“Internet of Water”, sistema que monitorea la calidad del agua en Río Grande de Santiago, Jalisco

Según datos de la Red Nacional de Medición de la Calidad del Agua (Renameca) el 59.1% de los cuerpos de agua superficiales, como ríos, arroyos, lagos y zonas costeras, presentan algún grado de contaminación y solo el 40.9% cumple con las normas de calidad que garantizan acceso efectivo al agua potable.

“Internet of Water” es una plataforma tecnológica basada en (IoT) Internet de las Cosas que monitorea la calidad del agua en ríos, lagos, lagunas y arroyos, sensores intercambiables pueden medir una amplia gama de parámetros y variables en cuerpos de agua dulce los niveles de contaminantes presentes en ellos, explica el Tec de Monterrey en un comunicado.

El proyecto “Internet of Water” surgió como una iniciativa del gobierno del estado de Jalisco para evaluar las condiciones del Río Grande de Santiago, declarado en 2020 como el afluente más contaminado del país que está localizado en el Occidente de México nace en Ocotlán, en la ribera oriental del lago de Chapala a una altitud de 1524 metros sobre el nivel del mar y discurre por los estados de Jalisco y Nayarit, delimita su frontera a lo largo de unos 30km presentando una longitud de unos 433 km.

El gobierno contactó al profesor Alfredo Figarola para desarrollar un dispositivo que pudiera medir los contaminantes disueltos de manera automática y proporcionar información objetiva para tomar decisiones de remediación.

Las investigaciones y proyectos que desarrolla el CIIoT del Tec de Monterrey son de gran relevancia debido al grave problema de contaminación del agua en México: el 60% del agua potable está contaminada.

El CIIoT ha integrado en “Internet of Water” sensores diseñados específicamente para medir una variedad de sustancias presentes en el agua, elementos que lo convierten en un sofisticado sistema de monitoreo con un gateway de comunicación LoRa que envía datos a antenas para su transmisión a una base de datos, paneles solares que alimentan baterías de litio de bajo consumo, y boyas que mantienen el dispositivo a flote.

El equipo del CIIoT emprendió una investigación exhaustiva y diseñó una plataforma que monitorea el río utilizando su experiencia en las tecnologías de (IoT) Internet de las Cosas una vez desarrollado el primer prototipo, se llevaron a cabo pruebas de concepto en entornos reales, enfrentando diversos desafíos por ejemplo: la falta de conexión a Internet a lo largo del río, por lo que tuvieron que encontrar formas de que la plataforma se comunicara con las antenas para transmitir la información recopilada; para resolver esto, se configuró un Gateway (LoRa) low range para emitir una señal a un microcontrolador capaz de recibir, almacenar y así poder procesar los datos.

El Tecnológico ha colaborado con financiamiento en forma de capital semilla y proporciona espacios para investigación y operación. El equipo especializado se desarrolló con Fondos del ITESM y del Gobierno del Estado de Jalisco de esta manera, según Alfredo Figarola, estos desarrollos se ubican ya en el nivel 7 de la escala (TRL) o Technology Readiness Level, que se refiere por sus siglas al Nivel de Madurez Tecnológica ello implica que la tecnología ha sido probada en entornos reales y es apta para su comercialización.

“Esta plataforma flotante alberga sensores que miden diversos parámetros para determinar la calidad del agua, actualmente evaluando 25 parámetros con ocho variables diferentes”, el investigador añadío. Los sensores analizan parámetros como el oxígeno disuelto, la turbidez, el pH, la temperatura, los sólidos disueltos y la conductividad, así como contaminantes como plomo, cadmio, fosfatos y valores como la demanda química de oxígeno (DQO) y la demanda biológica de oxígeno (BDO), entre muchos otros. El diseño avanzado de la plataforma permite intercambiar los sensores según las necesidades del entorno y del cuerpo de agua a analizar, asegurando así la flexibilidad en la medición de parámetros y variables, explicó Alfredo Figarola, profesor del Tec de Monterrey en el Campus Guadalajara y líder del CIIoT.

Además, deben considerarse las condiciones climáticas y geográficas adversas de la zona afectaban el funcionamiento de los sensores IoT, generando datos erróneos, así como otro reto fue la dificultad de mantener la estabilidad de las plataformas flotantes dado las corrientes cambiantes del cuerpo de agua, así como el vandalismo, que dañó seriamente los componentes.

Cuatro años después de la idea original, la versión actual ha superado estos desafíos y es mucho más avanzada y funcional que el prototipo inicial, demostrando que “Internet of Water” tiene un gran potencial en la preservación del agua.

Hoy en día es posible detectar desviaciones en la corriente de un río así como determinar la extracción ilegal de agua en lagos y manantiales y la plataforma tiene la capacidad de identificar descargas ilegales de aguas residuales. “La tecnología IoT permite monitorear de manera continua y, cuando se detecta alguna variación, se emiten advertencias para tomar las acciones necesarias”, aseguró Figarola.

Integración de Aprendizaje Automático e Inteligencia Artificial

El desarrollo del CIIoT aún tiene un gran potencial de mejora. Se integrará un componente de Machine Learning (aprendizaje automático) a los sensores, lo que permitirá ampliar la gama de elementos analizados sin aumentar los costos de los componentes físicos, como los sensores y el hardware. Además, se agregará una capa de inteligencia artificial (IA) y mecanismos de control para optimizar el monitoreo y la toma de decisiones en tiempo real.

“Internet of Water” es un claro ejemplo del compromiso del Tec de Monterrey con la investigación y la innovación tecnológica, así como con la preservación de recursos vitales como el agua.