5. Conclusiones

5.1. Objetivos Cumplidos

El prototipo que se desarrolló cumple con lo siguiente:

1. Medición del agua: Se implementó la medición del nivel en el tanque y del caudal instantáneo, lo que permite una lógica de fusión capaz de distinguir situaciones distintas (un nivel bajo por consumo normal no es lo mismo que un nivel bajo con caudal de salida anómalo).

2. Variables meteorológicas: Se mide temperatura, humedad, radiación solar y presión atmosférica. Se reemplazó el índice heurístico de la primera entrega por la ecuación de Priestley-Taylor, que entrega evaporación potencial en mm/día a partir de la temperatura, radiación y presión.

3. Notificación "in situ" sin red de comunicaciones: Se implementó una alarma visual (LEDs tipo "semáforo") y una alarma sonora física (buzzer), con patrones diferenciados por estado. Se ejecuta toda la cadena de medición, fusión y alerta en el microcontrolador, para no depender de conectividad.

4. Visualización en tiempo real: Por medio de la pantalla LCD, se puede monitorear en tiempo real todas las variables que va rotando entre tres vistas.

5. Tablero de control en la WLAN: Se implementó un servidor web embebido en el propio ESP32, sin MQTT ni servicios en la nube, con autenticación y acceso restringido a dispositivos de la red local. Este muestra los valores actuales medidos y un histórico de valores recientes, aparte de permitir silenciar la alarma de forma remota.

6. Medición fuera del hilo principal: La adquisición de los valores para las variables medidas se ejecuta como tarea de FreeRTOS aclada a un núcleo distinto del que atiende el servidor web, con el estado compartido protegido por mutex. Así atender una consulta del tablero no interrumpe la medición ni la alarma.

7. Robustez de la lógica de alerta: Se incorporó histéresis en los tres umbrales para evitar posibles oscilaciones en las fronteras, y un estado de falla que se activa cuando un sensor que sea crítico deja de responder.

8. Prototipo integrado en carcasa: El montaje pasó de dos protoboards en una carcasa hecha de forma manual, a una carcasa impresa en 3D, con los sensores dispuestos como se instalarían en campo.

9. Validación con datos medidos: Se diseñó y ejecutó un banco de pruebas que calibró sensores con referencias conocidas y reporta error y repeticiones en tablas.

5.2. Retos del Desarrollo

A lo largo del desarrollo se presentaron diversos retos que requirieron realizar ajustes de diseño y lógica por limitaciones de hardware, comportamientos inesperados que surgieron durante las pruebas o tiempo:

• Lectura sensor DHT22 en la simulación: Al probar en la primera versión de la simulación, el sensor devolvía errores de timeout. Se resolvió cambiándolo de nodo al D15 en el ESP32.

• Sensor de radiación solar: La implementación inicial contemplaba un módulo de medición de luz, pero el módulo que se consiguió solo tenía salida digital, lo que no permitía tener una medición gradual de la luz, por lo que se tomó la decisión de usar un fotorresistor con divisor de tensión, que entrega una lectura analógica, permitiendo así tener una lectura gradual y no binaria. Su conversión a W/m² se calibró después con dos puntos tomados en sitio.

• Zona ciega del sensor de nivel: El HC-SR04 tiene una zona ciega de unos 2 cm: por debajo de esa distancia el transductor sigue vibrando cuando llega el eco y reporta siempre un valor similar, sin importar la distancia real. Con un recipiente de 7 cm de profundidad, buena parte del recorrido del agua caía dentro de esa franja, lo que producía lecturas inconsistentes en los niveles altos. Se corrigió ampliando el rango de medición a 12 cm y ajustando la posición del sensor, de modo que la distancia medida se mantenga en la zona donde el sensor responde de forma lineal.

• Sensor de caudal sin pulsos utilizables: Alimentado a 3,3 V el sensor apenas registraba 2 ml de 870 ml reales, porque su sensor magnético interno requiere 5 V. Ya a 5 V, el factor de conversión del datasheet subestimaba el volumen a la mitad. Hubo que calibrar ese factor contra un volumen conocido.

• Integración en carcasa: Reducir el montaje de dos protoboards a una sola obligó a reorganizar el cableado y a replantear la distribución de los componentes para que el conjunto cupiera en la carcasa y fuera instalable.

5.3. Trabajo Futuro

Para entregas futuras se planea:

• Implementar la tasa de descenso de nivel como cuarta señal de la lógica de fusión

• Validar la escala de radiación contra un instrumento

• Calibrar los umbrales con datos conocidos del sitio

• Alimentación por batería, para no depender de una fuente de alimentación externa

• Adaptación de nivel en las líneas de 5 V

5.4. Referencias

[1] Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, "Gobierno confirma inicio del fenómeno de El Niño y alerta sobre su alcance," Minambiente, Bogotá, Colombia, jun. 2026.

[2] Caracol Radio, "Fenómeno del Niño: los municipios en Cundinamarca con mayor riesgo de desabastecimiento de agua," Caracol Radio Bogotá, Sección Nacional, jun. 16, 2026.

[3] Infobae, "Fenómeno de El Niño en Colombia: estos son los 16 escenarios de riesgo que podría vivir Bogotá," Infobae Colombia, Sección Medio Ambiente, jul. 08, 2026.

[4] Gobernación de Cundinamarca, "Plan de Contingencia para el Fenómeno de El Niño," Unidad Administrativa Especial para la Gestión del Riesgo de Desastres (UAEGRD), Bogotá, Colombia, inf. técnico, 2026.

[5] Datasheet del módulo sensor ultrasónico HC-SR04 (Enlace).

[6] Datasheet del sensor de temperatura y humedad DHT22/AM2302 (Enlace).

[7] Datasheet del sensor de caudal ZJ-S201 (Enlace (Es técnicamente idéntico al YF-S201).

[8] C. H. B. Priestley y R. J. Taylor, "On the Assessment of Surface Heat Flux and Evaporation Using Large-Scale Parameters," Monthly Weather Review, vol. 100, n.º 2, pp. 81-92, 1972.

[9] R. G. Allen, L. S. Pereira, D. Raes y M. Smith, Crop Evapotranspiration: Guidelines for Computing Crop Water Requirements, FAO Irrigation and Drainage Paper 56. Roma: FAO, 1998.

[10] M. Barros et al., "Low-Cost Solar Irradiance Meter using LDR Sensors," 2018.

[11] NXP Semiconductors, I2C-bus specification and user manual, UM10204, rev. 7.0, 2021.

[12] National Weather Service, "Pressure Definitions," NOAA. [En línea]. Disponible: https://www.weather.gov/bou/pressure_definitions

[13] Bosch Sensortec, BMP280 Digital Pressure Sensor Datasheet.

[14] Instituto Distrital de Gestión de Riesgos y Cambio Climático (IDIGER), "Sistema de Alerta Bogotá (SAB)," Bogotá, Colombia. [En línea]. Disponible: https://www.sab.gov.co/.

[15] AccuWeather, "Bogotá, Bogotá D.C., Colombia: pronóstico del tiempo por hora," AccuWeather Inc. [En línea]. Disponible: https://www.accuweather.com/es/co/bogota/107487/hourly-weather-forecast/107487.

[16] IEEE Standard for Information Technology — Telecommunications and Information Exchange between Systems — Local and Metropolitan Area Networks — Specific Requirements — Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications, IEEE Std 802.11-2020, 2021.