La industria se ha asociado con la universidad, concretamente con la prestigiosa Facultad de Medicina de París, para mostrar cómo los gestores de edificios pueden controlar la propagación de los virus.
«Los estudios de campo sobre la COVID-19 han puesto de manifiesto la relación entre la mala calidad del aire y el aumento de los contagios, y muestran claramente que una solución basada en el IoT puede ayudar a partir de ahora a los gestores de edificios a limitar la propagación de virus como el de la COVID-19.» – Prof. Bertrand Maury, Universidad de París-Saclay
| Microshare | Kerlink |
| > Sede: Filadelfia, Estados Unidos > Año de fundación: 2013 > Sector de actividad: soluciones de gestión de datos para edificios inteligentes (Smart Building) e Internet de las cosas (IoT) |
> Sede: Thorigné-Fouillard, Francia > Año de fundación: 2004 > Sector de actividad: proveedor mundial de soluciones dedicadas al Internet de las cosas |
| Proyecto: Facultad de Medicina — Hospital Bicêtre AP-HP (Assistance Publique-Hôpitaux de Paris) Año de fundación: 1885 Sectores de actividad: Medicina, salud, educación superior |
Reto
Un estudio[1] publicado en 2018 por la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA) puso de manifiesto que el aire interior está 100 veces más contaminado que el aire exterior y que la población actual pasa al menos el 80 % de su tiempo en espacios cerrados. Este mismo estudio demostró que, a diferencia de la contaminación atmosférica, los contaminantes del aire interior son aproximadamente 1000 veces más susceptibles de ser inhalados y, por lo tanto, de llegar a los pulmones, provocando así enfermedades.
Un estudio británico de 2018[2] realizado para el British Council for Offices (BSO) señala que la realización de tareas que requieren concentración yatención se ve directamente afectada por las condiciones ambientales interiores, como la temperatura, la humedad relativa y la concentración de CO₂. También demostró que un control preciso de la temperatura y una supervisión adecuada de los niveles de CO₂ pueden reducir directamente el nivel de estrés del personal, los clientes, los visitantes o los inquilinos, así como mejorar su productividad y su nivel de satisfacción. Este estudio se hace eco de los resultados de una investigación realizada en 2012 que evaluaba los efectos directos de un aumento de las concentraciones de CO₂ en el aire interior sobre la toma de decisiones.[3]
La pandemia de COVID-19 ha puesto de relieve ante los científicos el papel fundamental que desempeña la gestión de la calidad del aire en los edificios como factor clave en la lucha contra la propagación de los virus. Sin embargo, aún se carece de datos concretos de evaluación, medición y modelización que permitan demostrar y respaldar estas teorías, así como definir las medidas adecuadas que se derivan de ellas. Es en este contexto donde entra en juego el Internet de las cosas (IoT).
Origen del proyecto
El programa piloto del hospital Bicêtre AP-HP tenía como objetivo controlar la propagación de la COVID-19 mediante el seguimiento anónimo de los estudiantes, el profesorado y el personal durante sus actividades diarias en el centro.
Desde el principio, se centró en definir modelos epidemiológicos de transmisión del virus de la COVID-19 mediante la observación anónima de cadenas de propagación (rastreo de contactos) relacionadas con contactos prolongados en entornos cerrados, como lugares públicos, aulas o lugares de trabajo. Combinando la tecnología IoT estándar y los equipos de Kerlink, Microshare y Enless Wireless con nuevos modelos matemáticos que simulan la propagación de la COVID-19, un equipo dedicado específicamente al proyecto diseñó e instaló un sistema piloto en la Facultad de Medicina a finales de 2021. Además de las empresas implicadas, el equipo del proyecto incluía a miembros del personal de la Facultad de Medicina y a científicos de diversas organizaciones centradas en la tecnología.
Cerca de 200 estudiantes y una veintena de empleados voluntarios que llevaban dispositivos Bluetooth durante sus clases, prácticas y servicio en la Facultad de Medicina participaron en la prueba de tres meses realizada en el cuarto trimestre de 2021. El sistema monitorizó de forma anónima sus desplazamientos y ubicaciones mediante modelos matemáticos específicos desarrollados por dos científicos de la Universidad Paris-Saclay, los profesores Bertrand Maury y Sylvain Faure, así como a través de la monitorización continua de la calidad del aire en el centro. Estos modelos simularon la propagación del virus de la COVID-19 entre la población estudiantil basándose en matrices de rastreo de contactos.
