Diseñar y poner en marcha antenas para impactar la agroindustria en Uruguay, una apuesta de Ingeniería en Mecatrónica de UTEC

Los avances en la tecnología han llevado a que los celulares y sistemas informáticos en general utilicen frecuencias altas para la transmisión de datos. La más comentada últimamente es la tecnología 5G. Es que el uso de dispositivos móviles, redes inalámbricas Wifi, Bluetooth y demás avances tecnológicos, han generado la necesidad de transmitir a frecuencias cada vez más altas. Pese a esto, las frecuencias inferiores a 1 GHZ continúan siendo útiles mediante la construcción de antenas especiales.

Esta es la base del proyecto presentado por Diego Acero, becario de posgrado de UTEC y docente de Ingeniería en Mecatrónica, que presentó su trabajo en el marco de la III Jornada de Ingeniería Mecatrónica organizada por la Universidad Tecnológica (UTEC) en su sede de Fray Bentos. Esta carrera, que combina mecánica, informática, electrónica y control, cuenta con sus preinscripciones abiertas y a partir de este 2024 comienza a contar con más horas de clase en modalidad virtual, mientras los  prácticos siguen teniendo lugar en la sede de UTEC Fray Bentos.

Diego Acero (izquierda) realizó la presentación sobre el diseño de antenas para monitoreo de producción en la III Jornada de Ingeniería Mecatrónica de UTEC

En la era del 5G, donde lo habitual son las altas frecuencias, como 3,5 GHZ, investigadores y docentes de Ingeniería en Mecatrónica de UTEC están desarrollando un proyecto que vuelve a dar relevancia a las transmisiones a baja frecuencia, inferiores a 1 GHZ. ¿Por qué? ¿Qué uso se les puede dar en Uruguay?  

“Hace tiempo dejaron de utilizarse esas frecuencias bajas. Se asignaron a los primeros teléfonos celulares o a la televisión analógica y ahora quedaron libres.”, explicó Acero. “Lo realmente apasionante de la ingeniería es que siempre ha hecho lo mejor que puede con lo que queda”, opinó.

Las bajas frecuencias permiten transmitir muy poca información. Con la tecnología que estamos usando cada mensaje permite sólo 12 caracteres y con un máximo de 140 mensajes por día. Estos mensajes, que pueden ser muy poco útiles para la comunicación entre dos personas, se pueden adaptar perfectamente a la transmisión de información valiosa para monitorear, por ejemplo, el estado de un invernadero. Además, si esas letras se utilizan en código, la información transmitida podría ser aún mayor. “Nosotros comprimimos la información para enviar las cantidades suficientes” puntualizó.

Los invernaderos cada vez suman más tecnología y éste es sólo uno de los lugares en los que la baja frecuencia puede utilizarse en Uruguay. La transmisión de datos de monitoreo en tiempo real de temperatura y humedad dentro de un invernadero necesita de la transmisión de esos datos a computadoras o celulares para luego ser usados y que el productor pueda tomar decisiones. El caudal de información que comparten estos dispositivos de monitoreo no necesita de un gran intercambio de información. Pueden igualmente funcionar a baja frecuencia, es decir que no precisan hacerlo en 5G. 

El beneficio está en que la baja frecuencia se sitúa dentro del rango permitido para la transmisión de las llamadas “aplicaciones del Internet de las Cosas”, que es el interés del proyecto. Los sistemas de comunicación celular actuales prefieren bandas de mayor frecuencia para lograr mayores velocidades de transmisión. La baja frecuencia es entonces una tecnología disponible, que está siendo explotada por los operadores de aplicaciones de Internet de las Cosas y ofrecen precios bajos. 

El proyecto que desarrolla Acero en UTEC Fray Bentos busca servir como aporte a la industria, mientras que en el proceso se fortalece el aspecto académico.

El trabajo que desarrolla Acero consiste en determinar, diseñar y construir el tipo más adecuado de antena en un PCB Printed Circuit Board, (un soporte físico donde se instalan componentes electrónicos), para ser implementada en proyectos que persiguen el objetivo, por ejemplo, del monitoreo de la producción y el envío de información que podrían generar sensores en un terreno productivo. El proyecto de UTEC apunta a que, además de enviar datos, el sistema pueda recibir órdenes y modificar niveles sin la necesidad de la mano humana.

Además, otro de los objetivos del trabajo es diseñar y construir antenas para comenzar a aplicarlas en la industria uruguaya. Actualmente solo se compran a proveedores en el exterior. Las primeras podrían incluso fabricarse puntualmente con los equipos existentes en UTEC y no depender de soluciones importadas. 

Las mediciones a campo y la tecnología

Para poder transmitir datos a baja frecuencia es necesario contar con una antena para recepcionar y enviar el mensaje. Si bien es común la producción de este tipo de antenas de baja frecuencia en otros países, esto aún no está siendo muy aprovechado en Uruguay. Este es otro de los aspectos que busca mejorar este proyecto.  Hay diferentes tipos de antenas y actualmente se está atado a lo que el mercado provea. UTEC está diseñando estas antenas con miras a eventualmente poder fabricar dispositivos y compartir el conocimiento. La finalidad es “que la herramienta sea más accesible”, contó Acero.

Hay dispositivos pequeños que permiten realizar mediciones y enviar datos. Estos se llaman sistemas ciberfísicos. Acero detalló, a modo de ejemplo, que estos sistemas pueden conectarse “a una heladera, un sensor de viento o un GPS, y como son tan pequeños lo único que hacen es procesar esa información y transmitirla. Son dispositivos muy económicos, pero suficientes para resolver esas tareas”.

El proyecto se encuentra listo para iniciar la fase experimental que consiste en desarrollar múltiples dispositivos que solucionen necesidades de monitoreo y transmisión de información en sistemas que se incluirán en el esquema de Industria 4.0.

“Hicimos mediciones reales en campo en siete puntos estratégicos y podemos asegurar, categóricamente, que estamos en condiciones de transmitir con esta antena en un radio de 25 kilómetros de distancia” subrayó Acero. Destacó que la distancia lograda supera ampliamente las proyecciones iniciales.

Las expectativas en principio eran moderadas: “dijimos, con que logremos transmitir a tres kilómetros vamos a saber que la antena puede mejorarse, luego nos pusimos el objetivo de llegar a cinco kilómetros para cubrir toda la parte urbana de Fray Bentos. Llegamos a cinco y no tuvimos ningún problema. Seguimos avanzando, realizando pruebas y de esa manera llegamos a los 25 kilómetros”.

El trabajo de Acero y su equipo es un ejemplo de cómo desde Ingeniería en Mecatrónica en UTEC Fray Bentos (carrera que cuenta con un título intermedio de Tecnólogo en Mecatrónica) se impulsa la investigación aplicada y la colaboración con la industria para impulsar el desarrollo tecnológico y económico de la región y el país. Acero aspira a que más estudiantes de grado e investigadores sumen proyectos en esta temática. 

El equipo de UTEC está trabajando con el Instituto Nacional de Investigación Agropecuaria (INIA) y explora la incorporación de esta tecnología para uso en el agro.

En camino hacia la semipresencialidad

Ingeniería en Mecatrónica inició un proceso de migración hacia la modalidad semipresencial. Las clases teóricas comenzarán a dictarse en modalidad virtual con mayor frecuencia y la presencialidad se concentrará cada vez más en las instancias prácticas. En paralelo, éstas ajustarán días y horas con los estudiantes que viajan a las instancias presenciales.