El final de Juego de Tronos nos ha dejado a muchos un vacío existencial y un duelo sin precedentes. Precisamente cuando entrábamos en la fase de aceptación, una nueva serie de los creadores de ‘El muro’, ‘Tensión con Corea del Norte’ y ‘La crisis de Venezuela’ llega a nuestras pantallas: ‘Game of Trump’.
El reciente veto de la administración Trump, la suspensión inmediata impuesta a la compañía Huawei y las reacciones de las compañías Google (EEUU), ARM (UK), Vodafone (UK) Panasonic (Japón) y Toshiba (Japón), generan muchas dudas sobre qué es lo que está pasando en el mundo de la tecnología debido a la dimensión geopolítica que está adquiriendo este campo. Y ahora nos preguntamos: ¿cómo nos puede afectar a corto y a medio plazo como ciudadanos españoles y de la Unión Europea?
En este sentido, desde el Área de Salud y Bienestar de CARTIF tratamos de reflexionar y examinar los alcances de esta nueva entrega de la serie Game of Trump y analizar las implicaciones que pueden tener estas tecnologías en los servicios socio-sanitarios y los efectos de esta nueva guerra en nuestra calidad de vida.
Temporada I: Los teléfonos móviles de Huawei y Google
Cuando pensamos en mejorar la calidad de vida de las personas con algún nuevo desarrollo tecnológico, siempre se tiene en cuenta que las personas buscan recibir servicios in situ, sin la necesidad de acudir físicamente a un sitio concreto. Por eso creemos que es indiscutible que el presente y el futuro de los servicios tecnológicos que recibimos pasan por la movilidad. En esto Huawei es uno de los actores más importantes, siendo el segundo fabricante de teléfonos del mundo en términos de ventas y popularidad entre un público que alaba especialmente la duración de sus baterías y la calidad de sus cámaras.
Los propietarios de los móviles de la compañía, que se cuentan por millones, se encuentran desconcertados tras la noticia de que Google ha roto relaciones con Huawei, dejando de proporcionar su software a la compañía china, que utiliza el sistema operativo Android de Google. Como resultado, la decisión de Google despoja a Huawei de la interfaz de usuario y de aplicaciones tan utilizadas como Google Play, Google Maps y Google Mail, entre otras.
Temporada II: La supremacía por el dominio del 5G
En este punto, los analistas indican que la batalla de los móviles, aunque es muy importante desde el punto de vista económico y comercial, no es el punto más significativo de la confrontación. Lo que está en juego es la supremacía en la tecnología 5G y en esto Europa tiene algo que decir (1) (2). Porque a pesar de que el líder en 5G es Huawei, hay dos compañías pertenecientes a países miembros de la comunidad europea, que están en segundo y cuarto lugar por sus aportes a la tecnología 5G, Ericcson y Nokia, mientras que la primera compañía de EEUU está en el quinto puesto. Parece ser que esta es la razón de la aparente pataleta que todos estiman que se terminará resolviendo con una negociación, porque el futuro es imparable. La administración Trump parece que preferiría frenar el despliegue de 5G a depender de las tecnologías chinas y europeas. Mientras tanto, los que creen en conspiraciones piensan que solo están presionando para tener acceso a las claves y así poder espiarnos.
Se estima que Huawei tendría en un futuro hasta el 30-35% de los estándares globales de 5G y detrás de estos estándares nos encontramos con las especificaciones internacionales diseñadas para impulsar la interoperabilidad de la tecnología. Pero, ¿qué es esto del 5G y la interoperabilidad? Y, sobre todo, ¿qué aplicaciones puede tener esto en el ámbito sanitario?
Temporada III: ¿Que es el 5G y como nos afecta?
El futuro se nos “promete” de color de rosa en el ámbito socio-sanitario gracias a la relación entre 5G y la interoperabilidad. Para esto tenemos que hablar de varias líneas de desarrollo tecnológico en las que estamos trabajando en CARTIF. Un ejemplo es el ‘internet de las cosas’ (IoT, por sus siglas en inglés), que no es otra cosa que una red de objetos físicos, máquinas, personas y otros dispositivos que permiten conectividad y comunicaciones para intercambiar datos por aplicaciones y servicios inteligentes. Estos dispositivos están compuestos por teléfonos inteligentes, tabletas, productos electrónicos de consumo, vehículos, robots sociales, robots de compañía y sensores que permiten que se controlen de forma remota a través de la infraestructura de red existente, creando oportunidades para la integración directa entre lo físico y los mundos digitales, lo que mejora la eficiencia, la precisión y los beneficios económicos.
