Fundamentos de IoT y Sensores Inteligentes

Competencia laboral: Describir la arquitectura por capas y los componentes de un sistema IoT a partir de los modelos de referencia internacionales y del contexto tecnológico colombiano para identificar los elementos que intervienen en una solución conectada en situaciones reales o simuladas.

• Explicar qué es el Internet de las cosas según la ITU-T Y.4000 y en qué se diferencia de M2M, los sistemas embebidos y la automatización industrial.
• Describir las capas de percepción, red, procesamiento y aplicación de la arquitectura IoT y su relación con la norma ISO/IEC 30141:2024.
• Identificar los componentes de un sistema IoT: dispositivo, pasarela o gateway, red, plataforma y usuario final.
• Interpretar las cifras del mercado mundial de dispositivos IoT conectados y las tecnologías dominantes entre 2025 y 2030.
• Reconocer el estado de la conectividad móvil, el despliegue 5G y los actores del ecosistema IoT en Colombia.
• Utilizar el vocabulario técnico del IoT para describir el ciclo de vida de una solución, desde la necesidad hasta el dispositivo instalado.

Competencia laboral: Aplicar criterios técnicos de selección, acondicionamiento, adquisición y calibración de sensores y actuadores para obtener mediciones confiables de variables físicas en soluciones IoT de casos reales o simulados.

• Clasificar sensores y transductores según la magnitud física, el principio de funcionamiento y el tipo de señal de salida.
• Interpretar en hojas de datos el rango, la resolución, la sensibilidad, la precisión, la exactitud, la linealidad y el tiempo de respuesta de un sensor.
• Seleccionar sensores de temperatura, humedad, presión, nivel, caudal, movimiento, luz, gases y energía eléctrica según la aplicación IoT.
• Diferenciar actuadores como relés, motores, servomotores, válvulas solenoides e indicadores, y sus requisitos de conexión segura.
• Aplicar técnicas básicas de acondicionamiento de señal: divisores de tensión, amplificación, filtrado y aislamiento.
• Calcular la resolución de un conversor analógico-digital, la frecuencia de muestreo con el teorema de Nyquist y el error de cuantización.
• Verificar la calibración, la incertidumbre y la trazabilidad metrológica de las mediciones de un nodo sensor.

Competencia laboral: Programar microcontroladores y placas de desarrollo para leer sensores, controlar actuadores y gestionar la energía de un nodo IoT en prototipos funcionales de casos reales o simulados.

• Distinguir microcontroladores, microprocesadores y sistemas en chip según su arquitectura, memoria y periféricos.
• Comparar Arduino, ESP32 y Raspberry Pi para elegir la placa de desarrollo adecuada a cada proyecto IoT.
• Configurar entradas y salidas digitales y analógicas, señales PWM e interrupciones en un microcontrolador.
• Conectar sensores mediante los buses UART, I2C, SPI y 1-Wire con ejemplos de código.
• Emplear el Arduino IDE, MicroPython, PlatformIO y simuladores en línea para programar y depurar dispositivos IoT.
• Estimar el consumo energético y la autonomía de un nodo IoT con baterías, modos de bajo consumo y paneles solares.
• Construir un prototipo de nodo sensor que integre sensor, microcontrolador, alimentación y envío de datos.

Competencia laboral: Configurar tecnologías de conectividad inalámbrica y protocolos de comunicación IoT para transmitir datos de sensores de forma eficiente y confiable según los requisitos de alcance, consumo y volumen de cada caso real o simulado.

• Explicar los parámetros de una comunicación inalámbrica: espectro, alcance, tasa de datos, consumo y presupuesto de enlace.
• Comparar Wi-Fi, Bluetooth Low Energy, Zigbee, Thread y Matter para redes IoT de corto alcance.
• Describir la arquitectura de LoRa y LoRaWAN, sus clases de dispositivos y el plan de frecuencias usado en Colombia.
• Diferenciar NB-IoT, LTE-M y 5G como opciones de IoT celular y prever el impacto del apagado de redes 2G y 3G.
• Explicar el direccionamiento IP, IPv6 y 6LoWPAN en redes de dispositivos con recursos limitados.
• Configurar MQTT con broker, tópicos, niveles de calidad de servicio QoS 0, 1 y 2 y mensajes retenidos.
• Utilizar CoAP, HTTP/REST y los formatos JSON y CBOR para intercambiar datos entre dispositivos y servicios.
• Seleccionar la tecnología de conectividad y el protocolo más adecuados para un caso de uso con una matriz de decisión.

Competencia laboral: Implementar flujos de datos IoT en plataformas en la nube y en el borde, con tableros de monitoreo, alertas y análisis básico, para apoyar decisiones operativas en aplicaciones sectoriales colombianas en casos reales o simulados.

• Diferenciar la computación en la nube, en el borde (edge) y en la niebla (fog) dentro de la arquitectura IoT.
• Comparar plataformas IoT en la nube y de código abierto como AWS IoT Core, Azure IoT Hub, ThingsBoard y Node-RED.
• Organizar el almacenamiento de datos de sensores en bases de series temporales con criterios de calidad del dato.
• Diseñar tableros de visualización con indicadores, umbrales y alertas para el monitoreo de variables.
• Analizar datos IoT con estadística descriptiva, tendencias y detección básica de valores atípicos.
• Examinar aplicaciones del IoT en el agro y el monitoreo ambiental en Colombia.
• Examinar aplicaciones del IoT en ciudades inteligentes, industria y salud en Colombia.
• Explicar la medición inteligente (AMI) en energía, agua y gas y su regulación en Colombia.

Competencia laboral: Aplicar controles de seguridad IoT, requisitos normativos colombianos y buenas prácticas de documentación y mantenimiento para desplegar soluciones conectadas seguras, legales y sostenibles en contextos organizacionales reales o simulados.

• Identificar las amenazas y vulnerabilidades del IoT con base en el OWASP IoT Top 10.
• Aplicar las capacidades de ciberseguridad de dispositivos recomendadas por NIST IR 8259 Rev. 1 y NIST IR 8259A.
• Verificar el cumplimiento de la norma ETSI EN 303 645 y reconocer regulaciones internacionales como el Reglamento Europeo de Ciberresiliencia.
• Aplicar las condiciones del espectro radioeléctrico de uso libre definidas por la ANE en la Resolución 105 de 2020 y sus modificaciones.
• Reconocer la homologación de equipos terminales ante la CRC y los requisitos del RETIE en las instalaciones eléctricas de soluciones IoT.
• Aplicar la Ley 1581 de 2012 y el Decreto 1377 de 2013 al tratamiento de datos personales captados por dispositivos IoT.
• Relacionar las políticas públicas CONPES 3975 de 2019 y CONPES 4144 de 2025 y la regulación de medición avanzada con los proyectos IoT.
• Elaborar la documentación técnica, el plan de mantenimiento y la lista de verificación de buenas prácticas de un proyecto IoT.