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Ardulake: una boya que permite monitorizar los cambios y la calidad del agua
Guillermo Goyenola, biólogo y docente del Departamento de Ecología y Gestión Ambiental del Centro Universitario Regional del Este (CURE), de la Udelar, junto a Javier García Climent, Técnico en Informática, desarrollaron el Ardulake, una boya que permite «medir la temperatura a varias profundidades» con «bajos costos de producción y mantenimiento».
El Portal de la Udelar dialogó con Guillermo Goyenola acerca de este trabajo, que fue difundido a través de un artículo publicado en diciembre en el Nº 20 de la revista científica Hardware X.
Goyenola explicó que el equipo de investigación del CURE viene trabajando desde el año 2009 en el monitoreo automatizado de ecosistemas acuáticos. Esta línea de investigación surgió inicialmente a partir de la interacción con una universidad de Aarhus en Dinamarca. Más adelante, se trabajó en monitoreo en Laguna del Sauce junto a Ose, y en 2019, el equipo llegó a un acuerdo de trabajo con la Dirección General de Gestión Ambiental de la Intendencia de Canelones, con el fin de desarrollar equipamiento de monitoreo para los lagos de Ciudad de la Costa.
Los inicios
El investigador recordó que en el año 2020, en el marco de este trabajo, instalaron 3 boyas. La involucrada en la publicación que motiva esta nota, se basa en un sistema de código abierto que es capaz de tomar medidas de temperatura a distintas profundidades de un lago. Existe oferta de equipamientos especializados, pero a muy alto costo, por lo que el objetivo de los investigadores fue «generar una alternativa más económica pero eficiente y confiable», la que hoy con la publicación arbitrada, queda validada. Los componentes necesarios se consiguieron en el mercado local y en el exterior mientras que otros elementos debieron ser fabricados por los mismos investigadores. Por ejemplo «la parte del flotador de la boya, la construimos con un tanque de agua de 300 litros que reforzamos con aluminio y acero inoxidable», explicó. A partir del convenio con la Intendencia de Canelones fue posible incorporar al equipo a Javier García Climent, responsable del desarrollo de los componentes tecnológicos del equipo que fue instalado en un pequeño lago de la zona sur de Shangrilá, en la calle Calcagno y Gestido.
Un aspecto interesante de esta experiencia fue que en ella sumaron el trabajo de un grupo de educación secundaria del Colegio Nacional José Pedro Varela de Ciudad de la Costa que se encuentra ubicado en la misma manzana en la que los investigadores instalaron la boya. Goyenola recordó que trabajaron durante el 2019 una vez por mes con los estudiantes y estos generaron un equipamiento similar al de los investigadores. Finalmente instalaron en la boya los dos equipos, que eran capaces de medir los datos que registraban los mismos sensores de temperatura y enviarlos por línea de celular a un servidor en línea.
Objetivo, alcances y desafíos a futuro del proyecto
Este tipo de prácticas de monitoreo permiten entender cómo funcionan los ecosistemas, cómo varían sus condiciones en el tiempo y de qué dependen sus cambios. Esto a su vez nos permite entender y sobre esa base, «predecir cuál va a ser la calidad del agua anticipándose a potenciales problemas socio-ambientales», afirmó Goyenola. Añadió que la diferencia vertical de temperatura en los lagos genera diferencias de densidad entre la superficie y la profundidad (más fría y densa), que no se mezclan verticalmente por un prolongado lapso. Esta condición denominada estratificación térmica, provoca la desaparición del oxígeno en la zona profunda. Las masas de agua se diferencian desde el punto de vista físico-térmico, pero también químico y finalmente biológicamente. Al terminar el verano esas diferencias de temperatura se disipan y al comienzo del otoño el agua se mezcla verticalmente. El surgimiento abrupto de agua desoxigenada desde el fondo del lago puede provocar muertes masivas de peces. En ese sentido el equipo de investigadores ya ha visto en los lagos este tipo de procesos, ha logrado explicar algunos eventos de mortandad y también adelantarse a la ocurrencia de otros.
