Automatización inteligente y sostenible para el abastecimiento del agua potable en Aluminé utilizando internet de las cosas para la supervisión y el control

Abstract

Este trabajo aborda la problemática de la gestión del suministro y distribución de agua potable en la localidad de Aluminé, Argentina. El Proyecto Integrador Profesional (PIP) proporciona una solución automatizada para la gestión del llenado de los tanques, permitiendo activar o detener las bombas de agua en función de niveles preestablecidos. Esta automatización no solo reduce significativamente las pérdidas por desbordamiento y el consumo innecesario de energía eléctrica debido al funcionamiento inadecuado de las bombas, sino que también elimina la necesidad de intervención manual y contribuye al uso eficiente del recurso hídrico, favoreciendo la sostenibilidad ambiental. Para la automatización del sistema, dado el alcance del proyecto y las capacidades financieras de Aluminé, se optó por utilizar dispositivos inteligentes de bajo costo. En concreto, se emplearon placas de desarrollo comerciales prefabricadas de tipo NodeMCU que incorporan el SoC ESP32. La comunicación entre los dispositivos ESP32, que controlan las bombas y monitorizan los tanques en distintas zonas, se gestionó mediante la plataforma de internet de las cosas (IoT) ThingsBoard. Esta plataforma facilita la supervisión del sistema de abastecimiento de agua. Los datos pueden visualizarse en cualquier navegador en Windows o en una aplicación específica para Android. En esta interfaz web, se podrán consultar datos como la cantidad de dispositivos conectados en cada zona, la cantidad de tanques y bombas que cada dispositivo tiene, si el dispositivo esta activo o no, y varios gráficos con información de consumo de agua, funcionamiento de las bombas, estado de los sensores en los tanques, entre otros. La solución, además de ser de bajo costo, es fácilmente escalable en función de futuras ampliaciones que puedan ser necesarias para cubrir la creciente demanda de agua. Asimismo, su mantenimiento es mínimo, ya que solo requeriría reemplazar algún sensor o dispositivo en caso de desperfecto. La tecnología empleada en el proyecto es de amplia disponibilidad en el país, y el sistema de monitoreo y control puede ser fácilmente adoptado por el personal del municipio.

This work addresses the issue of potable water supply and distribution management in Aluminé, Argentina. The Professional Integrated Project (PIP) provides an automated solution for the management of tank filling, enabling the activation or deactivation of water pumps based on predefined level thresholds. This automation not only significantly reduces water losses due to overflow and unnecessary electrical energy consumption caused by improper pump operation, but also eliminates the need for manual intervention and promotes the efficient use of water resources, thereby contributing to environmental sustainability. For system automation, considering the project's scope and Aluminé’s financial situation, low-cost intelligent devices were chosen. Specifically, commercially available prefabricated development boards, NodeMCU, equipped with the ESP32 SoC were used. Communication between ESP32 devices for pump control and tank monitoring across different areas was managed through the Internet of Things (IoT) platform, ThingsBoard. This platform facilitates the observation of the water supply system's operation and can be accessed on Windows via any web browser or on Android through a dedicated app. The web interface provides data such as the number of devices in each operational area, the number of tanks and pumps managed by each device, device connectivity status, and various data graphs related to water consumption, pump operation, and tank sensor statuses. In addition to being a low-cost solution, the system is easily scalable to accommodate future expansions that may be required to meet the growing demand for water. Moreover, maintenance requirements are minimal, as it would only involve replacing a sensor or device in the event of a malfunction. The technology employed in the project is widely available in the country, and the monitoring and control system can be easily adopted by municipal personnel