La tecnología 5G es una tecnología diseñada para optimizar y mejorar las velocidades de conexión a internet, reduciendo considerablemente el tiempo de respuesta de la red y, por tanto, capaz de generar un abanico de oportunidades en todos los sectores digitales.
Tecnologías como móviles, Wi-Fi y Bluetooth habilitarán las comunicaciones de IoT a través de casos de uso y el 5G es la red que conectará estas cosas. Los dispositivos de IoT van a tener diferentes capacidades y demandas de datos y la red 5G será necesaria para poder dar soporte a todos. Con el ‘internet de las cosas’, vamos a ver servicios que solo necesitan una pequeña cantidad de datos y una larga duración de la batería, así como dispositivos que requieren altas velocidades y conectividad confiable. (1) (2)
Igualmente, desde nuestro escepticismo científico con respecto a la tecnología, es necesario remarcar que, como suele ser lo común en nuestras vidas, no todo es de color de rosa y somos conscientes de que va a haber aspectos a tener en cuenta para desarrollar una tecnología humanizada pensada solamente para mejorar considerablemente la calidad de vida de las personas. Por ejemplo, el aumento de velocidad y volumen de información implican mayores potencias a frecuencias más altas, y las consecuencias de la bio-compatibilidad de estas nuevas emisiones electromagnéticas es un campo de estudio a tener muy en cuenta. Por otro lado, está el aspecto, no menos importante, de la intimidad de los datos. Actualmente, gracias al Big Data y a la IA hay muchas compañías que tienen más información de los determinantes de nuestra salud que los sistemas socio-sanitarios a los que acudimos (y todos sabemos que el ámbito de los datos ‘es oscuro y alberga horrores’). Algunos piensan que este es el verdadero Trono del Hierro, y hay intereses para que, así como algunos nos ‘clusterizan’ como potenciales consumidores, nos quieren ‘clusterizar’ para manipularnos.
Temporada final IV: Hacer de la necesidad una virtud
El sistema socio-sanitario está en un estado crítico desde el punto de vista de la sostenibilidad, dado el envejecimiento de la población y los recortes en los presupuestos. Para hacer sostenible al sistema en su conjunto es necesario optimizar el binomio formado por los recursos necesarios y los servicios disponibles. Creemos que esto solamente se puede resolver por un uso adecuado, inteligente y centrado en la persona de la tecnología.
A nivel internacional, el envejecimiento de la población está afectando a todas las regiones y países del mundo que han alcanzado cierto nivel de desarrollo. No cabe duda que la prolongación de la vida es uno de los principales logros de nuestra sociedad, si bien es cierto, este logro también plantea retos importantes y oportunidades para nuestra economía, sistema sanitario y de protección social.
En España el envejecimiento demográfico es muy marcado y esto se evidencia especialmente en las regiones de mayor extensión, caracterizadas por una población rural en las que los jóvenes suelen emigrar a las ciudades. En estas zonas, el proveer servicios socio-sanitarios es más costoso y difícil por la falta de recursos. El compromiso social ha permitido transformar esta situación desfavorable en una virtud. Por ello, el sistema socio-sanitario de España puede ser considerado como uno de los mejores a nivel mundial, debido a los buenos resultados que presenta, combinando altos niveles de eficiencia y calidad con un coste comparativamente reducido.
En este aspecto, Castilla y León, según el Dictamen del Observatorio Estatal para la Dependencia realizado por la Asociación Nacional de directores y gerentes de Servicios Sociales correspondiente a la gestión del año 2018, es reconocida nuevamente (por duodécimo año consecutivo) como la comunidad autónoma que mejor está gestionando la Dependencia en España, volviendo a otorgar a Castilla y León un sobresaliente en su gestión de la aplicación de la Ley de Dependencia con un 9,3 sobre 10. La puntuación media de las comunidades españolas se sitúa en 5,04 puntos. Hablamos, por tanto, de un éxito sin precedentes.