Resaltó que este monitoreo permite obtener una densidad de información imposible de lograr mediante muestreos presenciales. «Ya una vez por semana es casi que insostenible concurrir y los cambios son más rápidos, por tanto de forma presencial los datos que obtienes son muy limitados», expresó. «Estos equipamientos te dan un dato cada 30 minutos o una hora, sin importar si es de noche o de madrugada, la estación del año, si es feriado o domingo», añadió. No obstante aclaró que esto no significa que sea fácil llevar adelante el trabajo con estas tecnologías, los equipos necesitan seguimiento y mantenimiento adecuado.
El mayor desafío a futuro identificado es poder sostener este trabajo en el tiempo, ya que se requieren recursos humanos, para el mantenimiento de los equipos y seguimiento de los datos. En este sentido destacó el acuerdo vigente de trabajo que tienen en la actualidad con la Intendencia de Canelones, pero señaló que la continuidad del proyecto depende de que este convenio se sostenga en el tiempo.
Goyenola destacó que también en 2020 se desarrollaron otros equipos de monitoreo automático capaces de medir en superficie y fondo parámetros de calidad de agua como oxígeno disuelto, pH y potencial redox. Estos dos equipos están instalados también desde el año 2020, uno en el lago Jardín de Lagomar y otro en un lago que los investigadores llaman «Javier», ubicado en el barrio Parque Miramar de Paso Carrasco.
En 2024, a partir de un nuevo acuerdo que firmaron con la Intendencia de Canelones están generando una especie de híbrido que incorpora las potencialidades del desarrollo publicado recientemente que permite medir temperatura en muchas profundidades, con las capacidades de evaluación de calidad de agua en superficie y fondo de las otras dos boyas.«De esta manera vamos a poder tener tres boyas iguales en tres lugares diferentes y esto nos va a permitir realizar una mejor comparabilidad entre los ecosistemas», apuntó.
Vínculos del proyecto
El proyecto estuvo asociado a un proceso de extensión universitaria y de trabajo interinstitucional y presenta fuertes vínculos con actividades de enseñanza de grado y posgrado. Por ejemplo la Ing. Química Laura López está trabajando en la tesis de su maestría en Ciencias Ambientales de la Facultad de Ciencias con los datos generados por el equipo en la tesis que se titula «Relevancia de la dinámica térmica para la gestión de lagos urbanos», orientada por Goyenola y Co-orientada por Hiroshi Yajima (Shimane University, Japón).
Goyenola explicó que el vínculo más fuerte con la docencia universitaria de grado en este proyecto es con la carrera Licenciatura de Gestión Ambiental del CURE, en especial con los cursos de Limnología y Analítica ambiental, que se dictan en el Centro Universitario, sede Maldonado. Asimismo han existido vínculos con talleres interdisciplinarios interesados en la temática.
Antecedentes
El equipo de investigadores trabaja en ecología acuática y se vinculó con la gestión ambiental. «Llegamos a un punto en el que entendimos que nuestros ecosistemas funcionan diferente a los de otras latitudes, pero no éramos capaces de describirlos, de comprenderlos», explicó. Este desarrollo les brinda la posibilidad de avanzar en el conocimiento y contar con más herramientas para la gestión ambiental. «Por otro lado, nos permitió comprobar que éramos capaces de generar nuestras propias soluciones tecnológicas, cosa que hace unos años parecía totalmente impensable, la única opción era obtener los recursos para comprar el equipamiento fuera del país», resaltó Goyenola.
Adicionalmente, a partir de otro convenio con la Intendencia de Canelones entre 2021 y 2022, comenzaron a instalar equipos de monitoreo de calidad de agua también en sistemas de aguas corrientes de Canelones. En este caso, como no tenían la capacidad de desarrollar equipos desde cero para sistemas tan diferentes, fueron seleccionados equipos disponibles en el mercado. En la actualidad estos equipos se encuentran instalados en cuatro lugares diferentes, dos de ellos están ubicados en el Río Santa Lucía, uno es una sonda instalada en la proximidad a la ciudad del mismo nombre, que mide calidad y altura del agua, con lo que contribuye al sistema de alerta de inundaciones. El segundo equipo está instalado a la altura de la ciudad de San Ramón. Un tercer equipo se encuentra en el arroyo Pando a la altura de la ciudad del mismo nombre y el cuarto en el embalse del Arroyo Canelón Grande a la altura de la ruta Nº 5.