Desarrollo de una boya multiparamétrica para monitoreo de contaminantes

ECK participó en el desarrollo del sistema electrónico de control de una boya multiparamétrica para monitoreo ambiental, destinada a la Laguna de Pampulha, en Belo Horizonte (Brasil).

El proyecto se hizo para Sea Odyssey, empresa especializada en boyas y sistemas para operar en entornos acuáticos. La propuesta era crear una plataforma autónoma capaz de medir la calidad del agua a distintas profundidades y transmitir los datos en forma remota a una central de monitoreo.

Boya multiparamétrica: energía y control embebido

La boya usaba paneles solares y baterías, lo que permitía operar en forma autónoma por largos períodos. Un sistema embebido basado en ARM Cortex-M3 de ST gestionaba la energía, la comunicación, el posicionamiento y el control del conjunto.

Mediciones a distintas profundidades

Para medir a distintas profundidades se desarrolló un sistema de cabrestante automatizado con un cabrestante automotriz de 24 V adaptado a la aplicación.

El control de posición de la sonda usaba un encoder óptico de 1024 pulsos por vuelta, junto con un sistema de referencia de punto cero. Este mecanismo permitía controlar el largo de cable liberado, corregir errores de posición acumulados y evitar daños al cable o a la sonda.

El sistema también monitoreaba la corriente del motor del cabrestante con sensores de efecto Hall, lo que permitía detectar condiciones anormales de operación y proteger el mecanismo.

Comunicación, localización y seguridad

La comunicación remota se hacía con un módem GPRS Telit, mientras que un módulo GPS Telit daba la ubicación de la boya y formaba parte del sistema de seguridad y monitoreo.

Los datos recogidos por la sonda se enviaban a una central, lo que permitía seguir los parámetros de calidad del agua a lo largo de la profundidad de la laguna.

Cuando el entorno también se vuelve parte de la ingeniería

Operar en forma continua en un lago trajo desafíos que difícilmente aparecen en un banco de desarrollo.

Uno de ellos fue bastante inesperado: un yacaré conocido como Chico mostraba interés por la sonda instalada en la boya. Como el equipo de medición era muy valioso, hubo que desarrollar una jaula de protección mecánica alrededor de la sonda.

Otro problema importante fue la exposición a descargas atmosféricas. En un área abierta como la laguna, las sobretensiones inducidas por rayos podían alcanzar el sistema electrónico y la instrumentación, lo que exigió cuidados adicionales de protección.

La boya también pasaba largos períodos sin supervisión directa. Por eso hubo que implementar un sistema de seguridad contra intrusión y robo, con monitoreo remoto del compartimento electrónico.

La alta humedad, la exposición permanente a la intemperie y la necesidad de operar sin intervenciones frecuentes también exigieron especial atención en la elección de componentes, proveedores, conectores y materiales.

Integración para una aplicación ambiental real

El proyecto se desarrolló en unos tres a cuatro meses y fue una experiencia importante de ECK en sistemas electrónicos para aplicaciones ambientales remotas.

Más que adquirir datos de una sonda, hubo que integrar energía solar, control de movimiento, instrumentación, GPS, GPRS, seguridad y electrónica embebida.

Este es justamente el tipo de proyecto en el que la ingeniería tiene que lidiar no solo con la especificación técnica, sino también con las condiciones reales de operación. Vea también otros proyectos de ingeniería electrónica desarrollados por ECK.

En una boya multiparamétrica, la integración entre sensores, posicionamiento, comunicación y gestión de energía es tan importante como cada instrumento por separado. El sistema tiene que coordinar las mediciones, registrar la profundidad de cada muestra y mantener la operación aun con condiciones variables de generación solar y de comunicación. Esta arquitectura permite concentrar distintas magnitudes ambientales en una sola plataforma de adquisición, lo que facilita campañas de monitoreo en puntos donde instalar infraestructura fija sería más complejo.