Certificaciones de seguridad para diseños de pasarelas LoRaWAN para exteriores: más allá de las clasificaciones IP

Al construir una red LoRaWAN , es importante considerar varios aspectos . El primero y más importante es la fiabilidad del servidor de red, demostrada mediante un certificado especial para equipos de exterior. Este certificado de garantía de calidad le ayudará a elegir una puerta de enlace LoRaWAN segura. Las puertas de enlace LoRaWAN deben ser capaces de soportar múltiples despliegues, enviar alertas en tiempo real y ser compatibles con diferentes tipos de sensores, routers o dispositivos. Además, un producto con certificación de seguridad debe estar equipado con una antena robusta para funcionar en entornos adversos. Asimismo, es fundamental asegurarse de que el servidor de red pueda conectarse a múltiples puertas de enlace, lo cual es crucial, especialmente para el sector público. Si no cuenta con estas capacidades, podría fallar al conectarse a la nube y almacenar datos.

La segunda consideración es la ganancia de procesamiento. Esta ganancia es la relación entre la velocidad del chip de la secuencia de código y la velocidad de bits de la señal de datos. Las señales de alta calidad permiten que un receptor recupere la señal original de baja velocidad de datos incluso en entornos con señal débil. Además, la certificación de puerta de enlace para exteriores de LoRa Alliance ofrece una ganancia de procesamiento superior a la de Wi-Fi y Bluetooth. Esto permite que el servidor de red funcione con menor consumo de energía y mantenga la misma velocidad de datos y el mismo presupuesto de enlace. Por ello, es fundamental prestar mucha atención al diseño de las puertas de enlace LoRaWAN para exteriores.

¿Cómo garantizar la seguridad de los equipos para exteriores?

Una red LoRaWAN fiable debe contar con alta seguridad. Debe proporcionar cifrado de extremo a extremo y ser capaz de recibir y transmitir mensajes. Un gateway LoRaWAN fiable, a su vez, puede admitir diversos tipos de aplicaciones. Una red con especificación LoRaWAN puede gestionar millones de mensajes en 24 horas. El número de mensajes que se pueden enviar o recibir depende del número de gateways instalados en la red, pero la capa física de LoRa garantiza que el servidor de aplicaciones siga funcionando sin problemas, independientemente del volumen de datos. Si se dispone de doscientos dispositivos con un certificado especial para equipos de exterior y un gateway con certificación de clasificación IP, cada uno puede gestionar cientos de miles de mensajes al día, lo que permite un control total del tráfico de datos.

Si bien términos como “IP67” u otros índices de protección contra la entrada de polvo y agua se utilizan con frecuencia para promocionar equipos, existe una diferencia significativa entre simplemente declarar un equipo como “IP67” o similar y un equipo verdaderamente apto para exteriores. El término “para exteriores” tiene un significado especial cuando se asocia con un producto certificado en materia de seguridad; este término no puede utilizarse para describir ni comercializar un producto a menos que haya superado una serie de evaluaciones y pruebas importantes que culminen en un certificado especial para equipos de exterior. Algunos proveedores evitan los desafíos y el costo de diseñar un producto que cumpla con los requisitos para exteriores, optando en cambio por utilizar el término vagamente asociado “clasificación IP” y simplemente declarando equipos que corresponden a clasificaciones IP reconocidas. Sin embargo, solo los equipos certificados para exteriores pueden brindar la garantía adecuada para una instalación segura y confiable en exteriores.

Certificación de equipos para exteriores

El índice de protección IP es una prueba estandarizada que evalúa la resistencia de los equipos a la entrada de objetos, polvo y agua. Generalmente, muchos fabricantes de equipos utilizan índices IP, que simplemente indican que sus equipos son aptos para su uso en exteriores. Sin embargo, si bien es necesario limitar la entrada de polvo y agua en los equipos en exteriores, contar únicamente con un índice de protección IP no es suficiente.

Los requisitos completos para uso en exteriores de equipos de tecnología de la información, como por ejemplo una pasarela, se detallan en la norma internacional de seguridad IEC 60950-22 “Seguridad de los equipos de tecnología de la información: equipos que se instalarán en exteriores”.

