Desde 1950, el número de personas que viven en ciudades se ha multiplicado casi por seis, hasta superar los 4.000 millones. Se prevé que esa cifra aumente en otros 2.500 millones de aquí a 2050. La ciudad inteligente, junto con la Internet de las cosas (IoT), es una de las tecnologías más prometedoras para abordar la grave presión que este rápido crecimiento demográfico impone a los servicios públicos y la infraestructura de las ciudades.
Una ciudad inteligente utiliza sensores de Internet de las cosas (IoT) en áreas urbanas para recopilar datos y automatizar sistemas como el tráfico, el uso de energía y la gestión de residuos. Al hacerlo, las ciudades inteligentes mejoran la eficiencia de los servicios urbanos, reducen los costos y ofrecen un mayor nivel de vida.
Centro Infra profundiza en las diferentes tecnologías de IoT que son componentes fundamentales de una ciudad inteligente, así como en las aplicaciones innovadoras que resultan. Las ciudades inteligentes utilizan cada vez más tecnologías de IoT para recopilar datos y desarrollar conocimientos para gestionar activos, recursos y servicios de manera más eficiente. Además, este cambio se está acelerando por la combinación de mayores velocidades de datos y capacidades de capacidad de las redes inalámbricas y alámbricas, así como por las aplicaciones emergentes de IoT.
¿Qué es una ciudad inteligente?
Una ciudad inteligente incorpora tecnología avanzada, incluida una amplia red de sensores y dispositivos interconectados, que recopilan información en tiempo real para mejorar la eficiencia de los servicios públicos, al tiempo que ahorran dinero y recursos.
Si bien es difícil determinar dónde se estableció la primera ciudad inteligente del mundo, dado que diferentes personas tienen diferentes definiciones de lo que constituye una ciudad inteligente, Songdo en Corea del Sur – que se encuentra a ~25 millas al suroeste de Seúl – a menudo se cita como uno de los primeros ejemplos de iniciativas de ciudades inteligentes. Hoy en día, más de dos tercios de las ciudades del mundo están invirtiendo en tecnologías de ciudades inteligentes.
Según Grand View Research, el tamaño del mercado global de ciudades inteligentes representó unos ingresos de 1.227 mil millones de dólares en 2022. Además, se prevé que el tamaño del mercado de las ciudades inteligentes aumente a una tasa de crecimiento anual compuesto (CAGR) del 25,8% de 2023 a 2030, alcanzando 6.965 mil millones de dólares de ingresos para 2030.
Iniciativas de ciudades inteligentes
Si bien las ciudades inteligentes pueden aparecer en diferentes formas, se caracterizan principalmente por una o más de las siguientes iniciativas: transporte inteligente, edificios inteligentes, redes y medidores de energía inteligentes, gobernanza inteligente, atención médica inteligente, seguridad pública inteligente y políticas respetuosas con el medio ambiente.
En particular, una ciudad inteligente no es una entidad única. Más bien es una combinación de diferentes soluciones inteligentes integradas para mejorar la calidad de vida en esa ciudad. Normalmente, las ciudades inteligentes se construyen mediante asociaciones entre los sectores público y privado.
Tecnologías de ciudades inteligentes
Las ciudades inteligentes utilizan varias tecnologías habilitadoras para brindar servicios inteligentes a sus ciudadanos. Estas incluyen tecnologías IoT, big data y análisis, computación de borde, centros de datos regionales, redes 5G, computación en la nube, inteligencia artificial](/articulos/data-centers-artificial-intelligence-ai/) y aprendizaje automático (ML), blockchain y robótica.
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Ejemplos de ciudades inteligentes
En todo el mundo hay varias ciudades inteligentes, cada una de las cuales lleva a cabo sus propias iniciativas de ciudad inteligente:
- Singapur: opera una red de sensores y cámaras en toda la ciudad para monitorear el tráfico, el clima y la contaminación.
- Ámsterdam: utiliza un gemelo digital para simular y probar decisiones de planificación urbana antes de implementarlas en el mundo real.
- San Diego: implementó una serie de iniciativas de redes inteligentes, incluido un sistema de alumbrado público inteligente y un sistema para gestionar el flujo de vehículos eléctricos (EV).
Las 10 mejores ciudades inteligentes del mundo
| Ciudad | Puntuación del índice |
| Copenhague | 80,3 |
| Seúl | 74,3 |
| Pekín | 74,0 |
| Ámsterdam | 72,6 |
| Singapur | 70,5 |
| Nueva York | 70,4 |
| Londres | 70,3 |
| Zúrich | 69,7 |
| Sídney | 69,4 |
| Toronto | 69,1 |
Fuente: Statista.