El proyecto ha sido financiado por la Universidad de París-Saclay con una dotación de 12 000 € en concepto de gastos administrativos y ha contado con el apoyo del vicedecano de la facultad, elDr. Olivier Lambotte, así como con el de dos médicos, losdoctores Florent Besson y Nicolas Noel, de la Facultad de Medicina de París-Saclay (centro del Hospital Bicêtre AP-HP). Los resultados fueron validados por la unidad de investigación clínica de la Facultad de Medicina de París-Saclay y las matrices mejoradas de rastreo de contactos se inspiraron en un algoritmo desarrollado en el CNRS. La protección de los datos personales y de la identidad de los participantes en el proyecto piloto se ajustó plenamente al RGPD.
Se llevaron a cabo simultáneamente el control de la calidad del aire y el análisis de CO₂ en el recinto del centro con el fin de evaluar su incidencia en las cadenas de transmisión.
Cronología y puesta en marcha de la solución
Para recopilar datos sobre el terreno, el sistema se ha basado en la tecnología desarrollada por Kerlink, especialista en soluciones dedicadas al IoT, Microshare, proveedor de soluciones de vanguardia en la gestión de datos para la era del IoT, y Enless Wireless, importante fabricante de sensores inteligentes autoalimentados, que se comunican por ondas de radio y están destinados a aplicaciones de eficiencia energética y confort en edificios. Este proyecto piloto proporcionó información clave para el rastreo de contactos (nivel 1) y el análisis de la concentración de CO₂ (nivel 2). Los datos recopilados se utilizaron posteriormente para alimentar un modelo matemático (nivel 3) con el fin de analizar las frecuencias de contacto y la propagación del virus en relación con la concentración ambiental de CO2.
Nivel 1 — rastreo de contactos
El sistema compatible con LoRaWAN utilizaba Wanesy™ Wave de Kerlink, un dispositivo de rastreo multitecnológico que combina Wi-Fi, BLE yLoRaWAN®, para recopilar datos de rastreo de contactos a partir de tarjetas Bluetooth. También incluía una pasarela interior Wirnet™ iFemtoCell de Kerlink para transmitir los datos a la aplicación Universal Contact Tracing® (UCT) de Microshare, que garantiza la seguridad, la confidencialidad y la fiabilidad de extremo a extremo, proporcionando únicamente la información esencial necesaria.
Los datos generados cumplían con el RGPD y se entregaron en el momento oportuno a través del motor de reglas y de intercambio de Microshare, sobre el que se ha solicitado una patente, y únicamente a las personas adecuadas, designadas a tal efecto dentro de la organización.
«La solución Universal Contact Tracing de Microshare está diseñada para garantizar la seguridad de los usuarios y el acceso universal, y se basa en dispositivos conectados portátiles, lo que permite subsanar las deficiencias y los problemas de privacidad propios de los teléfonos inteligentes. Al tiempo que realiza un seguimiento anónimo de los contactos entre los usuarios de un establecimiento mediante tarjetas identificativas, pulseras y llaveros, evita la vulnerabilidad del enfoque basado en el smartphone, cuyos datos pueden desactivarse, cuyas baterías pueden agotarse o cuyo uso puede compartirse entre personas que trabajan en horarios diferentes. Además, se basa en pasarelas LoRaWAN® independientes de las redes privadas, lo que evita los graves problemas de seguridad asociados al Wi-Fi o a los datos móviles.»–Charles Paumelle, jefe de producto y cofundador de Microshare
Nivel 2 — monitorización del CO₂
Enless Wireless ha colaborado en el proyecto piloto suministrando sensores de calidad del aire interior fáciles de instalar y conectar, que incluyen sensores de CO₂ integrados y pilas de alta capacidad de tipo D.
Por lo tanto, la aplicación de rastreo de contactos en edificios se combinó con un sistema de control de la calidad del aire que incluía:
- los niveles de CO₂ en los locales en función de los índices y horarios de ocupación, así como los ajustes de la ventilación,
- los fallos en el sistema de ventilación o el mantenimiento necesario de los equipos de ventilación, y
- la tasa de renovación por hora (TRH), o renovación completa del aire en una estancia, que es un indicador clave de rendimiento (IKR) que los gestores de edificios tienen en cuenta en sus operaciones diarias.
TX CO₂ VOC T&H Amb 600-023–Enless Wireless© 2022
Nivel 3 — algoritmo y modelo científico
Los modelos matemáticos iniciales utilizados en el sistema piloto se elaboraron a partir de datos internos procedentes de un ensayo de UCT en la sede de Kerlink en Rennes, donde los empleados llevaron tarjetas Microshare UCT durante ocho meses en 2020, en pleno apogeo de la pandemia.
