SENSOR DE NIVEL DE RÍO INALÁMBRICO A PRUEBA DE CORROSIÓN

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2 SENSOR DE NIVEL DE RÍO INALÁMBRICO Libre de corrosión. Diseñado, desarrollado y construido por: César Aníbal Moradel Fonseca. Asesor en Gestión del Riesgo de Desastres. En La Masica, Atlántida, Honduras, C.A Prototipo construido con el apoyo de GOAL Honduras. moradelii@gmail.com Derechos Reservados Patente en trámite. César Aníbal Moradel Fonseca - Asesor en Gestión del Riesgo de Desastres. 1

3 CONTENIDO 1. Qué es un Sistema de Alerta Temprana (SAT)? Objetivos de un SAT Participación Local Principales actores Componentes de un SAT Función de un SAT Estructura de un SAT Instrumentos de un SAT Sensor de Nivel de Río Inalámbrico Qué es un Sensor de Nivel de Río? Cómo funciona el Sensor de Nivel de Río Inalámbrico? Cuáles son los componentes del Sensor de Nivel de Río Inalámbrico? Pruebas de campo Anexos Agradecimientos 18 César Aníbal Moradel Fonseca - Asesor en Gestión del Riesgo de Desastres. 2

4 1. Qué es un Sistema de Alerta Temprana (SAT)? La alerta temprana es uno de los principales elementos de la reducción del riesgo de desastres. La misma evita la pérdida de vidas y disminuye los impactos adversos económicos y materiales de los desastres. Para ser eficaces, los Sistemas de Alerta Temprana deben incluir activamente a las comunidades en riesgo, facilitar la educación y la concientización del público sobre tales riesgos, diseminar eficazmente mensajes y alertas y garantizar una preparación constante y permanente. El éxito de un SAT radica en la capacidad operativa y de respuesta del personal que opera el sistema. En este contexto cada minuto de anticipación a un desastre es de vital importancia para llevar a cabo los planes de respuesta a la emergencia. De allí que los miembros con una tarea de monitoreo deben estar integrados por un grupo de personas responsables y contar con redundancia en el sistema para que sea confiable en cualquier circunstancia. 2. Objetivos de un SAT. Dos premisas claves con relación a los SAT: Premisa 1: El objetivo principal de un SAT es salvar vidas humanas y permitir a las autoridades locales y a la población tomar medidas preventivas para minimizar los daños que pudieran ser causados por los fenómenos naturales que podrían presentarse en un futuro próximo. Premisa 2: Un SAT no evita los desastres pero permite tomar las medidas para poder minimizarlos. Otro objetivo de los sistemas de alerta temprana manejados por las comunidades es facultar a las personas y comunidades que enfrentan una amenaza a que actúen con suficiente tiempo de modo adecuado para reducir la posibilidad de que se produzcan lesiones personales, pérdidas de vidas y daños a los bienes y al medio ambiente. Un sistema completo y eficaz de alerta temprana comprende cuatro elementos interrelacionados, que van desde el conocimiento de los riesgos y las vulnerabilidades hasta la preparación y la capacidad de respuesta. Los Sistemas de Alerta Temprana basados en las mejores prácticas también establecen sólidos vínculos internos y ofrecen canales eficaces de comunicación entre todos estos elementos. Cuatro elementos principales de los sistemas de alerta temprana manejados por las comunidades. Conocimiento de los riesgos: Recopilación sistemática de información y evaluación del riesgo. César Aníbal Moradel Fonseca - Asesor en Gestión del Riesgo de Desastres. 3