Internet de las cosas (IoT) y la ciudad inteligente
El Internet de las cosas (IoT) se refiere a la red de objetos físicos, como dispositivos, vehículos y edificios, integrados con sensores, software y conectividad, que les permiten recopilar e intercambiar datos. Estos dispositivos conectados pueden comunicarse con otros dispositivos y sistemas, lo que les permite funcionar y compartir datos sin problemas.
Juntos, IoT y la ciudad inteligente se están utilizando para abordar de manera eficiente las crecientes demandas de recursos de tantos residentes que viven, trabajan, conducen e interactúan entre sí. Por ejemplo, se están aplicando iniciativas de IoT y ciudades inteligentes para mejorar la gestión del tráfico, el consumo de energía, la seguridad pública, la atención sanitaria y más.
En todo el mundo, se espera que haya 74.500 millones de dispositivos conectados a IoT para 2025 y 189.500 millones de dólares de gasto en ciudades inteligentes en 2023.
IoT constituye la columna vertebral técnica de todas las ciudades inteligentes del mundo, equipándolas con la inteligencia, la interconexión y los instrumentos necesarios para mejorar los servicios urbanos, optimizar los recursos y reducir costos. Al conectar varios dispositivos, sistemas y personas, IoT puede proporcionar datos e información en tiempo real sobre las operaciones y la infraestructura de la ciudad.
Sin embargo, existen algunos desafíos distintos para hacer realidad la visión de una ciudad inteligente, siendo la seguridad la mayor preocupación en la actualidad. Con este fin, la interconexión de los dispositivos de IoT crea nuevas vulnerabilidades para ataques cibernéticos, violaciones de datos y acceso no autorizado.
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Otra preocupación importante es la escalabilidad de la infraestructura de IoT. A medida que la cantidad de dispositivos de IoT en una ciudad aumenta rápidamente, la cantidad de datos generados también crece rápidamente, lo que ejerce presión sobre los sistemas de IoT existentes.
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Tecnologías IoT para ciudades inteligentes
La base de las ciudades inteligentes se basa en la utilización de dispositivos y redes de Internet de las cosas (IoT). Estos dispositivos, en combinación con soluciones de software, interfaces de usuario y redes de comunicación, permiten y mejoran el funcionamiento y la eficiencia de las ciudades inteligentes.
En última instancia, el objetivo es interconectar las tecnologías de IoT, con datos que fluyan sin problemas entre los dispositivos, para crear una ciudad verdaderamente inteligente que pueda mejorar la calidad de vida. Más específicamente, estas tecnologías de IoT incluyen identificación por radiofrecuencia (RFID), comunicación de campo cercano (NFC), área amplia de baja potencia (LPWA), telecomunicaciones inalámbricas, red de sensores inalámbricos (WSN), DASH7 y direccionamiento.
Identificación por radiofrecuencia (RFID)
Los dispositivos de etiquetado de identificación por radiofrecuencia (RFID) utilizan radiofrecuencias para transferir datos, principalmente para rastrear e identificar objetos y personas. En una ciudad inteligente, rastrear la ubicación y el movimiento de vehículos, equipos e incluso personas puede generar datos importantes que pueden usarse para optimizar el funcionamiento de los sistemas de transporte, las rutas de recolección de residuos y la disponibilidad de estacionamiento.
Además, la tecnología RFID se puede utilizar para mejorar la seguridad y la protección pública en una ciudad al permitir el seguimiento en tiempo real de vehículos e individuos.
Comunicación de campo cercano (NFC)
La comunicación de campo cercano (NFC) es un conjunto de estándares para que los teléfonos inteligentes y otros dispositivos (como lectores de tarjetas de crédito) establezcan comunicación por radio entre sí acercándolos, generalmente dentro de una pulgada (o unos pocos centímetros). En las ciudades inteligentes, NFC se utiliza para comunicaciones bidireccionales de corta distancia, como pagos sin contacto, control de acceso y emisión de billetes electrónicos.
Área amplia de bajo consumo (LPWA)
El área amplia de baja potencia (LPWA), en el espectro con licencia, es una solución óptima para aplicaciones de IoT que requieren comunicación de bajo consumo, bajo costo y bajo ancho de banda. Al mismo tiempo, las tecnologías LPWA se benefician de una duración de batería de aproximadamente 10 años.
En una ciudad inteligente, las redes LPWA se utilizan en aplicaciones como la automatización de edificios y la automatización industrial – parte del Internet industrial de las cosas (IIoT).