Las matrices mejoradas de rastreo de contactos se obtuvieron a partir de un algoritmo desarrollado por el CNRS y la Universidad de París-Saclay, donde los profesores Bertrand Maury y Sylvain Faure crearon los algoritmos que definen los modelos epidemiológicos de transmisión de los virus. Gracias al sistema implementado, este algoritmo también ha podido integrar una primera evaluación y correlación de la influencia de la concentración de CO₂ como indicador de una mala calidad del aire que puede acelerar la transmisión viral, por ejemplo, un nivel de CO₂ que indique una renovación insuficiente del aire interior.
Principales conclusiones
Se controló cada hora la calidad del aire y el nivel de CO₂ en las instalaciones, teniendo en cuenta el índice de ocupación, el horario y los periodos de ventilación. Las mediciones obtenidas permitieron, además, detectar fallos en el sistema de ventilación, recomendar el mantenimiento de los equipos afectados y poner de manifiesto los comportamientos de los participantes y/o los lugares donde el riesgo de contagio era mayor. De este modo, fue posible definir un enfoque pedagógico y ayudar al personal de la Facultad de Medicina a planificar el uso de los anfiteatros, así como a transmitir prácticas saludables a los ocupantes.
Fuente: B. Maury, S. Faure — Universidad Paris-Saclay© 2022
Una baja tasa de renovación del aire provoca una elevada presencia de aerosoles y, potencialmente, de partículas virales.
El nivel de concentración de CO₂ en un espacio cerrado puede utilizarse para controlar la tasa de renovación del aire y alertar sobre el riesgo de una mayor exposición a las partículas virales en suspensión en el aire. Por lo tanto, es fundamental ventilar con regularidad, por ejemplo, abriendo las ventanas o programando una tasa de renovación horaria (TRH) óptima.
El profesor Lambotte, vicedecano de la Facultad de Medicina de París-Saclay, declaró que el análisis de la transmisión del virus de la COVID-19 y la voluntad de desarrollar una herramienta «de alerta mejorada» basada en modelos epidemiológicos fueron los factores desencadenantes de este proyecto, y que los objetivos se pudieron alcanzar gracias al control de la calidad del aire basado en el análisis del nivel de CO2.
«Tras estos primeros resultados, la Facultad de Medicina podrá perfeccionar sus medidas para combatir la propagación de epidemias gracias a un mejor conocimiento de las interacciones entre los estudiantes y a un mayor control de la calidad del aire. La modelización matemática de la renovación del aire en un aula o un anfiteatro permite estimar de antemano el número máximo de personas que pueden estar presentes para mantener el nivel de CO₂ por debajo de un umbral establecido.»–Prof. Olivier Lambotte, vicedecano de la Facultad de Medicina de París-Saclay
«La prueba ha demostrado que estas soluciones pueden ayudar a los gestores de edificios a mejorar la calidad del aire en los espacios de trabajo con el fin de reducir los riesgos de contaminación o transmisión viral, que pueden afectar al bienestar, la concentración y el rendimiento de los ocupantes. Además, este sistema, que utiliza nuestros dispositivos de monitorización de la calidad del aire interior 100 % autónomos y plug and play, puede resultar una solución asequible para hospitales, residencias de la tercera edad, universidades, colegios y edificios públicos.» – Caroline Javelle, responsable de Marketing y Comunicación de Enless Wireless
«Además de ayudar a los médicos y científicos a describir y comprender los patrones de transmisión de la COVID-19, la prueba ha demostrado que las soluciones LoRaWAN® para la gestión de la calidad del aire interior, compuestas por balizas individuales autónomas con seguimiento de contactos, sensores de CO₂ conectados, aplicaciones y algoritmos de IA, constituyen un sistema fiable, rentable y fácil de implementar y utilizar para la monitorización de la calidad del aire en los edificios. » –Benjamin Maury, responsable de colaboraciones internacionales en Kerlink
Lecturas recomendadas (en inglés)
«Gestión de la calidad del aire: tipos de contaminantes atmosféricos» Agencia de Protección Ambiental de EE. UU.
https://www.epa.gov/air-quality-management-process/managing-air-quality-air-pollutant-types
«Mejorar la productividad en el lugar de trabajo» British Council for Offices
https://emcoruk.com/workplace_productivity.pdf
[1]Véase «Lecturas complementarias»
[2]Véase «Lecturas complementarias»
[3] «¿Es el CO₂ un contaminante interior? Efectos directos de concentraciones bajas a moderadas de CO₂ en el rendimiento de la toma de decisiones humanas», Usha Satish, Mark J. Mendell, Krishnamurthy Shekhar, Toshifumi Hotchi, Douglas Sullivan, Siegfried Streufert y William J. Fisk, en Environmental Health Perspectives, volumen 120 — número 12, diciembre de 2012, páginas 1674-1677.
*Redacción: Kerlink
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