“¡Ahí viene la creciente!”. Ese grito de alarma, que muchas veces significa pérdidas de vidas humanas, de ganado, de cultivos, de construcciones alrededor de los ríos, hoy en día se remplaza por un mensaje en el celular que dice algo así como “se detecta una subida en el nivel del río aguas arriba; tomen precauciones”. Y las comunidades al menos tienen tiempo para prepararse. Eso sucede actualmente en las cuencas de los ríos Negro y Nare, en el sureste de Antioquia, gracias a estaciones que monitorean el nivel de los ríos y entregan información en tiempo real.
Es un resultado de aquello que hoy en día llaman el ‘internet de las cosas’, con posibilidades de aplicación en muchos campos, especialmente en agricultura y en ambiente. En el caso del sistema de monitoreo de los ríos se trata de alrededor de 45 estaciones automatizadas que, ubicadas preferiblemente en los puentes que los atraviesan, son capaces de medir el comportamiento del caudal de agua de los ríos mencionados y de todos sus subsidiarios.
Este sistema es la respuesta a una necesidad sentida por parte de la Corporación Autónoma Regional de las Cuencas de los ríos Negro y Nare (Cornare), porque las lluvias pueden generar inundaciones con consecuencias indeseables ―a veces catastróficas― para las poblaciones, bien sea a causa del cambio climático o por falta de planeación en el uso del suelo. Antes de la instalación de las estaciones, la información llegaba a la corporación gracias a que contaban con aliados en ciertos sitios estratégicos encargados de chequear diariamente una regleta ubicada a la orilla de los ríos y reportaban si había subido o bajado el nivel del agua. Demasiado manual y más o menos, como dicen en la región, “a la buena de Dios”. Información poco confiable. Diana Henao, jefe de la Oficina de Ordenamiento Ambiental del Territorio y Gestión del Riesgo, todavía lo recuerda: “Queríamos tener un monitoreo con información científica fundada”.
Los 26 municipios tienen la responsabilidad de proteger a la comunidad ante el riesgo. Cornare apoya esta tarea generando información y asistencia técnica para la prevención y mitigación de riesgos de desastres. Y solo los datos precisos le permiten hacerlo. Para ello necesitaban incursionar de lleno en las bondades de la informática, pero también de los cerebros que están detrás de las máquinas. Y ahí entra el Centro de Excelencia y Apropiación en Internet de las Cosas (CEA-IoT), de la Pontificia Universidad Javeriana, pues, como dice su gerente, el ingeniero Luis Carlos Trujillo, “el proyecto involucra todos los elementos típicos de una solución de internet de las cosas: unos dispositivos electrónicos que miden el nivel del río y reportan la información cada minuto a través de una red telefónica celular hasta llegar a lo que se denomina la nube, que sencillamente es el software en el cual se visualiza la información y se generan también alarmas de manera automática”.
Además de generar la alerta inmediata, la interfaz gráfica que está en la nube permite visualizar los puntos donde se está generando el riesgo: “Si en el punto X a las 5:21 se presenta un desbordamiento, significa que a las 6:57 se reflejará en el punto Y aguas abajo de la misma quebrada”, explica Trujillo. Si se desborda el río y puede ocurrir una inundación, el sistema avisa con tiempo. Henao lo complementa: “No solo es importante poder monitorear el momento de una crecida o en que puede presentarse un evento; queremos conocer qué pasa con las fuentes hídricas, poder saber históricamente cómo se vienen comportando en tiempos de menos lluvias, en tiempos de más lluvias, para que nosotros hagamos las correlaciones con modelos matemáticos y climatológicos, y poder empezar a caracterizar e identificar mejor la problemática de nuestras quebradas en cuanto al mismo caudal, a la oferta hídrica”. Se trata, en suma, de “tener información más consolidada”.
Cornare vigila constantemente las cuencas de los ríos Nare y Negro, donde habitan alrededor de 650000 habitantes en 26 municipios.
El esqueleto y la armazón
La arquitectura de una solución de internet de las cosas como las estaciones es relativamente sencilla. El profesor Trujillo dice que tienen tres capas. La inferior es la del hardware, donde los ingenieros diseñan y prueban constantemente los nodos electrónicos que permiten medir, bien sea el nivel de los ríos, la humedad relativa de un cultivo de café o la calidad del aire en un centro urbano.
“Son como el cerebro o la inteligencia de la estación, con sensores para cada una de las variables de interés”. Las estaciones de Cornare, por ejemplo, no solo miden el nivel del río, sino la precipitación que ocurre en el lugar. “Esos nodos tienen que ser muy resistentes desde cualquier punto de vista, lo que significa una infraestructura metalmecánica robusta, que quede bien anclada y que cuando la estación se quede sin energía vuelva a arrancar automáticamente sin problemas”.
