“Lo que pasa es que a la gente de las curtiembres, donde procesan el cuero, les avisan cuándo van a venir a hacer las mediciones en el río y un día antes dejan de tirar el agua contaminada; por eso cuando llegan los funcionarios de la CAR, todas las pruebas salen bien, pero si de verdad no contaminaran el río, no tendría por qué oler así de feo”, denuncia una de las habitantes de Villapinzón, municipio de Cundinamarca.
Este no parece ser un caso aislado, pues, como lo menciona la líder del municipio, algunas empresas estarían diseñando estrategias para evadir las inspecciones ambientales de los organismos locales.
El control de los vertimientos de aguas residuales, residuos sólidos y peligrosos de actividades de alto impacto con el medio ambiente está a cargo de las Corporaciones Autónomas Regionales – CAR –, máximas autoridades ambientales a nivel regional. Entre ellas, las relacionadas con el tratamiento de pieles animales para la fabricación de cuero.
Sin embargo, las mediciones de contaminantes se realizan de manera esporádica y aleatoria, así que los resultados podrían no mostrar el verdadero impacto que tienen este tipo de actividades económicas en los cuerpos de agua.
Esto se debe a que pueden existir momentos de contaminación, pero el mismo ecosistema del río la absorbe de manera rápida, y la medición puede ser hecha en un momento en que el agua está bien.
Para contrarrestar situaciones similares, en el marco de un proyecto de la Facultad de Ingeniería de la Pontificia Universidad Javeriana, investigadores han desarrollado un sensor de muy bajo costo que permite monitorear la calidad del agua y alertar cuando está siendo contaminada.
La idea surgió de la tesis de Maestría en Ingeniería Electrónica de Alejandro Farfán y los directores de este trabajo de grado, Diego Méndez y Manuel Pérez, ambos profesores de la Universidad Javeriana, le han dado seguimiento a la construcción y pruebas de este artefacto. Juntos han publicado los avances en esta investigación en la revista Ingeniería y Universidad y Pesquisa Javeriana habló con ellos sobre este dispositivo.
A grandes rasgos, ¿en qué consiste esta investigación?
Diego Méndez: Lograr un sistema de monitoreo de calidad de agua que sea de muy bajo costo y que lo podamos escalar o reproducir de manera masiva. Los dispositivos o sensores comerciales que analizan este tipo de muestras son supremamente costosos y su uso está muy limitado a espacios de laboratorios.
Por ejemplo, el laboratorio de calidad de agua de la Universidad Javeriana cuenta con estos equipos, pero no son portátiles, no se pueden llevar a los espacios donde uno quiera tomar las muestras que luego se llevan al laboratorio y se evalúan.
Queremos crear un sistema de muy bajo costo.
¿Qué identifica exactamente este sensor?
Diego Méndez: El agua limpia nos marca unos ciertos niveles de capacitancia o capacidad de almacenar energía. Cuando se contamina, ese valor se modifica muy rápido. Ya con estas escalas sabemos si el líquido está en unos rangos adecuados o si algo está pasando. Lo que nosotros al final estamos midiendo es la conductividad del agua.
Después de hacer una investigación de los contaminantes del agua nos dimos cuenta de que, en general, uno de los más importantes son los sólidos disueltos, como las sales, que modifican fuertemente la conductividad del agua, es decir, su capacidad para dejar pasar la corriente eléctrica.
Luego encontramos que un sensor llamado capacitivo interdigitado – IDC–, nos permite hacer una medición muy barata y fácilmente reproducible de la conductividad del líquido.
¿Qué es y por qué es un sensor barato y de alta usabilidad?
Manuel Pérez: Los sensores de tipo capacitivo son fáciles de construir, tienen una precisión aceptable y ofrecen diversos usos. El desafío era lograr un sensor cuya capacidad de almacenar energía fuera lo suficientemente buena para que en este caso pueda interactuar con el agua.
Diego Méndez: Otra de las cosas que queremos hacer, a medida que avance el proyecto, es tener un sistema IoT (internet de las cosas), un sistema de internet de las cosas que pueda transmitir dicha información a una plataforma para dar una visión completa de lo que está ocurriendo en los ríos. En caso de encontrar algún contaminante persistente, la misma comunidad podría alertar a las autoridades locales para que tomen muestras con sensores de mucha mayor precisión para identificarlo y tomar acciones correctivas.