El ecosistema de nuestra región está plasmado en los Clúster SIVI y BIOTECYL, formados por un gran número de organizaciones, tanto del ámbito público como del privado: sistemas sanitarios, agencias sociales públicas, asociaciones de pacientes, colectivos que brindan servicios, empresas de servicios, geriátricos, Universidades y Centros Tecnológicos, que vertebran el desarrollo y brindan los servicios para que podamos desarrollar nuestras vidas y las de nuestros seres queridos de una manera confortable teniendo en cuenta los parámetros de calidad, eficiencia e independencia.
Por todo esto, tenemos que ser conscientes de nuestra responsabilidad y, desde esta visión privilegiada, aprovechar las nuevas oportunidades para realizar una investigación científica y un desarrollo tecnológico humanizado con el único objetivo de mejorar la calidad de vida de las personas. En CARTIF creemos que ese es el punto de encuentro yallí estaremos aportando nuestra experiencia.
En la primera parte de este post, ya describimos la importancia social y económica que tiene la conservación del patrimonio construido, y prometimos que entraríamos en más profundidad a describir los tres principales aspectos que deben vigilarse (en el argot técnico decimos “monitorizarse”) para garantizar esa conservación:
La temperatura y la humedad relativas
La iluminación (luz natural y artificial).
Los contaminantes.
Como lo prometido es deuda, en este post nos vamos a centrar en el primer punto, que nos hace vérnoslas con los más “malos” del lugar. La humedad relativa y la temperatura son muy dañinos en los efectos que pueden causar en los materiales de que están hechos los edificios históricos. Echando mano de la Física, la humedad relativa es un indicador muy útil sobre el contenido de vapor de agua en el aire, y, a su vez, la temperatura indica el nivel de energía cinética (movimiento, para entendernos) de las moléculas de ese aire.
Ambos parámetros varían en función de las condiciones meteorológicas locales, de las acciones del hombre en el medio y de las condiciones de conservación de los edificios históricos. Esto significa que vamos a tener una atmósfera que envuelve a esos inmuebles con una cantidad mayor o menor de vapor de agua a una temperatura determinada, influenciando definitivamente en la estabilidad físico-química de los materiales de que están construidos, o incluso, de que se componen los objetos que atesoran.
En este sentido, no es desdeñable el efecto que causamos las personas, tanto por nuestros cada vez más exigentes requerimientos de confort, como por el número de visitantes. Podemos influir en la humedad relativa y la temperatura de tal forma que se alcancen valores inadecuados. Los efectos de las personas se suman a los del clima local (más o menos húmedo o cálido), a los del lugar (estanqueidad y capacidad de ventilación), a los derivados de la proximidad de fuentes de calor (calefacciones, superficies de vidrio soleadas y sistemas de iluminación artificial antiguos) y de la proximidad de fuentes de frío (muros exteriores o sistemas de aire acondicionado), y también a fuentes de humedad (goteras, fugas e inundaciones).
El factor principal a controlar por el riesgo de deterioro directo que puede originar es la humedad. La cantidad de vapor de agua del aire da lugar a cambios dimensionales como la conocida dilatación y contracción de maderas, que puede desencadenar fracturas y grietas cuando se dan fuertes fluctuaciones. Además, los valores extremos de humedad relativa provocan el reblandecimiento o la desecación de materiales orgánicos como los adhesivos y aglutinantes. Pero también afecta a la estabilidad de materiales inorgánicos, como metales, acelerando los procesos de corrosión, sobre todo en presencia de sales. En condiciones de mala ventilación y suciedad, la alta humedad relativa originará la proliferación de seres vivos causantes de biodeterioro (desde microrganismos hasta roedores… ¡un asco!), e incluso problemas para nuestra salud como vemos en la imagen.
Por su parte la temperatura acelera las reacciones químicas y favorece la actividad biológica. Contribuye al reblandecimiento de ceras y adhesivos y a la pérdida de adherencia entre distintos materiales, como los esmaltes.
Quizá leer todo esto provoque un poco de desazón (y hasta picores…) Entonces, ¿qué podemos hacer para que estos efectos adversos no ocurran? La respuesta es tan sencilla como razonable: evitar los niveles demasiado altos o demasiados bajos de temperatura y humedad relativa, garantizando la mayor estabilidad posible.