Telecomunicaciones inalámbricas
3G, 4G Long-Term Evolution (LTE) y 5G son estándares de telecomunicaciones inalámbricas celulares que han sido utilizados principalmente por teléfonos móviles y terminales de datos. Es importante destacar que 5G ofrece menor latencia, mayor velocidad, mayor densidad (número de dispositivos conectados), capacidad adicional (rendimiento de red) y eficiencia energética, en comparación con generaciones inalámbricas anteriores.
La mayor densidad que ofrece 5G significa que tiene la capacidad de admitir 10 veces más dispositivos conectados, por kilómetro cuadrado de red, en comparación con 4G LTE. Esta característica es particularmente relevante para la proliferación de Internet de las cosas (IoT) porque una red 5G permite el funcionamiento simultáneo de 1 millón de dispositivos conectados en un kilómetro cuadrado. En una ciudad inteligente, 5G e IoT se vuelven esenciales para aplicaciones como la gestión del tráfico, la respuesta a emergencias y los vehículos autónomos.
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Red de sensores inalámbricos (WSN)
Una red de sensores inalámbricos (WSN) es una red que no está atada a ningún cable y comprende una gran cantidad de dispositivos pequeños y de bajo consumo llamados nodos de sensores. Específicamente, estos nodos están equipados con sensores, microcontroladores y capacidades de comunicación inalámbrica, y se implementan en una variedad de entornos para monitorear y recopilar datos.
En una ciudad inteligente, se puede utilizar una WSN para controlar la temperatura, la humedad y la calidad del aire en un edificio.
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DASH7
DASH7 es un estándar de comunicaciones inalámbricas de bajo consumo y largo alcance, ideal para redes de sensores, etiquetas RFID activas y otros dispositivos de Internet de las cosas (IoT). Este estándar se utiliza normalmente en aplicaciones que requieren un ancho de banda modesto, como mensajes de texto, lecturas de sensores, seguimiento de activos o coordenadas publicitarias basadas en la ubicación. Más específicamente, estos casos de uso se aplican al monitoreo de materiales, optimización de almacenes y desarrollos de medidores inteligentes.
Direccionamiento
El direccionamiento se refiere al proceso de identificar y direccionar de forma única dispositivos IoT y otras entidades de red. Esto es necesario para garantizar que los datos y los comandos puedan enrutarse y entregarse adecuadamente a los dispositivos y sistemas correctos en una ciudad inteligente.
Aplicaciones IoT para ciudades inteligentes
Los servicios de ciudades inteligentes y las aplicaciones de Internet de las cosas (IoT) están mejorando la forma en que vivimos. Los ejemplos van desde una mayor seguridad en las carreteras hasta el ahorro de tiempo valioso en los desplazamientos diarios y el suministro de aire más limpio para que las personas respiren (su impacto ya se ha sentido en ciudades de todo el mundo). Las principales aplicaciones de IoT para ciudades inteligentes son la movilidad urbana inteligente, la sostenibilidad urbana y los edificios y el medio ambiente inteligentes.
1) Movilidad urbana inteligente
La congestión del tráfico es uno de los principales desafíos de toda administración municipal. IoT está desempeñando un papel clave en el alivio de la congestión del tráfico al poner a disposición varios tipos de datos en tiempo real sobre el movimiento de vehículos.
Monitoreo de tráfico
Se están utilizando soluciones inteligentes de gestión del tráfico para monitorear y analizar los flujos de tráfico. Estos sistemas optimizan los semáforos y ayudan a evitar que las carreteras se congestionen demasiado, según la hora del día o los horarios de las “horas pico”.
Según el Smart Cities Playbook de CTIA, los sistemas inteligentes de gestión del tráfico tienen el potencial de reducir la congestión en un 40% y ahorrar 100 millones de dólares al año.
Estacionamiento inteligente
Las aplicaciones de estacionamiento inteligente utilizan cámaras y otros sensores para ayudar a los conductores a encontrar espacios de estacionamiento disponibles sin tener que dar vueltas continuamente alrededor de cuadras o estacionamientos abarrotados de ciudades. Los sensores colocados en los lugares de estacionamiento transmiten datos a un servidor, que entrega información a los conductores a través de aplicaciones de teléfonos móviles o paneles de visualización. Hasta la fecha, el aparcamiento inteligente ya ha aumentado la capacidad de las vías en un 10%.
Vehículos conectados
Los automóviles y los servicios de transporte conectados están cada vez más adoptados, gracias a su capacidad de proporcionar datos de tráfico en tiempo real y rutas más rápidas a los conductores. Según Insider Intelligence, los automóviles conectados representarán el 97% del número total de vehículos registrados en los EE. UU. para 2035.
