La monitorización del nivel del agua con sensores LoRaWAN
Un sensor de nivel de agua LoRaWAN mide la altura del agua de un río, un lago, un embalse o un canal y transmite la lectura por radio a kilómetros de distancia, sin cables y sin alimentación de red. Las medidas confluyen en una plataforma que muestra en tiempo real la evolución del nivel del agua en ríos y embalses y envía una alarma cuando se supera un umbral. Una estación de medida se instala en pocas horas en un puente, una orilla o un pozo de registro, y la batería dura años. Le explicamos con qué tecnologías se mide el nivel, dónde se instalan los sensores y cómo los datos se convierten en un sistema de alerta temprana de inundaciones.
Cómo se mide el nivel: las tecnologías comparadas
El nivel del agua se mide con cuatro familias de sensores. Las dos primeras trabajan desde arriba, sin tocar el agua; las otras dos trabajan sumergidas o en contacto con la superficie.
| Tecnología | Cómo mide | Puntos fuertes | Límites |
|---|---|---|---|
| Radar | Distancia hasta la superficie, desde arriba | Sin contacto con el agua, precisión milimétrica | Requiere una estructura sobre la lámina de agua |
| Ultrasonidos | Distancia hasta la superficie, desde arriba | Coste contenido | Sensible al viento, la temperatura y la espuma |
| Sonda de presión | Columna de agua sobre la sonda sumergida | Adecuada para pozos, acuíferos y embalses profundos | En contacto con el agua y los sedimentos |
| Flotador | Posición del flotador en un pozo tranquilizador | Referencia histórica de las redes hidrométricas | Requiere obra civil y mantenimiento mecánico |
Para ríos y canales, el radar es hoy la opción de referencia: mide sin tocar el agua, queda fuera del alcance de sedimentos y detritos y mantiene la precisión incluso durante una crecida. La sonda de presión sigue siendo la más adecuada para pozos, acuíferos y embalses profundos.
Dónde se instalan los sensores
El sensor radar se fija a una estructura existente sobre la lámina de agua: el tablero o el pretil de un puente, una pasarela peatonal o un brazo en voladizo sobre la orilla. El punto de medida debe quedar por encima del nivel de máxima crecida y libre de obstáculos en el cono de medida.
La sonda de presión se baja hasta el fondo, protegida por un tubo guía o un pozo de registro, con el transmisor LoRaWAN en superficie. Es la configuración típica para pozos piezométricos, depósitos y embalses.
Además de los cursos de agua principales, los mismos sensores cubren los puntos críticos menores que las redes hidrométricas institucionales no vigilan: canales de drenaje, pasos inferiores, alcantarillas y cruces que se inundan primero durante un episodio intenso.
La red LoRaWAN: alcance y batería
Los sensores transmiten las medidas en la banda libre de 868 MHz con protocolo LoRaWAN: un solo gateway (pasarela) recibe los datos de decenas de estaciones de medida en un radio de kilómetros, incluso en zonas de colinas, y en los emplazamientos sin alimentación el gateway funciona con panel solar. Muchas ciudades y regiones disponen ya de una red LoRaWAN pública: donde existe, las estaciones se conectan a los gateways existentes.
El consumo es mínimo: con una lectura cada 5–15 minutos la batería interna dura de 5 a más de 10 años, y cada dispositivo envía periódicamente su estado de funcionamiento con el nivel de batería. Los parámetros, incluida la frecuencia de medida, se modifican a distancia por radio. Es la misma infraestructura que describimos para la monitorización de las estaciones de esquí y para la monitorización de aparcamientos: una red, muchas familias de sensores.
Del sensor a la plataforma: umbrales y alarmas
El gateway reenvía los paquetes de radio a un network server, el software que gestiona los dispositivos y decodifica las medidas: la opción más extendida en las administraciones públicas es ChirpStack, open source y sin costes de licencia. Desde aquí los datos llegan a las aplicaciones a través de protocolos abiertos como MQTT y API REST.
En la plataforma, cada estación se convierte en un punto sobre el mapa con el gráfico histórico del nivel. Puede definir varios umbrales para cada punto de medida, recibir las notificaciones en los canales configurados en cuanto se supera un umbral y exportar las series de medidas para estudios y proyectos. Con nuestra plataforma de monitorización Track-TP, los niveles hidrométricos conviven con los datos de los equipos de red y de los demás sensores IoT, en un único panel con alarmas y notificaciones.
La alerta temprana de inundaciones
El valor de la monitorización se demuestra en los episodios intensos. Cuando el nivel supera el umbral de atención, el sensor aumenta por sí solo la frecuencia de envío y la plataforma avisa al personal de guardia: quien debe decidir tiene los datos de su territorio en tiempo real, con minutos u horas de antelación sobre el punto crítico.
Los umbrales se calibran con referencias locales: la cota del dique, la cota de la calzada o el resguardo de seguridad de un cruce. El histórico de medidas sirve después para la planificación: reconstruir un episodio, dimensionar una actuación y documentar la eficacia de una obra.
Qué se necesita para un proyecto de monitorización hidrométrica
Un proyecto completo se desarrolla en cuatro pasos:
- Inspección en sitio y elección de los puntos de medida. Se identifican las secciones significativas, las estructuras de fijación y la referencia de cota de cada estación.
- Verificación de la cobertura radioeléctrica. Se comprueba la cobertura de los gateways existentes y se añaden los puntos de recepción necesarios, con panel solar donde falta la alimentación.
- Instalación y calibración. Fijación de los sensores, verificación de la medida respecto a la referencia de cota y puesta en marcha de la transmisión hacia la plataforma.
- Plataforma y mantenimiento. Configuración de umbrales y notificaciones, verificación periódica de la calibración y sustitución planificada de las baterías señaladas por el diagnóstico.
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Preguntas frecuentes
¿Cuánto dura la batería de un sensor de nivel de agua LoRaWAN?
De 5 a más de 10 años con una lectura cada 5–15 minutos. La frecuencia de envío influye en el consumo: aumentarla solo al superarse un umbral, como hacen los sensores de última generación, mantiene la autonomía plurianual incluso en los puntos más vigilados. El nivel de batería llega a la plataforma con el diagnóstico periódico.
¿La medida funciona también durante una crecida?
Sí, si la estación está bien diseñada: el radar trabaja desde arriba, sin contacto con el agua, y se instala por encima del nivel de máxima crecida, protegido de la corriente y de los detritos. Con el grado de protección IP68 y el aumento automático de la frecuencia de medida, la estación sigue transmitiendo justo cuando el dato hace más falta.
¿Hace falta construir una red de radio dedicada?
No siempre. Muchas ciudades y regiones disponen de una red LoRaWAN pública a disposición de las administraciones locales: donde hay cobertura, las estaciones se registran en los gateways existentes. En los valles y en los emplazamientos aislados bastan unos pocos gateways dedicados, incluso con alimentación por panel solar.
¿Qué precisión tiene la medida del nivel?
Los sensores radar tienen una precisión del orden de los milímetros; las sondas de presión, del centímetro. Para un sistema de alerta es una precisión más que suficiente: los umbrales de atención y de alarma distan entre sí decenas de centímetros.
¿Qué mantenimiento requiere el sistema?
Poco y planificable. El radar no toca el agua y no acumula sedimentos; la sonda sumergida requiere una limpieza periódica. El diagnóstico remoto señala las baterías próximas a agotarse y las anomalías de transmisión, así que puede programar las intervenciones en lugar de sufrirlas. Una verificación anual de la calibración completa el plan.