Siguiendo las indicaciones del IPCE (Instituto de Patrimonio Cultural de España, dependiente del Ministerio de Cultura) que dispone el Plan Nacional de Conservación Preventiva (PNCP), para la evaluación de riesgos derivados de los factores microclimáticos de que venimos hablando deben vigilarse tres aspectos:
Los niveles extremos de humedad relativa y temperatura del aire.
La magnitud y velocidad de las fluctuaciones de humedad relativa y temperatura del aire.
La proximidad de focos de humedad y de fuentes de emisión de calor y frío.
Toda una gama de sensores está disponible en el mercado para monitorizar la temperatura y la humedad, bien de forma continua, bien de forma puntual (ver imagen). Eso sí, hace falta saber tratar, interpretar e integrar convenientemente los datos que proporcionan.
Lo que no es tan frecuente es usar métodos alternativos para evaluar los efectos de la humedad sobre los materiales del patrimonio construido. Incluso antes de que aparezcan y sea peor el remedio que la enfermedad. CARTIF es pionero en la utilización de escáneres láser para hacer esa evaluación.
Un reciente artículo publicado en la prestigiosa revista Studies in Conservation y los desarrollos que viene realizando para el proyecto de investigación Europeo INCEPTION muestran que a la vez que se documenta en 3D un edificio histórico, se puede saber el nivel de humedad presente en un tipo de material concreto. Todo un 2×1 a tener en cuenta en los tiempos que corren de gasto mínimo en conservación. El claustro de la Catedral de Ciudad Rodrigo (Salamanca) ha sido el lugar para los ensayos.
Iniciativas públicas como ‘Industria Conectada 4.0’ están articulando medidas que permitan al tejido industrial beneficiarse del uso intensivo de las TICs en todos los ámbitos de su actividad. Estas iniciativas están ligadas al término Industria 4.0, que hace referencia al reto de llevar a cabo la 4ª Revolución Industrial a través de la transformación del sector industrial mediante la incorporación de tecnologías habilitadoras: impresión 3D, robotización, sensores y sistemas embebidos, realidad aumentada, visión artificial, mantenimiento predictivo, ciberseguridad, trazabilidad, big data, etc.
El sector de la construcción, como el industrial, está inmerso en una profunda metamorfosis ante la irrupción de estas nuevas tecnologías. La crisis económica ha sido muy intensa en este mercado. Como estrategia para su recuperación debe afrontar su particular revolución, aprovechando al máximo las oportunidades que ofrecen las tecnologías habilitadoras. De ahí surge el concepto ‘Construcción 4.0’, que hace referencia a la necesidad de digitalizar la construcción mediante la incorporación de tecnologías habilitadoras adaptadas a sus particularidades.
En el sector de la construcción (como en el industrial) es la primera vez que una revolución se construye “a priori”, lo que nos da la oportunidad tanto a empresas como a centros de investigación, de participar activamente en el futuro.
En CARTIF trabajamos en esa línea a través de proyectos que aplican estas tecnologías. En el caso del BIM, (Building Information Modeling) que propone gestionar el ciclo completo de los proyectos a través de una maqueta digital 3D, desarrollamos mejoras para incluir a todos los actores de la cadena de valor.
En cuanto a la impresión 3D, metodología que permite construir los objetos capa por capa, consiguiendo piezas singulares o con geometrías complejas, CARTIF aplica tecnologías para la impresión directa sobre superficies verticales para la rehabilitación de fachadas.
Si hablamos de robotización, además de crear robots específicos para ciertas tareas, se adaptan máquinas existentes aumentando su autonomía y la seguridad de los operarios. En esta línea, colaboramos en desarrollar tecnologías de monitorización y navegación para el guiado automático de maquinaria y para detectar situaciones de riesgo entre maquinaria y operarios.
Con todas estas innovaciones, el futuro de la construcción se presenta prometedor, siempre que se tenga en cuenta la investigación como base imprescindible para su crecimiento.
