Detección de inundaciones

Introducción y Justificación

El estado de Hidalgo enfrenta una problemática crítica y recurrente de riesgo hídrico, manifestada en inundaciones por desbordamiento de ríos y presas. Esta situación se agrava por la falta de sistemas de monitoreo constante y la ausencia de un Sistema de Alerta Temprana (SAT) robusto y accesible para la población en las zonas de riesgo.

Cada temporada de lluvias intensas, miles de familias mexicanas, particularmente en Hidalgo, son afectadas por estos desbordamientos, resultando en la pérdida de vidas y bienes materiales. Un ejemplo trágico y emblemático fue la inundación del río Tula en septiembre de 2021, donde el desbordamiento alcanzó hasta dos metros de altura, afectando a más de 2,500 viviendas y cobrando la vida de 17 personas en el Hospital General de Zona (HGZ) No. 5 del IMSS en Tula de Allende 1, 2.

Los municipios identificados con mayor vulnerabilidad a este tipo de fenómenos incluyen Tula de Allende, Huehuetla, Tianguistengo, y otras zonas de la Huasteca y la Sierra Hidalguense 3, 4. Además, la gestión de embalses como la Presa La Esperanza (que ha alcanzado el 100% de su capacidad) y la Presa Tejocotal (con riesgo de desbordamiento en temporadas de alta precipitación) subraya la necesidad urgente de un monitoreo en tiempo real 5.

Propuesta de Solución: Sistema de Detección de Inundaciones Basado en Meshtastic/LoRa

Se propone la implementación de un Sistema de Detección y Alerta Temprana de Inundaciones (SAT-I) utilizando la tecnología de red mallada Meshtastic sobre la infraestructura de radio de largo alcance y baja potencia (LoRa). Este sistema está diseñado para operar de manera autónoma y resiliente, incluso ante la caída de las redes de comunicación convencionales (telefonía móvil o Wi-Fi) 6.

Componentes y Funcionamiento

Detección de Nivel de Agua:
- Se emplearán sensores ultrasónicos de grado industrial con una precisión de hasta ±1 cm para la medición constante del nivel del agua en ríos o presas.
- Estos sensores se integrarán en una cápsula hermética de protección, asegurando su resistencia a la corrosión y a las condiciones ambientales extremas.
Comunicación Autónoma (Meshtastic/LoRa):
- Los datos de los sensores serán transmitidos a través de módulos LoRa que ejecutan el firmware Meshtastic. Esta tecnología utiliza ondas de radio de largo alcance y bajo consumo, permitiendo la comunicación off-grid (fuera de la red eléctrica o de telecomunicaciones) a distancias de varios kilómetros.
- La naturaleza de red mallada (mesh) de Meshtastic permite que cada nodo actúe como repetidor, extendiendo el alcance y la redundancia del sistema. En caso de que un nodo falle, la información puede ser retransmitida por otros nodos en la red.
Alerta Temprana y Aplicaciones Adicionales:
- El sistema no solo detectará desbordamientos inminentes, sino que también puede ser adaptado para detectar sequías mediante el monitoreo de niveles mínimos, facilitando la gestión hídrica en presas o zonas rurales.
- La alerta se puede emitir a dispositivos portátiles (como smartphones con la aplicación Meshtastic) o a sistemas de alarma locales, garantizando una evacuación temprana de la población.

Requerimientos Mínimos para el Prototipo

Para la implementación inicial de un nodo de monitoreo y su repetidor se requiere:

Componente	Cantidad	Función
Módulos LoRa/Meshtastic	2	Nodos de comunicación autónoma (uno para el sensor, otro como receptor/gateway).
Sensores Ultrasónicos	2	Medición precisa (±1 cm) del nivel del agua.
Retransmisor Autónomo	1	Nodo adicional con alimentación solar para extender el alcance de la red mallada.

Consideraciones de Despliegue

El despliegue del sistema debe ir precedido por un estudio topográfico detallado. Este estudio es crucial para:

Determinar la ubicación óptima de los nodos y retransmisores para maximizar el alcance de la red LoRa.
Establecer los umbrales de alerta basados en la topografía de la zona y los niveles históricos de desbordamiento.

Todos los retransmisores deben ser autónomos y alimentados por paneles solares, aprovechando la eficiencia energética y el bajo consumo de la tecnología LoRa.

Escalabilidad y Aplicaciones Adicionales: Beneficios para la Agricultura

La arquitectura modular y resiliente del sistema SAT-I basado en Meshtastic/LoRa permite una escalabilidad inmediata para integrar otros sensores y fuentes de datos, ampliando su utilidad más allá de la prevención de inundaciones. Dado que Hidalgo es un estado con una importante vocación agrícola, esta escalabilidad ofrece beneficios directos para el sector primario.

Integración de Sistemas Meteorológicos para Predicción de Lluvias

Se propone la integración de estaciones meteorológicas autónomas (alimentadas por energía solar y equipadas con sensores de precipitación, temperatura y humedad) que también utilicen la red Meshtastic/LoRa para la transmisión de datos.

Dato Adicional	Beneficio para la Prevención de Inundaciones	Beneficio para la Agricultura
Precipitación Acumulada	Permite modelar la saturación del suelo y predecir el caudal de los ríos con mayor precisión, mejorando la anticipación de la alerta.	Ayuda a los agricultores a optimizar el riego y a planificar la siembra y cosecha en función de la disponibilidad hídrica.
Temperatura y Humedad	Ofrece contexto para la predicción de tormentas intensas y fenómenos hidrometeorológicos.	Facilita la gestión de plagas y enfermedades, y optimiza las condiciones de cultivo para especies específicas.

Al enviar estos datos a través de la red mesh, se crea un sistema de información ambiental descentralizado y robusto. La combinación de la predicción meteorológica (datos de lluvia) con el monitoreo hidrológico en tiempo real (nivel de agua) proporciona una herramienta de análisis mucho más completa para la prevención de desastres.

Conclusión

La integración de sensores de precisión con la red de comunicación resiliente Meshtastic/LoRa ofrece una solución autónoma y autosuficiente para la detección temprana de riesgos hídricos en Hidalgo. Este enfoque no solo aborda la vulnerabilidad de las redes convencionales, sino que proporciona una herramienta vital para la salvaguarda de la población y la protección de sus bienes ante un desbordamiento inminente.