Esta norma internacional de seguridad se ha adoptado en EE. UU., Canadá y Europa mediante las normas UL 60950-22, CSA n.º 60950-22 y EN 60950-22, respectivamente, así como mediante otras normas nacionales en países de todo el mundo. La norma IEC 60950-22 detalla el diseño del producto (como los diseños de pasarelas LoRaWAN para exteriores ), las evaluaciones importantes y los requisitos de prueba necesarios para garantizar la seguridad y fiabilidad del equipo cuando se implementa en exteriores (capacidad para soportar temperaturas extremas, seguridad de la pasarela, red segura y acceso remoto al panel de control). Esta norma de seguridad es obligatoria si se desea promocionar equipos para implementaciones en exteriores en todo el mundo como productos con certificación de seguridad.

(Cabe señalar que la norma IEC 60950-22 se está incorporando a la norma de seguridad básica IEC 62368-1 “Equipos de audio/vídeo, tecnología de la información y la comunicación – Parte 1: Requisitos de seguridad” con la adopción de su tercera edición).

Requisitos de certificación para actividades al aire libre

Los equipos para exteriores, como las pasarelas LoRaWAN, deben cumplir con una serie de especificaciones para garantizar su funcionamiento en campo durante al menos 10 años sin fallos ni degradación. Los requisitos de construcción de la carcasa, según la sección 8 de la norma IEC 60950-22, «Requisitos de construcción para carcasas de exterior», detallan los requisitos de diseño y ensayo necesarios para evitar cualquier efecto perjudicial.

Por ejemplo, el estándar LoRaWAN debe ser compatible con sus sensores u otros dispositivos. Su frecuencia no debe ser inferior a 30 GHz para una conexión fluida con el sensor necesario y para evitar interrupciones en la red. Un dispositivo con certificación IEC 60950-22 y otras certificaciones de protección IP debe poder conectarse a una red WiFi y mantener una conexión estable. Con un diseño adecuado y evaluaciones importantes, incluso si la red de LoRa Alliance falla, los datos seguirán estando disponibles para la administración a través de la conexión LoRaWAN. Si un dispositivo cuenta con certificaciones de protección IP distintas a la clasificación IP, la señal se mantendrá estable y escalable incluso en caso de pérdida de la alimentación principal.

Protección UV

Todos hemos visto lo que les sucede a algunos plásticos tras haber estado expuestos al sol. Con el tiempo, el sol puede degradar los materiales poliméricos expuestos si no están formulados adecuadamente con aditivos protectores. Esta degradación no solo puede inutilizar un producto en casos extremos, sino que también puede comprometer sutilmente sus mecanismos de seguridad.

Tal como se detalla en la sección 8.2 de la norma IEC 60950-22, «Resistencia a la radiación ultravioleta», y en las pruebas asociadas del Anexo C, «Prueba de acondicionamiento con luz ultravioleta», los plásticos que forman las partes expuestas de la carcasa en equipos certificados para exteriores deben superar pruebas especiales de resistencia a la exposición a los rayos UV. Estas pruebas garantizan que los plásticos mantengan su resistencia a la tracción, a la flexión y al impacto, así como su clasificación de inflamabilidad, tras un periodo de exposición solar equivalente a una vida útil típica. Esta clasificación adquiere especial relevancia en lo que respecta a la fiabilidad de los dispositivos IoT en condiciones de alta temperatura.

Los requisitos y procedimientos de prueba de resistencia a los rayos UV detallados en la norma UL 746C también son generalmente aceptables. Una resina base con clasificación UL 746C (f1) en su expediente de seguridad generalmente garantiza su idoneidad para uso en exteriores.

Finalmente, es importante destacar que cualquier plástico expuesto que forme parte de la carcasa debe tener protección UV. Esto incluye no solo la carcasa en sí, sino también elementos más pequeños como conectores, pasacables, interruptores, rejillas de ventilación, etc., ya que incluso si las partes más pequeñas del dispositivo no son resistentes a la temperatura, la diferencia es significativa. Todos hemos visto cómo incluso una pequeña grieta o abertura puede ser un punto de entrada para el agua y los contaminantes, afectando el consumo de energía y la capacidad de las señales de contacto. Por eso, es mejor que los clientes elijan un dispositivo con protección UV y otras certificaciones reconocidas internacionalmente.

Resistencia de la junta

Las juntas desempeñan un papel fundamental en la protección contra la entrada de agentes externos en los recintos. Por consiguiente, la vida útil de las juntas en exteriores es un factor importante a considerar no solo para la correcta comercialización del equipo, sino también para garantizar su seguridad y que pueda superar con éxito las pruebas necesarias para obtener la certificación de equipo para exteriores.

La sección 8.5 de la norma IEC 60950-22, «Juntas», y el anexo D asociado, «Pruebas de juntas», detallan las pruebas especiales de envejecimiento y resistencia de las juntas. Estas pruebas garantizan que las juntas de las carcasas mantengan sus propiedades de resistencia a la tracción y a la compresión tras un periodo equivalente a su vida útil típica en condiciones reales de uso.