La segunda capa es la de comunicación, que utiliza la telefonía móvil celular, de bajo costo y eficiente. “Y la última es la capa en la nube, la capa de las aplicaciones de visualización, de generación de alertas, la que almacena toda esa cantidad de información que uno va recopilando día a día de todos esos puntos: lo que se denomina la analítica de datos”, explica Trujillo. “Este es un valor agregado muy importante porque permite mirar sobre ―digamos― los últimos seis meses y entender mucho mejor lo que es su ecosistema y su sistema hídrico”.
Las estaciones funcionan con una batería que un panel solar carga constantemente. Si deja de funcionar el panel, la batería funciona hasta por dos semanas, lo cual permite la continuidad de la operación, y notifica a la central lo que está ocurriendo, de tal manera que los funcionarios de Cornare puedan contar con el tiempo suficiente para llevar a cabo las acciones pertinentes.
Pero ¿cómo hacen las estaciones para medir si el nivel del agua sube? Por ultrasonido, midiendo el tiempo que toma en ir y volver una onda que genera la estación hacia la superficie del río. “No es a través del contacto con el agua”, responde Trujillo, “entre menos toque el agua, será más durable”.
Un equipo, finalmente, resistente al agua y al polvo. Aunque no faltan el borrachito que coge la estación a piedra o los arbustos que crecen y tapan el sensor o las abejas que resuelven fabricar su colmena precisamente ahí en la estación, por lo que se requiere también un mantenimiento periódico del lugar.
La apropiación del sistema El trabajo ha sido interdisciplinario, una labor en la que todas las partes están involucradas y aportan desde sus respectivos conocimientos para lograr un sistema que funcione. “Nosotros sentimos que en las universidades hay un interés investigativo muy alto y sentimos que a través de ellas podemos acceder a conocimientos frescos”, dice Henao. “Y nosotros podemos ofrecerle a la universidad también nuestra experiencia, el apoyo para que puedan surgir con estudiantes trabajos investigativos”. Los miembros de la comunidad son claves para el buen funcionamiento del sistema.
Son como sus guardianes. “Ayer a las seis de la tarde me timbró el celular y el cauce estaba en su 100 % de capacidad”, comentó el líder comunitario del municipio El Retiro, Luis Guillermo Moreno, a PESQUISA JAVERIANA. “Yo miro y tomo fotos, se lo reporto a la Comisión de Gestión de Riesgo Municipal y a Cornare”. Como aún tiene una regleta en el río cerca de su casa, ubicada cuatro kilómetros arriba de la cabecera municipal, “lo primero que hice fue aquí en mi casa mirar cómo venía el cauce. Vi que estaba a plena capacidad, pero no se había desbordado. En todo caso, previendo que hubiera lluvias en la noche, hice el reporte, para monitorear el área urbana y aguas abajo”.
Cornare ha tenido ya dos oportunidades de socializar el sistema con sus instituciones pares en otras regiones del país, antes de la pandemia. Ahora continúa en este trabajo conjunto para lograr también medir la calidad de las aguas. “Realmente aquí la mayor satisfacción es cuando uno puede ver a Cornare ya trabajando, apropiándose y haciendo uso de estas tecnologías, y sacando todo el provecho”, concluye Trujillo.
Para saber más:
- Video sobre solución IoT para monitoreo de nivel de ríos:
- Acosta, J. et al. An IoT-based scalable river level monitoring platform. Artículo de próxima publicación en el International Journal of Sensor Networks (IJSNET).
TÍTULO DE LA INVESTIGACIÓN:
An IoT-based scalable river level monitoring platform
INVESTIGADORES POR LA UNIVERSIDAD: Luis Carlos Trujillo Arboleda, Diego Méndez, Juan Camilo Acosta
COINVESTIGADORA: Diana Henao Facultad de Ingeniería – CEA-IoT-Pontificia Universidad Javeriana, Cornare
Líderes académicos: Javeriana sede Bogotá, Javeriana seccional Cali, Universidad Autónoma de Bucaramanga, Universidad Tecnológica de Bolívar y Universidad Santo Tomás
Líderes tecnológicos globales: Intel, Microsoft y Hewlett Packard Enterprise
Empresas ancla: Hospital Universitario San Ignacio, Logyca, Totto y Zona Franca de Bogotá Líderes gubernamentales: Ministerio de Tecnologías de la Información y las Telecomunicaciones y Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación.
PERIODO DE LA INVESTIGACIÓN: 2008-actualmente