En la Unión Europea un 40% del total de la energía final se consume en los edificios residenciales y del sector terciario. Es por ello que desde Europa se han creado diferentes directivas para que los Estados Miembros diseñen estrategias a largo plazo con el objetivo de fomentar la renovación de edificios residenciales y comerciales aplicando criterios de eficiencia energética. Para poder definir estrategias eficientes, éstas deben ser establecidas de una forma holística, pensando más allá de edificios aislados: en términos de distritos y también de ciudades. Debido a esto son cuantiosos los proyectos de investigación que indagan en la mejor manera de realizar esta rehabilitación para obtener los resultados deseados.
Sin embargo, la definición de una estrategia de rehabilitación para un barrio o una ciudad no es trivial y existen numerosos factores que deben ser analizados antes de llevar a cabo la intervención. Aunque los objetivos a conseguir suelen ser claros (reducción en el consumo de energía, reducción en la emisión de gases contaminantes, introducción de energías renovables…) el camino para la consecución de esos objetivos es variable y distintas medidas pueden ser aplicadas en un mismo escenario con diferente grado de éxito. El análisis de las medidas más eficientes en términos de coste-beneficio necesita de una cantidad considerable de información sobre la zona a considerar y de la realización de una serie de cálculos complejos que nos permiten obtener unos indicadores asociados a las distintas posibles intervenciones a realizar.
Es en este punto donde el uso de tecnologías TIC aporta un valor añadido: realizando los cálculos a través de herramientas de simulación (tanto energética como de cálculo de costes y aspectos ambientales entre otros). Los análisis de los posibles escenarios resultan más precisos y además se automatizan procesos que de forma manual resultarían tediosos y proclives a fallos. Sin embargo, aunque existen distintas herramientas para realizar las simulaciones, no hay en la actualidad una herramienta que permita un diseño de proyectos de rehabilitación de forma automatizada.
En este sentido, en CARTIF trabajamos en varios proyectos orientados a la creación de este tipo de herramientas para el diseño de proyectos de rehabilitación en ciudades, como el recién iniciado Nature4Cities o el proyecto OptEEmAL en el que se lleva trabajando desde 2015. Ambos están financiados por la Comisión Europea dentro del programa Horizon 2020.
El proyecto Nature4Cities propone el desarrollo de una herramienta para la ayuda al diseño de proyectos de rehabilitación energética en entornos urbanos mediante la aplicación de soluciones basadas en la naturaleza (Nature Based Solutions – NBS), soluciones explicadas por mis compañeros en un post anterior.
Por otra parte, el proyecto OptEEmAL se centra en desarrollar una plataforma de diseño de proyectos de rehabilitación energética a nivel de distrito. Trabajando con los datos de entrada proporcionados por el usuario (BIM, CityGML y otros datos) la plataforma OptEEmAL de forma automática genera y evalúa posibles escenarios de rehabilitación basados en la aplicación de una serie de medidas de conservación de la energía.
Dichas medidas están recogidas en un catálogo de acuerdo a un modelo de datos basado en estándares (como IFC). Las soluciones incluidas en este catálogo son tantode tipo pasivo (mejoras de la envolvente, cambio de ventanas), como de tipo activo (relativas a los sistemas de generación de energía, energías renovables o estrategias de control) y se aplican tanto a nivel de edificio como a nivel de distrito. Estas medidas podrán ser soluciones genéricas con valores establecidos por defecto o soluciones específicas proporcionadas por casas comerciales.
Para la evaluación de los distintos posibles escenarios se analiza una serie de indicadores de rendimiento, que se catalogan en distintas categorías: energéticos, de confort, medioambientales, económicos, sociales y urbanos. Una vez la optimización ha tenido lugar se muestran al usuario las soluciones que ofrecen mejores valores de la evaluación de los indicadores. La plataforma OptEEmAL suministra al usuario información detallada del proyecto de rehabilitación seleccionado, con un alto nivel de precisión.
En CARTIF seguiremos trabajando en esta área de conocimiento con el compromiso de ayudar en la búsqueda de la eficiencia energética y, en definitiva, de mejorar las ciudades y lugares donde vivimos.
