Saber qué tan contaminada está el agua de un país usualmente requiere de una gran inversión de recursos y tiempo en la toma y análisis de muestras, pero hoy es viable hacer el proceso más sencillo y asequible con una estación que usa el internet de las cosas para monitorear la calidad del agua.
“Internet of Water funciona con una plataforma del internet de las cosas que permite acceder a la información en el momento”, dice Alfredo Figarola, profesor del Departamento de Tecnologías Sostenibles y Civil, de la Escuela de Ingeniería y Ciencias (EIC), campus Guadalajara, y líder del Centro de Innovación, Desarrollo Tecnológico y Aplicaciones en Internet de las Cosas (CIIoT), del Tec de Monterrey, en entrevista con TecScience.
En México, el 59.1% del agua superficial –ríos, lagos, lagunas y riachuelos– están contaminados, de acuerdo con la Red Nacional de Medición de la Calidad del Agua (Renameca).
Si esto ya pinta un escenario preocupante, Figarola afirma que el problema podría ser aún más grande pues las mediciones muchas veces son insuficientes y no se realizan en todos los cuerpos de agua.
De forma natural, los contaminantes no fluctúan tanto de un día a otro, “pero sí pueden cambiar drásticamente por cuestiones antropogénicas, como descargas de una fábrica”, dice Figarola.
Las industrias que más contaminan el agua son las del petróleo y gas, la minera, la textil y la de producción de alimentos, de acuerdo con la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (Semarnat).
Entre los contaminantes más comunes están los fertilizantes, pesticidas, metales pesados, minerales, nitratos, fosfatos, detergentes, gasolina y microorganismos patógenos.
Monitorear la calidad del agua no solo es importante para prevenir daños a la salud de la humanidad, sino para proteger los ecosistemas.
Internet of Water
En el 2020, después de que el Río Grande de Santiago, Jalisco, fuera declarado como el más contaminado de México por la Procuraduría Federal de Protección al Ambiente (Profepa), el grupo liderado por Figarola fue contactado por el gobierno estatal para desarrollar un aparato que pudiera tomar mediciones automatizadas de contaminantes.
“Esa fue la idea semilla, pero después de entregar vimos el potencial del proyecto”, dice Miriam Pérez, project manager de Internet of Water.
Basándose en esa idea, decidieron ir más allá y desarrollar una estación de monitoreo de la calidad del agua que utiliza una plataforma de internet de las cosas para medir en tiempo real los contaminantes.
El internet de las cosas es el proceso tecnológico que permite conectar elementos físicos como objetos domésticos, dispositivos médicos y accesorios personales al internet. En el caso de Internet of Water, es la estación la que se conecta.
Para medir los contaminantes, cuenta con sensores de oxígeno disuelto, turbidez, pH, temperatura, sólidos disueltos totales, conductividad, de plomo y cadmio. Además, se pueden intercambiar por otros, dependiendo de los contaminantes más comunes en un cuerpo de agua de interés.
También cuenta con boyas de flotación, explica Antonio Moreno, desarrollador de hardware de Internet of Water.
Como fuente de energía, usa dos paneles solares que alimentan una batería de litio, dándole autonomía energética de alrededor de treinta y seis horas, dependiendo de la constancia del envío de datos.
Para transmitir la información, cuenta con un gateway de comunicación LoraWan, algo parecido a un modem inalámbrico de WiFi, que se comunica a través de antenas de radio.
Así, aunque la estación esté flotando en un lugar donde normalmente no habría internet, el gateway puede comunicarse con su plataforma web que es compatible con computadoras y teléfonos móviles.
Beneficios de utilizarla
A través de la plataforma web, es posible automatizar las mediciones de contaminantes. “Pueden hacerse registros cada treinta minutos, una vez al día, dos veces a la semana, o cada vez que se requiera”, dice Pérez. La frecuencia dependerá del tipo de actividad que realice el usuario.
En el caso de instituciones gubernamentales como la Comisión Nacional del Agua (Conagua), pueden tomarse con menor frecuencia, mientras que si se trata de un estanque de acuacultura suelen ser más estrictas.
“En general, la plataforma puede servir a gobiernos estatales, plantas de tratamiento, universidades, centros de investigación y empresas de acuacultura”, dice Figarola.
Los datos recolectados pueden subirse a la nube o almacenarse directamente en los dispositivos que los reciban, por si se busca protegerlos.
Así, la estación permite el acceso a información de calidad en tiempo real y ahorrar en costos de operación al no tener que enviar personas que tomen las muestras ni pagar análisis de laboratorio.
El objetivo final es que la información sirva para tomar decisiones de forma informada y prevenir riesgos o daños a las personas o los ecosistemas. “Si como gobierno detecto la presencia de un contaminante en un río que utiliza una comunidad, puedo alertar a la población y evitar que entren”, explica Figarola.
Monitoreo de la calidad del agua a futuro
Para hacer la estación, se requirió del esfuerzo coordinado de un equipo multidisciplinario de ingenieros químicos, ingenieros en electrónica, desarrolladores de sistemas web y diseñadores industriales.
“Fue un proceso largo donde hicimos muchas pruebas y prototipos”, dice Moreno.
La tecnología utilizada está por ser patentada, tanto en la parte del diseño del software y como la del diseño industrial.
Las limitantes que tiene hasta el momento es que en países donde el sol no suele estar tan brillante como en México, la obtención de energía a través de paneles solares puede ser un reto.
También, por el momento la estación es pesada y las tareas de mantenimiento deben realizarse por un equipo. Además, está hecho para tomar mediciones de contaminantes en agua dulce y no salada, por lo que utilizarla para medir la calidad de agua de los océanos no es posible.
Al respecto, el equipo se encuentra trabajando en nuevas versiones de la estación que atiendan estas limitantes, aunque adecuarla al agua salada no está en sus planes.
Mientras tanto, la versión actual ya puede ser utilizada por cualquiera que necesite monitorear de forma constante la calidad del agua.
“El monitoreo es solamente la punta del iceberg de acciones que se deben tomar para recuperar los cuerpos de agua y nosotros podemos ayudar con eso”, dice Figarola.
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