Diseñan sistema de alerta ante inundaciones

Con el propósito de contar con instrumentos de medición que permitan alertar a tiempo a la población durante las inundaciones provocadas por lluvias extremas, estudiantes e investigadores adjuntos a la Red de Monitoreo de Precipitaciones Extremas en el Estado de Querétaro (Red CIAQ), de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Autónoma de Querétaro (UAQ), diseñaron un hidrograma capaz de medir el ciclo de lluvia-escurrimiento en tiempo real, en los drenes ubicados en la ciudad de Querétaro.

El director de la Red CIAQ, Alfonso Gutiérrez López, informó que esta tecnología fue diseñada por los estudiantes de la maestría en hidrología ambiental de la Facultad de Ingeniería: Raisa Barragán Regalado, José Eduardo Cevallos Flores, Daniel González Correa y el egresado Juan Ramón Moreno Novelo, con el apoyo de la Iniciativa Internacional sobre Inundaciones (IFI) perteneciente al Programa Hidrológico Internacional de la Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (Unesco, por sus siglas en inglés).

“En México existen pocas estaciones hidrométricas, que son las que miden los caudales en los ríos, las únicas las tiene la Comisión Federal de Electricidad (CFE), y difícilmente alguien va a colocar sensores hidrométricos en la zonas urbanas y mucho menos que pudieran generar datos en tiempo real durante las lluvias. Esta tecnología surge ante la necesidad de contar con modelos bien calibrados para medir con mayor precisión este proceso donde, además de la lluvia que cae, se pueda medir el escurrimiento; si los dos se hacen en tiempo real, que es lo que pretendemos con este proyecto, se puede trabajar en un sistema de alerta en tiempo real de ambos fenómenos”, aseguró.

Por su parte, el egresado de la maestría en hidrología ambiental, Juan Ramón Moreno Novelo, explicó que este hidrograma consta de dos sensores —un emisor y otro receptor— con un tipo de programación Arduino, que genera un intervalo de medición de cinco segundos y que permite medir parámetros como el cálculo del caudal, de las pendientes, dimensionamiento, velocidad, flujo y el coeficiente de rugosidad.

Retos tecnológicos

El sensor representó varios retos: “Se necesitaba que pudiera medir constantemente con intervalos definidos, porque de repente el escurrimiento puede subir su volumen en un tiempo muy corto, entonces es importante poder tener una buena medición rápida. El otro era la portabilidad, que fuera ligero y que no consumiera mucha batería, que pudiera ser llevado a diferentes lugares y ser ajustado a diferentes necesidades sin tener que rediseñar todo de nuevo. Para eso utilizamos una base y un sensor ultrasónico, que trabajamos junto con la estudiante María Fernanda López Mazón, que nos permitió medir desde una distancia segura, dada la fuerza que pueden llegar a tener los caudales”, puntualizó Moreno Novelo.

También destacó que la principal innovación, en el caso de esta tecnología, es que ofrece parámetros de medición que no se contemplan en otros sistemas, como lo es el nivel de los caudales en los drenes en zonas urbanas.

“La parte más importante de esta iniciativa es poder ayudar a prevenir los desastres que se generan con el desbordamiento de estos drenes, que no solo generan pérdidas materiales, sino hasta humanas. Por eso se pensó también que el diseño pudiera soportar estos caudales sin mojarse; para eso lo colocamos en un recipiente hermético. Este dispositivo ya lo pusimos a prueba, tanto en laboratorio como en ambientes reales y obtuvimos resultados muy favorables”, aseveró.

Respecto a las pruebas del dispositivo, el estudiante de la maestría en hidrología ambiental, José Eduardo Cevallos Flores, indicó que se llevaron a cabo en drenes construidos en la zona metropolitana de la ciudad de Querétaro que constantemente se desbordan o se rompen debido a la mala planeación urbana y al caudal generado por lluvias torrenciales.

“Nosotros trabajamos en el dren ubicado en San Pedrito Peñuelas, que es uno de los más grandes de la ciudad. Primero se hizo una recopilación de los datos del dren que se va a medir, analizamos los puntos de transición, dónde cambia la sección del canal, dónde cambia su fondo, qué partes estaban elaboradas con mampostería o concreto, tomamos las longitudes y checamos las pendientes; todo eso es importante para poder determinar, de una manera más exacta, cuánta agua fluye en el dren”, explicó.

Una vez obtenido ese estudio, sostuvo Cevallos Flores, se realizó un trazado de la cuenca, es decir, el área total de agua y su fluidez durante las lluvias, lo que expuso una serie de problemáticas que se relacionan con la planeación urbana.

“Estas cuencas no llegan a tener un buen trazado porque solo toman en cuenta el terreno natural, como si no existieran calles o casas en medio de ellas y eso es importante considerarlo, nosotros hicimos un trazando de las cuencas siguiendo las pendientes de la colonias existentes y revisando calle a calle si realmente era por ahí donde tenía que pasar la cuenca”, puntualizó.

Lluvias torrenciales

La estudiante de hidrología ambiental, Raisa Barragán Regalado, explicó que la prueba de medición en condiciones reales se llevó a cabo el pasado 17 de septiembre, día en que se registró una lluvia torrencial en la ciudad de Querétaro.

“Instalamos el hidrograma en el dren de San Pedrito Peñuelas previo a la tormenta que se desató ese día; lo colocamos en el lado inferior de un puente peatonal que cruza el dren. Con el apoyo de Protección Civil y la policía municipal estuvimos ahí varias horas en medio de la lluvia torrencial, lo que fue positivo porque pudimos trabajar en condiciones muy diferentes a las que se presentan en el laboratorio. El flujo y la velocidad de agua en el dren eran tan fuertes esa noche que rompió una vereda del dren e incluso pudimos observar cómo se llevó llantas, basura, piedras y hasta animales”, recordó.

Barragán Regalado señaló que como resultado de la medición y análisis de cálculo de la lluvia torrencial ocurrida esa fecha, se puedo determinar que el caudal en el dren fue de aproximadamente 21 metros cúbicos por segundo.

“El hidrograma trabajó muy bien, obtuvimos todas las mediciones del sensor que estaba programado para darnos información cada cinco segundos durante la hora 50 minutos que duró esa lluvia torrencial; la precisión para captar todos estos datos no se había hecho antes. A los valores que fueron registrados cada cinco segundos, se les aplicó un ajuste por promedios móviles, obteniendo valores de caudal con un intervalo de un minuto para el cálculo del tiempo de retraso con un hietograma de precipitación total y efectiva que nos facilitó la Red de Monitoreo del Centro de Investigaciones del Agua”, detalló.

El director de la Red CIAQ, Alfonso Gutiérrez López, enfatizó que la siguiente etapa de este dispositivo será la colocación de módulos de transmisión que incluyan alertas visuales y sonoras para que la población pueda identificarlas, además de un sistema de comunicación remota para que estas alertas puedan llegar también a las instancias gubernamentales y de seguridad pública.

“Esa es la parte importante, necesitamos saber no solo cuánto llueve, sino también hacia dónde se desplazan las corrientes de agua y las áreas que puedan ser impactadas para tener la posibilidad de movilizar y evacuar a las poblaciones afectadas”, finalizó.

Fuente: CONACYT.