Los proyectos de ingeniería urbana evolucionan continuamente hacia soluciones que permiten optimizar la gestión de las ciudades. En los proyectos relacionados con ciudades inteligentes se encuentran diferentes tipos de soluciones transversales: soluciones que incorporan elementos de información y comunicación que mejoran los servicios; soluciones que requieren la combinación de fuentes de información de diversas áreas para ofrecer mejoras concretas, finalmente, soluciones que facilitan a la población información de las ciudades (ITU, 2021). En este sentido, el Observatorio Hidrológico (OH), a través de tecnologías de última generación, incursiona en la captura y publicación en tiempo real de información de variables relativas a la ocurrencia de fenómenos hidrometeorológicos que tienen lugar en el área conurbada de la Ciudad de México.
Antecedentes
El OH está conformado por una red de 55 estaciones de
medición de lluvia, energéticamente autónomas, distribuidas en la Ciudad de México y en algunos municipios
conurbados del Estado de México. Cada estación cuenta con
una microcomputadora que recibe la información, ésta por
medio de la red de datos 4G y de comunicación en banda
libre LoRa, la transmite para su almacenamiento en la nube,
donde es procesada para finalmente ser mostrada en mapas
de precipitaciones o bien publicada en diferentes redes
sociales (ver Figura 1).
Las estaciones de medición cuentan en su mayoría con
disdrómetros, sensores de última generación encargados
de monitorear la intensidad de precipitación, precipitación
acumulada, visibilidad, número de gotas, energía cinética y
el tipo de precipitación. El resto de los puntos de monitoreo
cuentan con pluviómetros de pesaje, que permiten únicamente medir la intensidad de la lluvia y la cantidad de agua
acumulada. El proceso, desde la captura de información
hasta la publicación de los datos, tiene una duración aproximada de un minuto.
Figura 1. Arquitectura de las estaciones del Observatorio Hidrológico
Herramientas proporcionadas por el Observatorio Hidrológico para la construcción de Ciudades Inteligentes
Hacer uso de las tecnologías de la información (TIC) en el ámbito urbano permite tener un alto grado de respuesta ante situaciones no previstas, gracias a la automatización y capacidad de capturar información en tiempo real y de transmitir datos entre lugares remotos (Pedrozo-Acuña, 2020). El Observatorio Hidrológico pone a disposición información de precipitación pluvial, en forma de productos de acceso libre y fácil consulta, para así contribuir a un elevado nivel de rendimiento en la gestión de riesgos de carácter hidrometeorológico y evolucionar gradualmente hacia una ciudad inteligente. La intensidad de precipitación de un evento (ver Figura 2), puede consultarse a través de la página web del Observatorio Hidrológico (https://www.oh-iiunam.mx), así como la lluvia acumulada en diferentes intervalos de tiempo. Para una estación en particular, puede también observarse la evolución temporal de la intensidad de lluvia y la precipitación acumulada.
Figura 2. Mapa de intensidad de precipitación
Con el fin de proporcionar información para la toma de decisiones, con la participación de todos los actores involucrados en la gestión integral de riesgos, el Observatorio Hidrológico pone a disposición un semáforo por alcaldía (ver Figura 3) donde se identifican, a través de intervalos de precipitación acumulada en diferentes colores, una clasificación para la identificación del riesgo asociado a la presencia de lluvia.
Figura 3. Semáforo por alcaldía
Ejemplo del aprovechamiento de la información disponible de precipitación, con el uso eficiente de los avances tecnológicos y la utilización responsable de los recursos, es la creación de una aplicación móvil que permite a los usuarios, por medio de un mapa georreferenciado, ubicar un sitio donde se desea colocar un sistema de captación de agua de lluvia y, a través de la selección de un periodo e indicando las dimensiones del sistema, consultar el volumen potencial de captación de agua de lluvia (ver Figura 4).
Figura 4. Uso de aplicación Aquappolis
Posibilidades de desarrollo del Observatorio Hidrológico
Los usos y potencialidades de las TIC hoy son un elemento
fundamental en la sociedad, sin embargo, el reto de estas
tecnologías sigue siendo que se conviertan en instrumentos de
cambio y transformación que garanticen mejores niveles de vida y cuidado al medio ambiente. Uno de los grandes beneficios de
las ciudades es que ofrecen espacios de oportunidades, pero, es
en éstas donde se concentran y se amplían grandes problemas,
por tanto, las TIC juegan un papel primordial para afrontar los
desafíos a través de la información que pueden proporcionar
en diversos ámbitos. El camino de una ciudad tradicional a una
moderna, inteligente y sostenible implica grandes esfuerzos de
planificación y coordinación.
