IDC Sensor for Low-Cost Water Quality Monitoring Applications

Sensor IDC para aplicaciones de bajo coste de control de la calidad del agua

Para monitorizar adecuadamente el estado de salud de los recursos hidrológicos de una región, en términos de contaminación del agua, es necesario un sistema escalable y de bajo coste para mapear la calidad del agua en diferentes localizaciones y permitir la priorización de campañas de monitorización más sofisticadas y costosas en aquellas áreas donde parece estar ocurriendo un comportamiento sospechoso. Este trabajo presenta el proceso de diseño e implementación de dicha solución basada en IoT para aplicaciones de monitorización de la calidad del agua de bajo coste y escalables. Para ello, proponemos la utilización de un sensor de capacitancia interdigital (IDC) de bajo coste para caracterizar la conductividad del agua, un parámetro muy revelador sobre el nivel de contaminación del agua. Además, se diseñó e implementó un método embebido para medir dicho sensor, que considera los requisitos de una plataforma portátil: baja capacidad computacional, memoria pequeña y bajo consumo de energía. Nuestros resultados muestran que un sensor IDC es capaz de detectar los cambios de la capacitancia de la muestra, y por lo tanto mapear los cambios en la conductividad del agua. Además, la integración de un método de medición embebido es una opción válida para la caracterización in situ de muestras de agua y la solución completa permite un nuevo paradigma para la monitorización de la calidad del agua en escenarios a gran escala.

INTRODUCCIÓN

Actualmente, la medición de contaminantes en los recursos hidrológicos, especialmente en los ríos, se realiza mediante el uso de equipos altamente especializados, voluminosos y muy costosos, que permiten a los organismos gubernamentales de protección correspondientes verificar la calidad del agua y determinar si se encuentra contaminada. En Colombia, el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM) está a cargo de este monitoreo y las acciones correspondientes para preservar nuestros recursos hidrológicos, que año tras año se van agotando.

El IDEAM ha propuesto y utiliza el Índice de Contaminación del Agua (WCI) para mapear el estado de los diferentes ríos del país. Para calcular este índice se adquieren y ponderan diferentes variables: oxígeno disuelto, sólidos suspendidos totales, demanda química de oxígeno, conductividad eléctrica (también conocida como conductividad del agua) y pH. Sin embargo, estas campañas de seguimiento exigen un esfuerzo logístico impresionante para llevar todo el equipo y el personal necesarios a zonas remotas, lo que las hace muy costosas. Por lo tanto, el IDEAM sólo es capaz de ejecutar estas campañas dos o tres veces al año [ 1 ]. En ese sentido, es necesario el diseño de un sensor de bajo costo que permita un monitoreo masivo de los ríos.