5 Supervisión de la alerta: Desarrollo de servicios de seguimientos y alerta temprana. Difusión y comunicación: Comunicación de la información sobre riesgos y alertas tempranas. Capacidad de respuesta: Desarrollo de las capacidades de respuesta de los ámbitos nacional y comunitario. 3. Participación Local. Los sistemas de alerta temprana operados por la población (voluntarios) se basan en la participación directa de quienes tienen más probabilidades de estar expuestos a las amenazas. Es muy probable que sin la participación de las autoridades y las comunidades locales en riesgo, las intervenciones y respuestas gubernamentales e institucionales resulten inadecuadas. Un enfoque local "de abajo hacia arriba Actores locales elaborando el mapa de amenazas. para la alerta temprana, con la activa participación de las comunidades locales, permite desarrollar una respuesta multidimensional ante los problemas y necesidades existentes. De esta manera, las comunidades locales, los grupos cívicos y las estructuras tradicionales están en condiciones de contribuir a reducir la vulnerabilidad y a fortalecer las capacidades locales. 4. Principales actores. El desarrollo y la implementación de un sistema eficaz de alerta temprana requieren de la contribución y la coordinación de una gran variedad de grupos y personas. Las comunidades, en particular las más vulnerables, revisten una importancia fundamental para los sistemas de alerta temprana centrados en la población. Las autoridades locales, al igual que las comunidades y las personas, constituyen el núcleo de un sistema eficaz de alerta temprana. Los gobiernos nacionales deben facultar a las autoridades locales y éstas deben tener un alto grado de conocimiento sobre las amenazas a las que se exponen sus comunidades y participar activamente en el diseño y el mantenimiento de los Sistemas de Alerta Temprana. César Aníbal Moradel Fonseca - Asesor en Gestión del Riesgo de Desastres. 4

6 Los gobiernos nacionales son responsables de las políticas y marcos de alto nivel que facilitan la alerta temprana, y de los sistemas técnicos que prevén y emiten las alertas nacionales de amenaza. Las instituciones y organizaciones regionales desempeñan un papel fundamental en la transmisión de conocimientos y asesoramiento especializado en apoyo a las medidas nacionales destinadas a desarrollar y a mantener las capacidades de alerta temprana en aquellos países que comparten un entorno geográfico común. Los organismos internacionales pueden ofrecer coordinación, estandarización y asistencia internacional para las actividades nacionales de alerta temprana, y fomentar el intercambio de información y conocimientos entre distintos países y regiones. Las organizaciones no gubernamentales tienen una función de concientización entre las personas, comunidades y organizaciones que participan en la alerta temprana, sobre todo en el ámbito local. También pueden ayudar a la implementación de Sistemas de Alerta Temprana y a preparar a las comunidades a enfrentar los desastres naturales. El sector privado desempeña un papel muy diverso en este campo. Ello incluye el desarrollo de capacidades de alerta temprana en sus propias organizaciones. Los medios de comunicación juegan un papel fundamental para mejorar el nivel de conocimiento sobre desastres entre la población en general y para difundir alertas tempranas. La comunidad científica y académica también juega un papel crucial al ofrecer insumos científicos y técnicos especializados para ayudar a los gobiernos y a las comunidades a desarrollar sistemas de alerta temprana. 5. Componentes de un SAT. Los Sistemas de Alerta Temprana (SAT) son estructuras operativas que integran personas, instituciones e instrumentos con el fin de tomar medidas de respuesta inmediata ante la eventualidad de un fenómeno natural o antrópico que pudiese causar un desastre. Por lo general un SAT se integra en la base de tres componentes o equipos de trabajo (Monitoreo, Análisis y Pronósticos y Respuesta). Entre sus funciones está; Recibir, recolectar, procesar datos y transmitir la información que debe ser enviada al área de Operaciones del Centro de Operaciones de Emergencias (COE). Los SAT son considerados el brazo técnico de los Comités de Emergencias sean estos; Nacionales, Departamentales, Municipales o Locales. César Aníbal Moradel Fonseca - Asesor en Gestión del Riesgo de Desastres. 5

7 Componente de Monitoreo. Son las personas que hacen el monitoreo o vigilancia de las condiciones climáticas, hidrológicas, meteorológicas, vulcanológicas, marítimas, sísmicas etc. Según sea la orientación del SAT. En este caso nos centramos en condiciones hidrológicas y meteorológicas. Estos equipos son conformados por los miembros voluntarios de los Comités de Emergencias Locales (CODELES), de las partes altas de las cuencas. Para el monitoreo se usan pluviómetros, escalas de nivel de río o sensores de nivel de río. Componente de Análisis y Pronósticos. Este equipo de personas reciben los datos del componente de monitoreo, están capacitados para hacer los análisis y pronósticos sobre el comportamiento de los fenómenos, los datos son analizados y se convierten en información útil que es enviada a los tomadores de decisiones (CODED y CODEM) y estos a su vez emiten alertas de acuerdo a las sugerencias recibidas, hacia las comunidades en riesgo. Componente de Prevención y Respuesta. Son equipos de personas organizadas en los Comités de Emergencias Locales, CODELES, que reciben la alerta y movilizan los recursos necesarios ejecutando los planes de prevención y respuesta que pueden contemplar la evacuación de zonas amenazadas o la implementación de medidas preliminares. Todos los componentes poseen equipo de radio comunicación y sistemas solares. César Aníbal Moradel Fonseca - Asesor en Gestión del Riesgo de Desastres. 6