Los requisitos y procedimientos de prueba para el envejecimiento de juntas detallados en UL 50E también son generalmente aceptables. Una junta con clasificación UL 50E en su expediente de seguridad generalmente garantiza su idoneidad para uso en exteriores, lo cual es ideal para la agricultura inteligente, la ganadería y el control de ciudades inteligentes.

Protección contra la corrosión

La corrosión se produce con mucha mayor frecuencia en exteriores, poniendo en peligro la integridad de la carcasa y de conexiones eléctricas importantes, como la protección contra rayos y la toma de tierra. Por lo tanto, al comprar y elegir un sensor, los clientes deben prestar atención a su resistencia a la corrosión. Esto es especialmente importante en zonas costeras debido a los efectos de la sal, pero también en muchos entornos urbanos donde la contaminación combinada con la humedad puede acelerar considerablemente la corrosión.

Se requiere una selección especial de materiales y recubrimientos para garantizar una larga vida útil del producto en condiciones de uso óptimas. Puede ser necesario realizar las pruebas detalladas según la sección 8.3 de la norma IEC 60950-22, «Resistencia a la corrosión», y las pruebas asociadas del Anexo A, «Atmósfera de dióxido de azufre saturada de agua».

Estas rigurosas pruebas, que consisten en 168 horas de exposición a agua salada y un ciclo de prueba de 120 horas en una atmósfera rica en dióxido de azufre saturada de agua, deben aplicarse a menos que se hayan establecido especificaciones y una selección de materiales específicas. También pueden ser necesarias instrucciones de instalación específicas para el usuario final.

Protección de ingreso

Por supuesto, es fundamental controlar la entrada de agua, polvo u objetos sólidos para garantizar la fiabilidad y la seguridad del equipo. Un dispositivo seguro debe someterse a pruebas que culminan con la verificación de las capacidades operativas de los sensores exteriores y sus factores de dispersión mediante certificaciones que cumplen con los estándares internacionales.

Si bien la protección de objetos sólidos está contemplada en las normas básicas de seguridad, la sección 9.1 de la norma IEC 60950-22, «Protección contra la humedad», y la sección 9.3, «Protección contra el polvo», cubren los requisitos mínimos de protección contra la entrada de agua y polvo, respectivamente.

Aunque la clasificación IP mínima requerida para el diseño en exteriores es para una carcasa protegida contra el polvo y las salpicaduras de agua (IP54), es común que las carcasas para exteriores que albergan componentes eléctricos sensibles se diseñen como estancas al polvo y protegidas contra chorros de agua a presión normal, chorros de agua a alta presión o inmersión temporal, lo que significa un código IP de IP65, IP66 o IP67 respectivamente.

Las pruebas de acceso a la carcasa se realizan generalmente de acuerdo con la norma IEC 60529; sin embargo, también se acepta la certificación según la norma UL 50E para los tipos NEMA 3, 4 o 6 (aproximadamente equivalentes a los códigos IP IP54, IP56 e IP67, respectivamente).

Resistencia al impacto de la carcasa

La resistencia al impacto de la carcasa también puede marcar una diferencia significativa en la fiabilidad y el soporte de los sensores y otros dispositivos presentes en el mercado mundial. Los materiales poliméricos pueden ser sensibles a la temperatura en lo que respecta a su rendimiento mecánico. En particular, la resistencia al impacto puede disminuir a las bajas temperaturas ambiente a las que se exponen los equipos en exteriores.

La sección «Resistencia mecánica de las envolventes» de la norma IEC 60950-22 exige que las pruebas de impacto de la envolvente se realicen a la temperatura mínima de funcionamiento especificada para el equipo. Además, se aplican criterios de evaluación adicionales para garantizar que la protección contra la entrada de polvo y agua (grado IP) de la envolvente no se haya visto comprometida.

Consideraciones Adicionales

Además de los requisitos básicos mencionados para equipos de exterior, existen consideraciones de diseño adicionales que deben tenerse en cuenta para los productos de exterior. Para garantizar la seguridad de una red LoRaWAN , se necesita un servidor de red LoRa Alliance fiable. Para asegurar que el servidor de red sea fiable y pueda transmitir el tráfico necesario, se requiere el soporte del proveedor de la puerta de enlace, con quien se puede contactar en cualquier momento. Por ello, es fundamental elegir un fabricante de confianza, preferiblemente miembro de la reconocida organización LoRa Alliance. Es crucial contar con una puerta de enlace fiable, ya que este dispositivo gestiona toda la red y permite la comunicación con todos los sensores dentro de una misma red LoRaWAN.

