Gestor de recursos hídricos con Ethernet

Los recursos hídricos exigen un monitoreo confiable incluso donde la infraestructura de comunicación es limitada. Este proyecto nació de la necesidad de que un producto ya existente acompañara un cambio que venía de afuera: las redes de comunicación estaban cambiando y una solución que dependía de 2G y 3G tenía que seguir siendo útil por muchos años.

ECK ya había desarrollado una versión anterior del sistema. En la evolución del equipo, el objetivo dejó de ser simplemente cambiar un módem. Había que crear nuevas alternativas de comunicación, atender instalaciones remotas y facilitar la configuración y la integración del equipo en campo.

Monitoreo de recursos hídricos cuando la red cambia

Con la perspectiva del apagado de las redes 2G y 3G, mantener toda la arquitectura dependiente de la comunicación celular habría limitado el producto. La nueva versión adoptó Ethernet como una de sus conexiones principales y mantuvo la posibilidad de usar un módem externo cuando fuera necesario.

El ESP32 sumó Wi-Fi y Bluetooth al equipo. Esto también permitió realizar tareas de configuración en forma local mediante un servidor web integrado, incluso desde un teléfono celular durante la puesta en marcha.

¿Y cuando no hay ninguna red?

Algunas instalaciones de monitoreo de agua están justamente donde la infraestructura de comunicación es más limitada. Para esos lugares, el proyecto incorporó una interfaz para comunicación satelital Globalstar.

Así, el mismo equipo puede atender desde una instalación con Ethernet disponible hasta puntos remotos sin cobertura celular. Una aplicación típica es la lectura del nivel de pozos y ríos con sensores de 4 a 20 mA y el envío de esa información al sistema del cliente.

Una placa que se comunica con sistemas distintos

La electrónica reúne cuatro entradas digitales, usadas para funciones como caudal, conteo de pulsos y horómetro, cuatro entradas analógicas de 4 a 20 mA y dos relés. El equipo también guarda un registro de hasta 2.000 eventos.

Por Modbus, el sistema se comunica además con un medidor/controlador trifásico Kron y obtiene magnitudes eléctricas como tensión, corriente, potencia activa y reactiva y factor de potencia. Esta información permite que la gestión vaya más allá del monitoreo hídrico y considere también el consumo y la demanda de energía de la instalación.

El control de la bomba puede entonces combinar los datos del medidor de nivel con parámetros de consumo y costo de la energía eléctrica, bloqueando su funcionamiento cuando sea necesario. De este modo, el sistema administra no solo cuándo hace falta bombear agua, sino también cuándo es energéticamente más conveniente hacerlo.

El desafío de integración no estaba solo en las interfaces físicas. La placa tenía que manejar protocolos y servicios distintos, entre ellos DHCP, IP fija, NTP, MQTT, Modbus, HTTP y la comunicación con el módem satelital.

MQTT simplificó la integración con sistemas de supervisión, mientras que el servidor web redujo la dependencia de herramientas específicas para la configuración en campo.

Una evolución, no solo un reemplazo

El resultado fue una plataforma más flexible que la versión anterior. En lugar de solo reemplazar una comunicación celular que estaba quedando obsoleta, el rediseño abrió alternativas de Ethernet, Wi-Fi, Bluetooth y satélite y amplió las posibilidades de aplicación del equipo. La integración entre medición de nivel, magnitudes eléctricas y control de la bomba también convirtió el sistema de monitoreo en una herramienta de gestión hídrica y energética.

Este tipo de arquitectura muestra cómo el monitoreo de recursos hídricos puede exigir integración entre sensores, comunicación, medición de magnitudes eléctricas y lógica de control. Vea también otros proyectos de ingeniería electrónica desarrollados por ECK.