8 6. Función de un SAT. Representacion grafica de un SAT informaciones o alertas a las comunidades en riesgo. La función fundamental de un SAT es recolectar, archivar, enviar, y transmitir los datos obtenidos, procesa y analiza y transmite la información y pronósticos sobre las condiciones hidrometeorológicas según los datos obtenidos, al Comité de Emergencias Municipal (CODEM) o al Centro de Operaciones de Emergencia (COE) en las cabeceras municipales para que los tomadores de decisiones, transmitan las Entre las actividades se destaca el seguimiento de todos los fenómenos de carácter natural, socionatural o antrópico, cuyas características permiten la vigilancia y seguimiento del fenómeno, de tal forma que sea posible conocer con cierto nivel de certeza en que períodos de tiempo se pueden desencadenar eventos potencialmente peligrosos. Lo anterior depende del conocimiento de las variables físicas que determinan el comportamiento del fenómeno y la presencia de instrumentos de evaluación y monitoreo que permiten conocer la evolución del mismo, hasta permitir la realización de pronósticos o predicciones temporales sobre su acción y posibles efectos. Como ejemplo de eventos previsibles se pueden mencionar Las inundaciones, ya que es posible deducir del monitoreo de las condiciones hidrometeorológicas y del comportamiento de los cauces, la mayor o menor probabilidad de generarse una inundación sobre un área determinada. Los huracanes también se pueden considerar como fenómenos previsibles, ya que la instrumentación y vigilancia sobre ellos permite conocer la evolución del fenómeno y con relativa certeza las posibilidades de que el fenómeno pueda afectar determinadas poblaciones en tiempos determinados. César Aníbal Moradel Fonseca - Asesor en Gestión del Riesgo de Desastres. 7

9 7. Estructura de un SAT. El SAT funciona a través de los Comités de Emergencia Locales (CODEL), Municipales (CODEM) y el Departamental (CODED), con el acompañamiento del Servicio Meteorológico Nacional y de la Comisión Permanente de Contingencias. Los Alcaldes o Alcaldesas actúan como Presidentes de los respectivos CODEM y dado que el SAT es una herramienta técnica de los CODEM, serán responsables del funcionamiento, dándole mantenimiento y sostenibilidad al SAT. En situaciones de emergencias los CODEM instalan los Centros Operativos de Emergencias que están constituidos por representantes de todas las instituciones del Estado, organizaciones civiles y organizaciones no gubernamentales. En cada municipalidad se nombra un coordinador del SAT municipal que es pagado por la respectiva municipalidad, este tiene dos asistentes voluntarios un Sub-Coordinador para Monitoreo y un Sub-Coordinador para Respuesta, todos asisten al Alcalde en el desarrollo de las actividades del Plan de Operaciones Anual, mantienen estrecha relación con el CODEM. 8. Instrumentos básicos de un SAT. Radios de comunicación. Antenas. Escalas hidrométricas. Limnímetros. Sensores de nivel de río. Pluviómetros. Sirenas. Megáfonos. Banderas. Paneles solares. Acumuladores (baterías). Reguladores de energía. Computadoras. Acceso a internet. Impresoras. Protocolos del SAT. Hojas de control diario. Mapas para ploteo. Etc. César Aníbal Moradel Fonseca - Asesor en Gestión del Riesgo de Desastres. 8

