“Su principal aplicación -señala el investigador principal Antonio López Martín- son las redes de sensores inalámbricas, pero los resultados son extrapolables a ámbitos como la telefonía móvil, sistemas wifi, terminales Bluetooth y, en general, a todos los dispositivos operados por pilas o baterías donde la duración sea un aspecto crítico; por ejemplo, marcapasos o desfibriladores implantables, donde la sustitución de la batería precisa de cirugía”.
Las redes de sensores inalámbricas están formadas por nodos sensores y actuadores que detectan parámetros del ambiente o individuo (temperatura, humedad, presión, ritmo cardiaco, presencia, etc.), provocan acciones (apagado/encendido de dispositivos, apertura/cierre de válvulas, generación de estímulos neuromusculares, etc.) y se comunican entre sí y con otras redes como internet sin necesidad de cables, por medio de ondas de radio.
El proyecto ENEIDA-desarrollo de microsensores inalámbricos con autonomía Energética para Entornos Inteligentes con mínimo Daño Ambiental- está financiado por el Plan Nacional de I+D+i, tiene un período de ejecución de tres años (2011-2013) y un presupuesto global de 400.000 euros. Consta de dos subproyectos, uno de ellos realizado por la UPNA y el otro por la Universidad de Sevilla.
ENEIDA se enmarca en las denominadas comunicaciones sostenibles. Trata de paliar el enorme impacto energético y ambiental de los actuales sistemas de telecomunicaciones, con sus componentes electrónicos, pilas y baterías muy complejos de reciclar. Frente a ello, los investigadores trabajan en desarrollar dispositivos con consumo de energía ultrabajo (baterías más pequeñas y que duren más) y alta densidad de integración (que el dispositivo se pueda integrar en el menor número de chips posible, incluso en uno solo). Uno de estos chips, que solo contienen parte de lo necesario en un microsensor, ocuparía 15 veces menos que el área de la cabeza de un alfiler. Un microsensor integrado completo ocuparía aproximadamente dos veces la cabeza de un alfiler (excluyendo encapsulado y alimentación).
Excelentes resultados
El proyecto tiene un enfoque multidisciplinar, con cuatro grandes líneas de trabajo: en primer lugar, el desarrollo de hardware de comunicaciones de ultra bajo consumo y alta densidad de integración. En segundo lugar, desarrollando técnicas eficientes de captación de energía ambiental. “Para ello -explica el catedrático de la UPNA, Antonio López-, estamos trabajando en sistemas microelectrónicos capaces de captar y gestionar de forma eficiente la energía disponible en el entorno (solar, térmica, mecánica, de radiofrecuencia, etc.) para lograr sistemas de comunicaciones que no precisen baterías recambiables y que, por tanto, sean energéticamente autónomos”. En tercer lugar, se están realizando microsensores integrados que permiten captar parámetros medioambientales con mínimo consumo energético. Y, por último, se trabaja en software de simulación 3D de propagación radioeléctrica, “Mediante este software se puede elegir el emplazamiento óptimo, desde el punto de vista radioeléctrico de los dispositivos de comunicaciones, de forma que se minimice la potencia necesaria en transmisión y la interferencia que generan unos dispositivos con otros. Esto permite un gran ahorro energético en situaciones donde se puede elegir la ubicación de los dispositivos”.
El equipo de la UPNA está formado por miembros del grupo de investigación de Comunicación, Señales y Microondas, calificado de Excelencia Internacional por la ANEP. En concreto, se trata de los investigadores Antonio López Martín, Francisco Falcone Lanas, Alfonso Carlosena García, Carlos A. de la Cruz Blas, Jesús Aguado Ruiz, Mikel Ugarte Gil, Coro García Alberdi, José M. Algueta Miguel, Diana Aldama Ruiz, Fermín Esparza Alfaro y Leyre Azpilicueta Fernández de las Heras.
Según Antonio López, “el proyecto está generando excelentes resultados, algunos de ellos no previstos inicialmente”. Así, se han desarrollado más de 20 diseños de circuitos integrados, cuyos resultados se han publicado en 23 artículos de revistas internacionales y 31 comunicaciones en congresos internacionales. Algunos de los desarrollos han sido transferidos a la multinacional japonesa Seiko Epson mediante cuatro solicitudes de patente internacional. La tecnología desarrollada fue también empleada en el proyecto de la UPNA que el pasado año obtuvo el XII Premio Talgo a la innovación tecnológica; su objetivo era dotar de inteligencia al ecosistema ferroviario mediante redes de sensores inalámbricas de ultra bajo consumo alimentadas, cuando es posible, mediante la energía ambiental disponible en los vagones.