Carga solar

Los equipos para exteriores son propensos a un calentamiento adicional de la carcasa debido a la exposición directa a la luz solar y a las variaciones de temperatura. Esta carga térmica adicional debe tenerse en cuenta desde el diseño inicial del producto para garantizar su fiabilidad. Si bien no es un requisito específico de la certificación de seguridad, es prudente esperar que un producto funcione de forma segura y fiable hasta 10 °C por encima de la temperatura ambiente máxima especificada.

Protección contra sobretensiones

Los equipos instalados en exteriores pueden experimentar niveles mucho más altos de sobretensión debido a fenómenos atmosféricos como los rayos. Las interfaces eléctricas de estos equipos requieren niveles adicionales de protección, ya sea integrada o añadida externamente a los dispositivos.

Aunque la norma IEC 60950-22 no especifica requisitos especiales, se recomienda consultar normas de protección específicas, como la IEC 62305-1 “Protección contra rayos” o la NFPA 780 de la Agencia Nacional de Protección contra Incendios “Norma para la instalación de sistemas de protección contra rayos”, para obtener orientación.

Planta y animal

Cuando corresponda, la norma IEC 60950-22 exige que los diseños de equipos para exteriores se evalúen frente a los efectos del crecimiento vegetal y las plagas. Esto cobra especial relevancia para las empresas agroindustriales, que suelen instalar sensores LoRaWAN y otros dispositivos en pleno cultivo. Si un sensor no cuenta con protección contra insectos, puede sufrir averías y generar pérdidas económicas. Por lo tanto, para proteger sus datos y la tecnología instalada, es fundamental elegir sensores y pasarelas con protección contra plantas y animales, especialmente si se planea instalar un dispositivo LoRaWAN en un entorno así.

Marcado de robustez

Por lo general, para asegurarse de que el dispositivo elegido esté certificado y cumpla con los requisitos del mercado, basta con leer la información en la parte posterior. Todos los miembros de LoRa Alliance marcan sus dispositivos con las certificaciones necesarias, y estas marcas resisten temperaturas extremas y otras condiciones climáticas adversas, por lo que puede acceder a esta información cuando la necesite. Los equipos suelen estar etiquetados o marcados con información de seguridad importante que debe permanecer legible incluso después de años de exposición en entornos exteriores adversos. Si sus sensores y soluciones no tienen estas marcas, debe revisar su certificación nuevamente para asegurarse.

¿Qué certificaciones de seguridad tiene TEKTELIC?

TEKTELIC Communications, miembro de LoRa Alliance y reconocida a nivel mundial, presta especial atención a los estándares tecnológicos, la difusión y la fiabilidad. Fabricamos sensores, soluciones y gateways capaces de procesar grandes volúmenes de datos, con bajo consumo energético y que funcionan sobre una red LoRaWAN segura.

Todos los gateways TEKTELIC diseñados y comercializados para uso en exteriores no solo cuentan con clasificación IP67, sino que también han superado un riguroso proceso de certificación adicional según la norma IEC 60950-22, incluyendo cualquier desviación específica requerida por las normas UL 60950-22, CSA n.° 60950-22 y EN 60950-22. Por ejemplo, el gateway TEKTELIC KONA Mega Ex cuenta con certificación ATEX/Zona II y clasificación IP67. Este gateway ofrece una potencia de transmisión de hasta 14 dBm por antena y una carcasa reforzada de grado operador, lo que lo convierte en una excelente opción para implementaciones en exteriores.

Otro gateway LoRaWAN , el TEKTELIC KONA Mega IoT Gateway, también cuenta con certificaciones reconocidas. Este dispositivo cumple con las especificaciones para Norteamérica, la Unión Europea y la región Asia-Pacífico, además de tener clasificación IP67. Este gateway LoRaWAN dispone de dos canales de transmisión simultáneos, lo que le permite transferir y recibir datos mucho más rápido que tecnologías similares con un solo canal de transmisión.

La tecnología LoRaWAN y las pasarelas basadas en IoT se están convirtiendo en las soluciones más fiables y sencillas para muchos sectores. Si elige un proveedor fiable de LoRa Alliance como TEKTELIC, tendrá la seguridad de adquirir un producto certificado. Póngase en contacto con el equipo de soporte de TEKTELIC y le ayudaremos a elegir la pasarela que mejor se adapte a sus necesidades.