UHF RFID sin batería: Desbloqueando IoT industrial lean

La rápida expansión del IoT ya está poniendo de relieve las limitaciones de los dispositivos alimentados por batería —tanto desde una perspectiva de sostenibilidad como en términos de previsibilidad y coste. Para 2025, el mercado combinado de IoT de consumo e industrial se proyecta alcanzar 11,1 billones de dólares, según un informe de Prudour de 2020. Para abordar estos desafíos, los desarrolladores de Industria 4.0 se están volviendo hacia soluciones sin batería, con tecnologías UHF RFID —particularmente las impulsadas por la RAIN RFID Alliance— liderando el camino.

La RAIN RFID Alliance, similar a Bluetooth SIG y Wi-Fi Alliance, promueve una tecnología que vincula UHF RFID a la nube, permitiendo que datos de etiquetas RFID se almacenen, gestionen y compartan vía Internet. La membresía está abierta a cualquier organización interesada en UHF RFID pasivo.

Las plantas de fabricación actuales aprovechan datos almacenados en etiquetas RFID para impulsar producción flexible, eficiente y personalizada. Etiquetas RFID pasivas —a diferencia de etiquetas activas o códigos de barras— no requieren fuente de energía dedicada ni línea de vista, lo que las hace ideales para entornos de alta automatización y cadenas de suministro lean.

Aunque la tecnología aún está emergiendo, solo un puñado de vendedores ofrecen actualmente soluciones que convierten chips RFID pasivos en los dispositivos de sensado inteligentes requeridos para RAIN RFID. Estas familias de IC pueden medir temperatura, humedad, movimiento, luz ambiental, continuidad eléctrica y maleabilidad de material totalmente de forma pasiva, transmitiendo datos a un lector RAIN RFID estándar sobre rangos de 5 a 10 metros.

No se requiere HW/SW especial

La transferencia de datos del chip al lector toma solo unos milisegundos y cumple totalmente con el protocolo EPC Gen2. Los usuarios pueden adquirir y procesar valores medidos sin hardware o software adicional —los lectores existentes pueden capturar e interpretar los datos, reenviándolos a sistemas de nivel superior. En aplicaciones logísticas, por ejemplo, el ID de activo, número EPC y datos de sensor se capturan simultáneamente.

Los inlays son convertibles en una amplia gama de formatos de transpondedor —desde etiquetas flexibles a tags duros. Un paquete QFN clásico con IC de sensor integrado es adecuado incluso para entornos hostiles.

Comparación de tecnologías de comunicación usadas para Industria 4.0 (Fuente: Asygn)

Aplicaciones de mantenimiento predictivo

El mercado global para sensores RFID sin batería se espera que se expanda a una tasa de crecimiento anual compuesta del 13,3% para alcanzar 2.099 millones de dólares para 2030, impulsado por avances en tecnología sin batería y mayor inversión en I+D, reporta Prudour.

Los ICs de sensor ya están desplegados en entornos industriales —como detección de distorsión de tuberías, tarea que tradicionalmente dependía de extensómetros o requería ensamblajes de sensores complejos. Al integrar todos los componentes necesarios en un solo chip y comunicar vía UHF RFID, baterías y sensores externos ya no son necesarios.

Los beneficios de mantenimiento predictivo son sustanciales: al anticipar desgaste o fallo inminente, los equipos de mantenimiento pueden enfocarse en problemas críticos, generando grandes conjuntos de datos que sustentan modelos predictivos precisos. Superestructuras metálicas —puentes, grandes edificios y otra infraestructura crítica— son candidatos principales; incrustar sensores de energía libre en hormigón en la fabricación permite monitorización en tiempo real de temperatura o humedad, dando a stakeholders insight continuo y reduciendo riesgo de fallos catastróficos.

Fabricantes de equipos industriales pesados también están explorando la tecnología para aplicaciones como detección de sobrecalentamiento en palas de turbinas en plantas hidroeléctricas o eólicas. Sensores de presión pueden proteger cilindros de gas industriales de explosiones, mientras chips embebidos en elastómeros podrían permitir medición de peso o carga de vehículos vía sensores de presión montados en neumáticos.

Incrustar sensores de energía libre en hormigón permitiría acceso en tiempo real a parámetros críticos para que estructuras puedan monitorizarse en el tiempo. (Fuente: Asygn)

Más allá de la industria, desarrolladores apuntan a agricultura y salud. Drones equipados con lectores pueden monitorizar condiciones de invernaderos y campos; ganado puede ser rastreado y monitorizado para temperatura corporal para detectar enfermedad temprano. Sensores RFID integrados en dispositivos prostéticos pueden revelar desviaciones de tensión o temperatura, permitiendo a técnicos intervenir antes de que un malfuncionamiento se vuelva problemático.

La industria ya ha abrazado IoT; el siguiente paso es hacer soluciones Industria 4.0 más lean y eficientes para maximizar ROI. Las tecnologías UHF RFID sin batería están allanando el camino.

—Frédéric Maricourt, Director de Ventas en Asygn.

>> Este artículo se publicó originalmente en nuestro sitio hermano, EE Times Europe.