollado un enchufe ‘inteligente’ que monitoriza y controla el consumo y gasto energéticos de diferentes dispositivos eléctricos, como electrodomésticos y aparatos conectados a la red. Para ello, utilizan LoRaWAN, una tecnología de comunicación inalámbrica de largo alcance que permite que estos objetos se conecten a Internet a largas distancias. En concreto, abarca áreas amplias, con una cobertura de hasta 10 kilómetros. Esta característica permite su uso en entornos más pequeños, como hogares, y también en edificios de oficinas, hospitales y hoteles.

Este enchufe, bautizado como Smart Plug for the LoRaWAN (SPLW), tiene unas dimensiones aproximadas de 75 milímetros de largo y 57 milímetros de ancho, es decir, un poco más grandes que las cajas de pared convencionales. Su funcionamiento es inalámbrico, su consumo energético es bajo, al igual que su coste, y garantiza una mayor seguridad contra ataques externos, como hackeos o robo de datos.

Ahorro energético

La principal característica de este enchufe es su bajo consumo energético en comparación con otras tecnologías inalámbricas, como Wi-Fi o Bluetooth. En concreto, reduce hasta 20 veces el gasto energético en la carga y descarga de datos.

enchufe inteligente interior

Interior del enchufe inteligente diseñado por los expertos de la Universidad de Jaén.

Para disponer de datos de consumo de una vivienda u oficina, cada electrodoméstico o dispositivo eléctrico tiene que ir dotado de un enchufe de este tipo. “Su uso permite recibir la medición individual de cada dispositivo conectado. Esto abre un amplio abanico de posibilidades para optimizar el consumo eléctrico del conjunto de la instalación actuando sobre equipos concretos”, explica a la Fundación Descubre el investigador Antonio Cano, uno de los autores de este estudio.

Además, este enchufe inteligente realiza mediciones de consumo al instante. “La computación en la nube pone a disposición de datos al instante y permite la toma de decisiones en tiempo real para mejorar la eficiencia energética de las instalaciones”, argumenta Francisco Sánchez, co-autor de este trabajo.

Como recoge el artículo titulado ‘Smart plug for monitoring and controlling electrical devices with a wireless communication system integrated in a LoRaWAN’ y publicado en la revista Expert Systems With Applications, este enchufe monitoriza parámetros eléctricos como la tensión, la corriente, la potencia y la energía. Todos estos datos se envían en tiempo real a la nube y se pueden consultar y descargar desde una aplicación web o un dispositivo móvil, como un smarthphone o una tablet.

enchufe investigadores UJA

Los investigadores Antonio Cano Ortega y Francisco Sánchez Sutil con un prototipo del enchufe.

Además, se pueden conectar de manera selectiva según las exigencias del usuario. “Su autonomía permite activar el dispositivo que controla en horas en las que el precio de la energía eléctrica es menor, o también simular presencia en el caso que los habitantes no estén en la vivienda. Además, presenta la opción de apagar y encender los dispositivos conectados a los smart plug de determinadas habitaciones a las horas que fijemos previamente”, matiza Cano.

Otra función que presenta este dispositivo es su capacidad para tomar decisiones en base a unas prioridades marcadas. “Si el usuario tiene una tarifa eléctrica contratada y en un momento dado se sobrepasa la potencia contratada, desconecta los equipos conectados por prioridad fijada por el usuario para no superar la potencia contratada”, aclara Sánchez.

De bajo coste y código abierto

A diferencia de otros sistemas, este dispositivo está diseñado con código abierto, es decir, permite programarlo y elegir la ubicación donde se alojarán sus datos, ya sea en la nube, en otro servicio disponible en la red o en un espacio privado. “De esta forma, cada usuario puede configurar el equipo de acuerdo a sus necesidades. Por ejemplo, si el dispositivo se instala en un edificio de oficinas, se puede indicar qué luminarias apagar de un sector concreto a una hora determinada”, apunta Sánchez.

Su bajo coste también diferencia este dispositivo de los existentes actualmente en el mercado. “Es un aparato low cost, que ronda los 45 euros de inversión inicial”, señala Cano.

Pruebas en entornos reales

Con el objetivo de demostrar su rendimiento, los expertos han realizado ensayos y mediciones en diferentes hogares de la ciudad de Jaén y han comprobado su funcionalidad, simplicidad, fiabilidad y costo.

Para ello, midieron el consumo energético de diferentes electrodomésticos habituales en las viviendas, como el microondas, el frigorífico, la placa vitrocerámica y el aparato de aire acondicionado. Comprobaron que, independientemente de la época del año, los dispositivos que más energía consumen son la vitrocerámica y el equipo de aire acondicionado, frente al microondas, cuyo consumo suele ser puntual. “Con esta información podemos controlar el uso de estos aparatos en función del coste de la energía”, plantea Sánchez.

Tras este trabajo, financiado con recursos propios del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Jaén, los expertos han aplicado otros dispositivos con comunicaciones LoRaWAN en luminarias del alumbrado público y además, han diseñado un sistema que calcula su consumo.

El siguiente paso es habilitar este enchufe inteligente para que identifique la franja horaria más económica conectándose a Red Eléctrica de España y con esta información activar o desactivar los dispositivos.

Referencias

Francisco Sánchez Sutil y Antonio Cano Ortega: Smart plug for monitoring and controlling electrical devices with a wireless communication system integrated in a LoRaWAN. Expert Systems With Applications. 2023.

Más información:

#CienciaDirecta, agencia de noticias de ciencia andaluza, financiada por la Consejería de Universidad, Investigación e Innovación de la Junta de Andalucía, con la colaboración de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología-Ministerio de Ciencia e Innovación.

Teléfono: 958 63 71 99. Extensión 205

E-mail: comunicacion@fundaciondescubre.es



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