El Centro de Innovación, Desarrollo Tecnológico y Aplicaciones en Internet de las Cosas (CIIoT) del Tec de Monterrey desarrolló la herramienta Internet of Water. Se trata de una plataforma flotante conectada en la Internet de las Cosas (IoT). Su objetivo es monitorear la calidad del agua en ríos, lagos, lagunas y arroyos. Lo hace midiendo los niveles de contaminantes presentes en ellos.
En México, casi el 60% del agua potable está contaminada. Según datos de la Red Nacional de Medición de la Calidad del Agua (RENAMECA), 59.1% de los cuerpos de agua superficiales, como ríos, arroyos, lagos y zonas costeras, presentan algún grado de contaminación. Solo 40.9% cumple con las normas de calidad que garantizan acceso efectivo al agua potable.
La plataforma Internet of Water tiene sensores intercambiables, diseñados específicamente para medir diversas sustancias en el agua. Utiliza un gateway de comunicación LoRa (Long Range), cuya señal puede superar obstáculos como los planteados por el terreno o el clima. Las antenas transmisión la información obtenida a una base de datos. También se comunica con los paneles solares que alimentan baterías de litio de bajo consumo y las boyas que mantienen el dispositivo a flote.
Actualmente, Internet of Water se comercializa a través de AIoT4All. Es una startup del Tec de Monterrey enfocada en el desarrollo de productos de IoT con inteligencia artificial (IA). Con ella, la universidad otorga capital semilla y proporciona espacios para investigación y operación. El equipo especializado se desarrolló con fondos del Tec y del gobierno de Jalisco.
El origen de Internet of Water
«La plataforma mide 25 parámetros con ocho variables diferentes», indica Alfredo Figarola, profesor del Tec en el Campus Guadalajara y líder del CIIoT. 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 otros.
El diseño de la plataforma permite intercambiar los sensores según las necesidades del entorno y del cuerpo de agua a analizar. Así se asegura la flexibilidad en la medición de parámetros y variables.
La Internet of Water surgió de una iniciativa del gobierno de Jalisco para evaluar las condiciones del Río Grande de Santiago. Dicho caudal fue declarado en 2020 como el más contaminado del país. El gobierno contactó al profesor Figarola para desarrollar un dispositivo que pudiera medir los contaminantes disueltos de manera automática. El propósito era que proporcionara información objetiva para tomar decisiones de remediación.
Una vez desarrollado el primer prototipo, se llevaron a cabo pruebas de concepto en entornos reales que enfrentaron diversos desafíos. Uno de los principales retos fue la falta de conexión a la Internet a lo largo del río. Por ende, debieron encontrar formas de que la plataforma se comunicara con las antenas para transmitir la información recopilada. Se resolvió configurando un gateway LoRa enlazado a un microcontrolador que recibe y procesa la información y la almacena en una base de datos.
Además, las condiciones climáticas y geográficas adversas afectaban el funcionamiento de los sensores IoT, generando datos erróneos. Otro reto fue la dificultad de mantener la estabilidad de las plataformas flotantes ante las corrientes cambiantes. Además, hubo vándalos que dañaron seriamente los componentes.
Tecnología madura
De acuerdo con Figarola, Internet of Water está en el nivel 7 de 9 en la escala de madurez tecnológica (Technology Readiness Level, TRL) desarrollada por la NASA. Eso implica que la plataforma ha sido probada en entornos reales y es apta para su comercialización.
De hecho, a cuatro años de su arranque, la versión actual de Internet of Water ha es mucho más funcional que el primer prototipo. Hoy también puede detectar desviaciones en la corriente de un río o la extracción ilegal de agua en lagos y manantiales. Además, la plataforma tiene la capacidad de identificar descargas ilegales de aguas residuales. «La tecnología IoT permite monitorear de manera continua. Cuando se detecta alguna variación, se emiten advertencias para tomar las acciones necesarias», explica Figarola.
Desde su concepción, Internet of Water ha ampliado su alcance a otros entornos, como plantas de tratamiento de agua, granjas de acuicultura y universidades. Sin embargo, aún tiene un gran potencial de mejora.
A futuro se planea dotar a los sensores con tecnología de machine learning (aprendizaje automático). Eso 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 IA y mecanismos de control para optimizar el monitoreo y la toma de decisiones en tiempo real.