10 9. Sensor de Nivel de Río Inalámbrico Qué es un Sensor de Nivel de Río? El Sensor de Nivel de Río es un instrumento que sirve para medir el nivel del agua en ríos, lagos o lagunas, especialmente útil durante la ocurrencia de crecidas e inundaciones. Si bien la idea de un instrumento de medición para monitorear el nivel del agua no es nuevo, el Sensor de Nivel de Río presenta características especialmente útiles para su uso en Sistemas de Alerta Temprana ante Inundaciones, en áreas con recursos limitados. Caja receptora del Sensor de Nivel de Río usado por la CONRED En 1997 inicia en Guatemala un esfuerzo por desarrollar un instrumento que de bajo costo para monitorear ríos y poder contar con datos de utilidad para alertar a las poblaciones en las áreas de inundación sobre la posible ocurrencia de una inundación. Diez años después, este esfuerzo ha continuado con el perfeccionamiento del Sensor de Nivel de Río; un instrumento de bajo costo y tecnología apropiada con un enorme potencial para ser implementado como medio de monitoreo de ríos en Sistemas de Alerta Temprana ante inundaciones bajo condiciones de bajo presupuesto. Los sensores de nivel de río se construyeron en Guatemala a iniciativa del Doctor en Física Juan Carlos Villagrán, con estudiantes de la Universidad Francisco Marroquín. Estos sensores están conectados vía cables a una caja que contiene Leds que al subir el nivel del agua se van encendiendo. Con el tiempo lograron mejorarlos, a iniciativa del señor Rubén Avalos de la CONRED usando siempre el modelo con cables o sea alámbrico y con contactos (electrodos) de de metal. Este tipo de tecnología está siendo usado por la Coordinadora Nacional de Reducción de Desastres (CONRED). En Costa Rica se ha construido un sensor de nivel de río con sensores por ultrasonido. Este tipo de sensores existen en variedad de presentaciones en el mercado. Permanecen continuamente en funcionamiento a diferencia del inalámbrico que usa los recursos de energía cuando el agua hace contacto con los flotadores. Sensor de Nivel de Río por Ultrasonido construido en Costa Rica. César Aníbal Moradel Fonseca - Asesor en Gestión del Riesgo de Desastres. 9

11 9.2. Cómo funciona el Sensor de Nivel de Río Inalámbrico? Tras nuestra experiencia en diferentes países trabajando en la Gestión del Riesgo y aprovechando el avance tecnológico hemos diseñado, desarrollado y construido un sensor de nivel de río totalmente inalámbrico, o como se dice ahora, Wireless. Después de muchos meses de trabajo en el diseño del prototipo, logramos hacer funcionar el mismo en un simulador digital, posteriormente y con el apoyo financiero y logístico de la agencia An International Humanitarian Organisation de Irlanda (GOAL), se terminó de construir el prototipo que fue instalado en la comunidad de Suhí, municipio de Puerto Lempira, departamento de Gracias a Dios, zona mayormente conocida como La Moskitia. César Aníbal Moradel Fonseca desarrollador del Sensor construido en La Masica. Este instrumento está pensado para ser instalado en aquellos lugares de monitoreo aislados en los Sistemas de Alerta Temprana para Inundaciones. Una de las ventajas, aparte de su bajo costo, es que los flotadores Reed-Switch son de polipropileno de alta calidad, por lo que su vida útil es muy larga. En comparación con otros sensores similares, o escalas hidrométricas pintadas o limnímetros. Debido a su posición horizontal de montaje lateral estos flotadores utilizan un método de pivoteo diferente de otros productos del nivel de flotación. Como un resultado directo de la subida o bajada del agua y ante la proximidad de un campo magnético un interruptor se activa, enviando una señal al circuito electrónico del transmisor, unos 200 milisegundos después se puede observar en la pantalla LCD del receptor el nivel del río. Al subir el nivel del agua se van cerrando los circuitos y el transmisor envía su señal vía Wireless al receptor, en el caso de este prototipo cada sensor está a 0.30 metros de distancia al llegar el agua al primer sensor se lee en la pantalla LCD el nivel correspondiente, cuando el nivel del río alcanza el cuarto sensor 1.20, y se activa una alarma sonora por medio de un buzzer piezoeléctrico. Tanto el transmisor como el receptor son alimentados por energía solar. Aunque por ahora este tipo de sensor alcanza una longitud de hasta los 2 metros (0.50 cm de distancia entre uno y otro flotador) ya estamos trabajando en uno que logrará los 8 metros (0.50 cm de distancia entre uno y otro flotador), incorporando un nuevo circuito integrado de 8 bits. La altura o longitud de los sensores va de acuerdo a los criterios técnicos resultado de los parámetros de inundación efectuados en las comunidades de la cuenca (Estudios del Riesgo). Por lo general se instalan los sensores en el componente de monitoreo de los Sistemas de Alerta César Aníbal Moradel Fonseca - Asesor en Gestión del Riesgo de Desastres. 10