Contar con un modelo de desarrollo integral en las ciudades
conlleva forzosamente a promover un cambio en los patrones de
producción, consumo y demanda, de forma que se pueda asegurar
el equilibrio en los ecosistemas vinculados a las ciudades. En este
sentido, es necesaria la generación de indicadores de desempeño
en diferentes ámbitos medioambientales que repercuten en la
forma de vida de los habitantes de las ciudades (Cabello, 2022).
Las ciudades inteligentes usan infraestructura de conectividad, sensores y dispositivos distribuidos en la ciudad que
permiten la captura de información útil a través del desarrollo de
herramientas innovadoras que posibilitan organizar escenarios
urbanos complejos (THALES, 2018). La arquitectura adaptable
usada por el Observatorio Hidrológico permite realizar la medición de variables diferentes a las hidrometeorológicas si se
emplean otros sensores; asimismo, es posible mostrar dicha
información en tiempo real o en periodos históricos a través de
la arquitectura digital utilizada actualmente para la presentación de datos de precipitación, así como la posible generación
de alertas en caso de ser necesario.
Al ser flexible la arquitectura física y digital del OH, éste tiene
la capacidad de participar en la recopilación de información y
coadyuvar en la formación de un ambiente sostenible con un uso
racional de los recursos, esto por ejemplo, a través de la medición
de variables que permitan el uso de energías renovables o, en
materia de aprovechamiento del agua y optimización de costos,
el Observatorio Hidrológico tiene la capacidad de medir variables
como el pH, oxígeno disuelto, turbidez y color, entre muchas otras.
Al contar con información que permita a los ciudadanos
tener una mejor experiencia dentro del ámbito urbano, en
colaboración con las políticas gubernamentales adecuadas,
inevitablemente se conduce a la constitución de ciudades inteligentes y, es aquí donde el OH a través del uso eficiente de la
tecnología, también puede colaborar para el establecimiento de
sistemas innovadores que permitan tener una ciudad conectada
entre usuarios y autoridades. Ejemplo de esto es el monitoreo
del consumo de agua en los hogares y la disponibilidad de agua;
por otro lado, el OH cuenta con los instrumentos necesarios para
incursionar en el campo de la automatización de los sistemas de
luminarias a partir de información que se puede registrar como
la energía eléctrica utilizada, voltaje y corriente.
El Observatorio Hidrológico no sólo tiene potencial para
desarrollar proyectos novedosos en el futuro próximo, actualmente las variables registradas de precipitación permiten el estudio de cuencas urbanas. Con la resolución temporal de un
minuto ha sido posible determinar el tiempo de duración de las
tormentas y revisar el origen de las precipitaciones mediante
la estimación de parámetros hidrológicos; se ha identificado la
distribución espacio-temporal de eventos extremos en la Zona
Metropolitana del Valle de México y se ha estudiado la energía
cinética de la lluvia, característica que contribuye a la erosión
del suelo.
Los datos de lluvia también han sido utilizados para la creación de un modelo predictivo de precipitación. Éste es empleado
para pronosticar la ocurrencia de un evento de interés con una
buena confiabilidad. El modelo predictivo, basado en datos
históricos del OH, permite estimar un escenario de lluvia para un
horizonte de tres días, abriendo un nuevo paradigma respecto
a los sistemas de alerta temprana. Asimismo, los escenarios
de lluvia permiten la generación de mapas probabilísticos de
inundación que pueden ser empleados como estrategia de
alerta a través de su correcta difusión, contribuyendo así a la
construcción de una ciudad inteligente a través del control de
inundaciones.
Colaboradores del Observatorio Hidrológico
Además de las personas mencionadas al inicio de este artículo, el equipo de colaboradores del Observatorio Hidrológico
está actualmente integrado por Alejandra Amaro Loza, Jorge
Blanco Figueroa, Juan Alejandro Sánchez Peralta, Marco
Rodrigo López López, Carlos Sánchez Vargas y Erick Alexis
Vergara Alcaraz.
Referencias
Cabello, S. (2022). El camino de desarrollo de las ciudades inteligentes. Una evaluación de Bogotá, Buenos Aires, Ciudad de México y São Paulo (Documentos). CEPAL. https://repositorio.cepal.org/bitstream/ handle/11362/48000/1/S2200488_es.pdf.
ITU. (2021). Ciudades inteligentes y sostenibles. ITU. Comprometida Para Conectar Al Mundo. https://www.itu.int/es/mediacentre/backgrounders/Pages/smart-sustainable-cities.aspx.
Pedrozo-Acuña, A. (2020, December). Agua inteligente, ciudades inteligentes. Perspectivas IMTA, 1-4. https://doi.org/10.24850/b-imta-perspectivas-2020-33.
THALES. (2018). El IoT y las ciudades inteligentes seguras y sostenibles. https://www.thalesgroup.com/es/countries/americas/latin-america/ dis/iot/inspiracion/ciudades-intelegentes.
