ESTACIÓN DE MONITOREO

Sobre la tecnología

El proceso de recolección manual de muestras puede resultar ineficiente si se trata de registrar de manera recurrente. Gracias al desarrollo de las tecnologías de transmisión inalámbricas, el proceso de detección de parámetros de calidad de agua se puede realizar de forma remota y de manera continua en el tiempo.

La estación de monitoreo remoto es una boya equipada con distintos sensores de medición, acoplados a un sistema de almacenamiento y transmisión de datos que miden variables físicas y químicas del ambiente. Esta herramienta permite el registro y visualización en tiempo real, desde un dispositivo con acceso a Internet, de parámetros fundamentales para el monitoreo de la calidad del agua: temperatura, conductividad, oxígeno disuelto, saturación y turbidez.

Esto es posible gracias al desarrollo de tecnologías WSN (acrónimo de Wireless Personal Area Network). El sistema requiere de una alimentación de energía, la cual se realiza por medio de placas solares instaladas en la torre de control. Una parte de la energía acumulada en las baterías se destina al funcionamiento de los sensores y a la transmisión, cuyos nodos emiten información hacia un receptor. Posteriormente, vía GPRS la información se transmite hacia una plataforma remota que permite visualizar los valores obtenidos para cada parámetro.

Otras opciones de transmisión consideradas fueron: la radio frecuencia, muy útil para alcances lineales de entre 5 a 10 km pero que podría presentar interferencias; y la señal satelital, cuyo costo económico es más elevado.

La información que entrega esta tecnología tiene altos niveles de precisión y está disponible indistintamente de las condiciones climáticas; sin embargo, es importante tener en consideración que esta información corresponde solo a un solo punto en el lago, por lo que sus los resultados no deben utilizarse para sacar conclusiones sobre la calidad del volumen del cuerpo de agua.

La función de la boya en la estación de monitoreo es la de proveer un espacio flotante y anclado al suelo en el que poder fijar los sensores, que son los encargados de tomar las mediciones de calidad del agua. Si bien su uso está muy extendido, puede ser excluido en caso de contar con un punto fijo en el cual poder instalar los sensores, como por ejemplo bordes costeros, muelles o ductos de descarga.

  • Temperatura del agua: Es un factor ambiental fundamental, ya que tiene una relación directa con la mayoría de indicadores utilizados en la estación de monitoreo. Por ejemplo, cuando aumenta la temperatura, disminuye la cantidad de oxígeno disuelto en el agua. También está directamente relacionada con la conductividad eléctrica, ya que cuando mayor es la temperatura, mayor es el movimiento de los iones en el cuerpo de agua (sales y materia inorgánica con carga eléctrica), por ende, mayor será la conductividad.
  • Oxígeno disuelto: Es la cantidad de oxígeno que está disuelto en el agua, fundamental para la vida en este ambiente. La mayoría de los organismos acuáticos necesitan oxígeno para sobrevivir y crecer, pero los requerimientos de oxígeno son variables. Por ejemplo, la trucha necesita niveles elevados para sobrevivir, mientras el bagre no.

    La unidad de medida de este indicador es el milígramo por litro (mg/L). Valores inferiores a 3 mg/L son dañinos para el ecosistema acuático y pueden suponer la muerte de plantas y animales.
  • Nivel de conductividad eléctrica: Indica la cantidad de sales y otros compuestos con carga eléctrica disueltos en el agua (iones). A mayor conductividad, mayor cantidad de iones. El origen de esta conductividad se debe a la descarga de iones la tierra y las rocas por las que pasa el agua durante su ciclo descargan, por lo tanto, la geología de una cierta zona determina la cantidad y el tipo de iones en el agua.