12 Temprana (SAT), o sea en la parte alta de la cuenca donde habitan los voluntarios de monitoreo del SAT, pero se pueden instalar en la cuenca media y baja también. Con este instrumento el personal de Monitoreo no tiene que ir hasta el río a verificar el nivel del mismo bajo condiciones atmosféricas adversas (de noche y con tormentas fuertes), lo que contribuye a proteger su integridad física. El personal de Monitoreo recibe en su casa o donde esté instalado el receptor la señal del nivel del agua del río. El proyecto contempla la instalación de estos instrumentos en los SAT montados en Centro y Sudamérica, África u otros continentes que sufren las embestidas de las inundaciones Cuáles son los componentes del Sensor de Nivel de Río Inalámbrico? El Sensor de Nivel de Río Inalámbrico se compone de: 1. Tubo PVC que contiene flotadores Reed-Switch de polipropileno. 2. Transmisor RF 3. Receptor RF Tubo con flotadores Reed-Switch. En el interior de un tubo PVC de 3 pulgadas se han instalado de forma lateral los flotadores a una distancia de 0.50 cm. Los alambres van dentro de un tubo PVC de ½ pulgadas adherido al de 3 pulgadas. El Transmisor. En la parte superior en un tubo de 6 pulgadas está el circuito electrónico del transmisor con su batería y regulador de voltaje. Fuera de este tubo hemos colocado el panel fotovoltaico (panel solar) que alimenta a la batería. Una antena para exteriores transmite una señal a 433 Mhz cada 200 milisegundos. El Receptor. El Receptor está instalado en una caja de plástico con su correspondiente antena que recibe la señal del transmisor en la misma frecuencia. La caja que contiene el receptor tiene una pantalla LCD donde se lee el nivel del río, cuando el agua llega al último flotador se activa una alarma sonora. Igual que el transmisor va conectado a una batería de 12 voltios y regulador de voltaje. César Aníbal Moradel Fonseca - Asesor en Gestión del Riesgo de Desastres. 11

13 9.4. Pruebas de campo. En las pruebas de campo tanto el transmisor como el receptor ofrecieron resultados cien por ciento satisfactorios a una distancia de 150 metros línea vista. Estos sensores se pueden colocar en puentes e instalar un receptor en una unidad móvil para ir monitoreando cada uno de los sensores en la misma frecuencia y conocer el nivel de diferentes ríos desde un vehículo sin necesidad de bajar del mismo. Probando el prototipo Sensor de Nivel de Río Inalámbrico, en La Masica, Honduras. César Aníbal Moradel Fonseca - Asesor en Gestión del Riesgo de Desastres. 12

14 10. Anexos. César Aníbal Moradel Fonseca - Asesor en Gestión del Riesgo de Desastres. 13

15 César Aníbal Moradel Fonseca - Asesor en Gestión del Riesgo de Desastres. 14

16 César Aníbal Moradel Fonseca - Asesor en Gestión del Riesgo de Desastres. 15

17 Placas de Circuito Impreso diseñadas y construidas en La Masica, Honduras. César Aníbal Moradel Fonseca - Asesor en Gestión del Riesgo de Desastres. 16

18 Receptor del Sensor de Nivel de Rio Inalámbrico Prototipo del Transmisor Acumulador y regulador de voltaje César Aníbal Moradel Fonseca - Asesor en Gestión del Riesgo de Desastres. 17

19 Agradecimientos especiales a: Gloria Lourdes Lazo Alemán. Pedro Jorquera. (Chile) Ricardo Efraín Lazo hijo. Anibal Daniel Moradel Lazo. Darlo Adonay Fonseca. (EE.UU.) Luis Eusebio García. Melvin Mauricio García. Matías Natanael Mathis. Sergio Noel López. Zully María Madrid. (EE.UU.) Carlos Humberto Bonilla A. Ricardo Efraín Lazo García. Rubén Antonio Lazo Alemán. Marvin Noé Santos Rojas. Oscar René Alcántara Irías. Ariel Padilla. Manuel J. Muñoz Mejía. GOAL - Honduras Bernard McCaul. José Ramón Salinas Caso. Luigi Loddo. Jorge Armando Tejeda. Nora Gáleas. GOAL - DIPECHO moradelii@gmail.com César Aníbal Moradel Fonseca - Asesor en Gestión del Riesgo de Desastres. 18