¿Qué usos se le puede dar a este tipo de sensores?
Diego Méndez: Siempre hemos tenido en mente una aplicación rural. Allí nosotros dejamos estos sensores distribuidos a lo largo de la orilla del río. Normalmente, en los hogares de las grandes ciudades, el agua tiende a ser de buena calidad porque ya viene de unas plantas de tratamiento. Por eso le estamos apuntando a los entornos rurales donde hay varios agentes contaminantes.
Por ejemplo, en los municipios donde hay curtiembres, que es donde se hacen los tratamientos de los cueros, desechan residuos químicos, metales y material orgánico. Estas fábricas generalmente son rurales y están en pueblos como Chocontá, al norte de Bogotá. Allá hacen todo el tratamiento de los cueros y la contaminación suele ir directamente al río.
¿Quién podría utilizar este sensor y cómo leer los resultados?
Diego Méndez: El sensor está diseñado para que a futuro no tenga ninguna interacción con las personas. Por eso pensamos en la plataforma del internet de las cosas, donde tenemos el sensor y un módulo de comunicaciones que transmitiría, por ejemplo sobre una red celular, esta información a un centro de consolidación. Allí es donde está el experto —que analiza— o donde se integra la analítica.
En la versión actual del sistema, el sensor solamente toma los datos, los almacena y cualquier persona que tenga un celular con la interfaz NFC, que es la que utiliza la mayoría de tarjetas inteligentes como la de TransMilenio, podría acercar el celular al dispositivo y tomar las cifras recogidas.
Eso abarata mucho el costo final porque no tenemos que poner el módulo de transmisión ni costos de operación mensuales asociados a los planes de datos. El dispositivo, como está diseñado, no requiere ningún experto al lado porque la idea es que toda la consolidación y el análisis se realice desde un punto centralizado, una plataforma web.
¿Cómo el uso de este sensor puede aportar en el proceso de control ambiental?
Diego Méndez: Las instituciones del Estado que hacen esta vigilancia usan unos equipos muy sofisticados y mucho más precisos que tienen, además, certificados de calibración con los cuales, después, ellos pueden poner una multa a quien esté contaminando, pero estos sensores de bajo costo no permiten eso. Por ejemplo, una Corporación Autónoma Regional no puede poner la multa con estos sensores. La idea es que los sensores, de manera periódica, identifiquen picos de contaminación en estas regiones y ahí alerten a la autoridad ambiental para que revise qué está pasando. Esto para tener una visión general y una alerta temprana.
Ya luego la entidad correspondiente, utilizando sus equipos certificados, puede ir a tomar las mediciones a las que haya lugar.
¿En qué etapa se encuentra esta investigación?
Manuel Pérez: Ya publicamos los resultados de la primera parte de la investigación. El sensor está en la etapa del prototipo y pruebas. Ya se mostró la validez de la medición en términos de la conductividad relacionada con los agentes contaminantes. Lo siguiente es masificar los prototipos para que la solución no sea solo el sensor, sino también el sistema de monitoreo completo de baja precisión y a bajo costo.
¿Cuánto podría costar cada sensor?
Diego Méndez: Como lo tenemos planteado, para que sea leído por medio de celulares, tendría un costo máximo de cinco dólares. Se requiere solo de un microcontrolador y una antena NFC, lo cual puede ser muy barato.
¿Por qué el interés en este tipo de proyectos?
Diego Méndez: En términos generales, desde el Departamento de Electrónica y desde el Centro de Excelencia de Internet de las Cosas, que es un centro que lidera la Javeriana, estamos trabajando precisamente en estas soluciones que le apunten a solucionar problemas sociales.
Estamos realizando proyectos muy similares en polución del aire, por ejemplo. Queremos tener proyectos que se puedan desplegar de manera masiva en una ciudad, identificando las regiones con mayor contaminación de Bogotá. Esto podría impactar, por ejemplo, en elegir el colegio de los hijos, en elegir la zona para comprar una casa, el sitio de ubicación de un hospital. Estamos apostando a desarrollar soluciones que le aporten a la sociedad.