2) Sostenibilidad Urbana
Nuestro mundo está en transición hacia ciudades inteligentes más conscientes del medio ambiente y las tecnologías de IoT son el catalizador de este cambio. Más allá de las iniciativas existentes – como cambiar a iluminación LED de bajo consumo o crear zonas de bajas emisiones – la iluminación inteligente, los medidores inteligentes y la gestión inteligente de residuos son ejemplos importantes de sostenibilidad urbana.
Iluminación inteligente
La iluminación inteligente cambia la intensidad del alumbrado público en función del movimiento de vehículos y peatones. Esto se traduce en un notable ahorro energético y reducción de la contaminación lumínica. Además, la instalación de sensores para detectar el mal funcionamiento del alumbrado público reduce los costos de mantenimiento.
Según el Smart Cities Playbook de CTIA, las soluciones de iluminación inteligente tienen el potencial de ahorrar más de mil millones de dólares al año en todo Estados Unidos. Mientras que en Europa, a nivel más micro, en la ciudad de Guadalajara, España, se conectaron 13.500 luces LED a un sistema de gestión central, lo que redujo el consumo de energía del alumbrado público en un 68%.
Medidores inteligentes
Los contadores inteligentes son dispositivos IoT que se fijan a los edificios y se conectan a una red de energía inteligente, lo que permite a las empresas de servicios públicos gestionar el flujo de energía de forma más eficaz. Además, los medidores inteligentes permiten a los usuarios realizar un seguimiento de su consumo de energía, lo que genera una mayor conciencia sobre el uso de energía y ahorros potenciales. Insider Intelligence predice que las empresas de servicios públicos ahorrarán 157 mil millones de dólares para 2035 gracias a la adopción de medidores inteligentes.
Por ejemplo, Vodafone, uno de los proveedores de servicios inalámbricos más grandes del mundo, tiene más de 12 millones de conexiones de medidores inteligentes en todo el mundo utilizando su tecnología IoT, lo que ahorra aproximadamente 1,6 millones de toneladas de CO2e.
Gestión inteligente de residuos
La gestión inteligente de residuos puede mejorar la eficiencia y reducir los costos mediante el uso de sensores de capacidad para rastrear el nivel de residuos almacenados en botes de basura y contenedores de reciclaje, determinando las rutas de recogida más eficientes para las empresas de gestión de residuos o los servicios públicos.
3) Edificios inteligentes y medio ambiente
Uno de los propósitos clave de una ciudad inteligente es mejorar la calidad de vida de sus ciudadanos, tanto en entornos interiores como exteriores. Las tecnologías y los datos de Internet de las cosas (IoT) están impulsando una amplia gama de servicios, edificios e infraestructuras urbanas para lograr este propósito.
En particular, los edificios inteligentes utilizan una serie de dispositivos de IoT para respaldar estos objetivos, incluido el siguiente hardware:
Fuente: Vodafone.
La tecnología de ciudades inteligentes y de Internet de las cosas (IoT) también están trabajando en conjunto para resolver problemas de calidad del aire, automatización de edificios y ruido.
Monitoreo de la calidad del aire
Los datos sobre la calidad del aire se utilizan en ciudades de todo el mundo para respaldar decisiones de planificación urbana, como dónde ubicar nuevos edificios y carreteras, y para desarrollar y hacer cumplir regulaciones sobre la contaminación del aire. Específicamente, el monitoreo de la calidad del aire ha sido posible gracias a sensores ópticos, electroquímicos y de atenuación beta colocados alrededor de una ciudad inteligente.
Automatización de edificios
Las tecnologías de IoT están ayudando a mejorar la eficiencia, la seguridad y la comodidad de edificios públicos como escuelas, bibliotecas, instalaciones gubernamentales y centros comunitarios a través de la automatización. El objetivo de la automatización de edificios es mejorar la experiencia del usuario final y reducir los costos operativos, al mismo tiempo que se proporciona un entorno más sostenible.
Monitoreo de ruido
Se pueden utilizar diferentes tipos de sensores y dispositivos para monitorear el ruido, como micrófonos, acelerómetros y geófonos. Estos dispositivos de IoT se colocan estratégicamente alrededor de una ciudad inteligente para capturar datos sobre los niveles de ruido, que luego se transmiten a un sistema de monitoreo central.
Los datos de los dispositivos de IoT permiten a los funcionarios de las ciudades inteligentes identificar puntos críticos de contaminación acústica y realizar intervenciones como barreras de sonido, espacios verdes y materiales de construcción para reducir el ruido.