    La unidad de medida utilizada en este indicador es el microSiemens por centímetro (μS/cm). Dependiendo del origen del agua, esta puede presentar diferentes niveles de conductividad, por ejemplo, la conductividad del agua para consumo humano es de alrededor de 25 μS/cm, la del agua de mar promedio es de 50.000 μS/cm y la del lago Llanquihue suele estar por sobre los 90 μS/cm.
  • Saturación: Es el porcentaje de oxígeno disuelto con respecto a la cantidad máxima de oxígeno disuelto en el agua, a una temperatura y presión determinadas. Cuando aumenta la temperatura, disminuye la cantidad de oxígeno disuelto en el agua. Cuando el agua contiene todo el oxígeno disuelto a una temperatura dada, se dice que esta 100% saturada de oxígeno. El agua puede estar sobresaturada de oxígeno bajo ciertas condiciones, como por ejemplo en los rápidos de los ríos, o cuando las algas crecen y producen oxígeno más rápidamente del que puede ser usado o liberado a la atmósfera.
  • Turbidez: Es la falta de transparencia en el agua debido a la presencia de partículas en suspensión como arcilla, sedimentos, materia orgánica e inorgánica finamente fraccionada, plancton y otros microorganismos. Mientras más sólidos en suspensión haya en el agua, el valor de turbidez será más alto. La unidad de medida es el NTU (Unidad Nefelométrica de Turbidez).

    Estas partículas que se encuentran suspendidas en el agua absorben calor de la luz solar, haciendo que aumente la temperatura y se reduzca la concentración de oxígeno en el agua. A su vez, las partículas en suspensión dispersan la luz, lo que impide la actividad fotosintética de las plantas y algas, contribuyendo a bajar, aún más, la concentración de oxígeno. Estas partículas pueden ser dañinas para muchos organismos acuáticos, ya que pueden obstruir las branquias de los peces e impedir el libre desplazamiento de los macroinvertebrados acuáticos.

    Sin embargo, este no es un indicador directo para determinar contaminación, ya que la turbidez puede ser ocasionada por causas naturales y/o momentáneas, tales como la presencia de arcillas provenientes de la erosión, movimientos de tierra en terrenos aledaños al cuerpo de agua, o la descomposición de la vegetación de la ribera.

  • Evaluación de la flotabilidad y análisis de optimización del tamaño y volumen de la boya a utilizar, teniendo en cuenta aspectos operativos y medioambientales como el oleaje en el lago, el viento o la profundidad en el punto de fijación.
  • Optimización de sensores para que entreguen la mayor cantidad de información posible. El set de parámetros es amplio, por lo que se deben seleccionar aquellos que se consideren fundamentales para los objetivos de estudio y para los que existan sensores disponibles.
  • Parámetros físicos: temperatura, turbidez, profundidad/presión, corriente de agua.
  • Parámetros químicos: conductividad, oxígeno disuelto, saturación, pH, nutrientes (NH4, NO2, PO4, NO3, Cl), materia orgánico disuelta.
  • Biológicos: clorofila, algas verdes-azules/cianobacterias.
  • Un estudio de correlación mostrará la dependencia de la temperatura, conductividad eléctrica y turbidez con los restantes parámetros.
  • Evaluación de disponibilidad energética (radiación solar y almacenamiento en baterías) para el óptimo funcionamiento del sistema (periodicidad de los registros y transmisión de data).
  • Procesos administrativos: solicitud de permisos al SHOA (Servicio Hidrográfico y Oceanográfico de la Armada de Chile).
  • Instalación: Para definir la localización de la estación de monitoreo deben tomarse en consideración varios factores: la profundidad del punto donde se instalará, ya que de ello dependerá el tipo de fondeo o muerto a colocar en el suelo lacustre; que esté lo suficientemente alejada de las áreas de recreo en el lago, minimizando la posibilidad de actos vandálicos en la unidad; la facilidad de transporte para la realización de labores de mantenimiento y la posibilidad de una buena transmisión de datos sin necesidad de recurrir a la señal satelital. Adicionalmente, si hay disponibilidad de datos, es importante considerar la dispersión de contaminantes en el lago.
  • Chequeo y mantención periódico de sensores (1 o 2 veces al mes).

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