En los últimos años, con el abaratamiento de nuevas técnicas instrumentales y el desarrollo de los correspondientes algoritmos computacionales, están apareciendo multitud de trabajos basados en escaneado 3D y fotogrametría tendentes a obtener especificaciones técnicas de sistemas mecánicos o estructurales, las cuales no están disponibles por distintas razones. Aunque en el proceso ingenieril directo lo normal es disponer de los informes técnicos y de los planos del producto previamente a su construcción, la realidad es que las edificaciones antiguas no están documentadas o, si lo están, es bastante habitual que la ejecución de las mismas no se corresponda con lo proyectado. Y aunque así fuera, el paso del tiempo puede haber provocado diferencias en el comportamiento de los materiales por fatiga mecánica o agresiones químicas o haber sufrido daños localizados, asentamientos de los apoyos u otras patologías estructurales comunes.
Con frecuencia, los datos obtenidos se centran en dimensiones geométricas y características superficiales como rugosidad y color. Una de las aplicaciones más claras es la reconstrucción tridimensional de construcciones arquitectónicas, bien de edificación para posibles rehabilitaciones o elaboración de planos informados (BIM) o con fines de archivo del patrimonio histórico o industrial.
Pasarela peatonal estadio balear (Mallorca)
Aun siendo de gran utilidad los datos geométricos adquiridos, en ingeniería estructural no son suficientes y es necesario añadir información sobre las características de los distintos materiales de construcción, las uniones entre los mismos y su posible interacción con los soportes y el terreno.
Afortunadamente, también se están haciendo más accesibles tecnologías que permiten extraer cierta información adicional. En esta entrada se verá cómo mediante sencillos registros de aceleración y algoritmos de identificación y de actualizado computacional, se puede completar la información geométrica y disponer de las especificaciones técnicas necesarias que permitan conocer el comportamiento dinámico de la estructura bajo estudio. Estos procedimientos no requieren ensayos destructivos y, en el supuesto de que estos fueran viables, dichos ensayos no proporcionarían la información buscada a pesar de su mayor coste económico.
En primer lugar, comentar que la captura geométrica realizada, con independencia de su precisión dimensional, hace referencia a un determinado estado de carga sobre la estructura (al menos el debido a las acciones gravitatorias) y corresponde a una determinada temperatura ambiente. Ambas condiciones afectan significativamente en estructuras esbeltas como puentes o torres de tendido eléctrico. Además, en general, estas construcciones experimentan inevitables oscilaciones debidas a acciones ambientales que pueden también afectar a la precisión dimensional registrada.
En segundo lugar es interesante tener en cuenta que en ingeniería estructural y en construcción de obras civiles es usual recurrir a componentes comerciales (perfiles, encofrados, tuberías, farolas) de dimensiones discretas conocidas. Esto habilita la posibilidad de proceder a escalados adaptativos que permiten mejorar la precisión dimensional o su refinamiento local. De esta manera no serían necesarios registros dimensionales exhaustivos y se podría recurrir a sistemas de bajo coste tanto instrumental (cámaras) como de equipos informáticos necesarios para su postprocesado.
Registros de aceleramiento en cuatro puntos
Teniendo en cuenta lo anterior y presuponiendo ciertas habilidades para el modelado computacional en construcciones de este tipo, es posible disponer de un modelo preliminar de la estructura. Sobre este modelo, el método de los elementos finitos permite estimar la deformación incremental debida a ciertas cargas o acciones térmicas y mediante correlaciones adecuadas comenzar a estimar ciertos parámetros internos (densidad efectiva, rigidez, daño, etc.). No obstante la metodología cobra especial importancia cuando se combina la información anterior con datos modales. Para ello lo primero es disponer de los modos propios identificados experimentalmente (mediante análisis modal operacional, post-procesando los registros de aceleración ante cargas ambientales) y posteriormente seleccionar ciertos parámetros del modelo computacional. Ahora se trata de ajustar el valor de dichos parámetros (mediante rutinas de optimización y en función de la sensibilidad de cada parámetro y su rango de valores admisibles) para que casen los modos experimentales con los calculados computacionalmente. En este proceso se deben tener en cuenta no solo las formas modales más representativas sino también sus frecuencias y amortiguamientos modales.
Una vez determinados los valores de dichos parámetros se consigue disponer de un modelo a partir del cual poder no solo generar la correspondiente documentación técnica de la estructura real sino poder estimar su vulnerabilidad ante cargas accidentales, evaluar la vida útil o conocer la efectividad de diversas medidas de conservación, entre otras aplicaciones, entrando en lo que se conoce como re-ingeniería estructural, de cuyas ventajas se podrá hablar próximamente.
