Sistema de monitorización de agentes contaminantes en el lago Ypacaraí mediante el uso de Vehículos Acuáticos no Tripulados de Superficie

Los recursos hídricos son esenciales para el mantenimiento de la economía paraguaya, donde la agricultura, caza y pesca representa casi una cuarta parte del PIB y el sector agrícola representa el principal sector exportador. Entre los recursos hídricos disponibles, el lago Ypacaraí es el mayor lago de agua dulce en Paraguay, con aproximadamente 70 km2, y sus aguas sirven para consumo humano, agrícola y también como atracción turística (playa y deportes acuáticos). Un fenómeno que ocurre en este lago es la eutrofización, que consiste en una excesiva acumulación de nutrientes debido a vertidos incontrolados que impide su ciclo de asimilación natural. Esto produce un crecimiento desmesurado de algas, que acaban por consumir el oxígeno disuelto del agua, creando unas condiciones dañinas para la ictofauna, los humanos, etc. Los brotes de cianobacterias causan una severa degradación de la calidad del aguay el fitoplancton y/o peces muertos dan lugar a olores nauseabundos causando enfermedades en el ganado y los seres humanos, incluso la muerte. La solución propuesta consiste en el aprendizaje cooperativo de una red de Vehículos Autónomos de Superficie (ASV, por sus siglas en inglés) mediante una red inalámbrica para su despliegue adaptativo en entornos dinámicos y cambiantes como el lago Ypacaraí, donde las características del lago cambian en base a la dinámica del medioambiente. Un entorno dinámico y cambiante es aquel en el que las condiciones que determinan el despliegue de los ASV varían en el tiempo, lo que requiere de un aprendizaje continuo de las dinámicas de las variables del entorno para que la adaptación a los cambios sea lo más rápida posible. El proyecto se fundamenta en cuatro grandes pilares:

  • El primero es construir de una red de vehículos no tripulados provistos de sensores limnológicos y ambientales con capacidad de comunicación entre ellos mediante una red inalámbrica, de modo que puedan compartir la información capturada.
  • El segundo es realizar un despliegue cooperativo de la red de vehículos no tripulados, a partir de un aprendizaje de los datos capturados del entorno. Dado que el entorno es dinámico, se requiere de un aprendizaje continuo, actualizando los modelos a medida que se incorporan nuevos datos
  • El tercero se refiere a poner en marcha un sistema de telemetría y monitorización en tiempo real de las condiciones del lago. A partir de los datos capturados se puede determinar la influencia de las condiciones del entorno sobre las floraciones de cianobacterias.
  • El cuarto pilar consiste en fortalecer los vínculos con las entidades locales responsables de la gestión del agua y poner a su disposición el sistema desarrollado. La documentación con datos reales del problema en el lago Ypacaray y su monitorización continua permitirán mejorar la información disponible para la población, la sensibilización sobre el problema y un posible desarrollo normativo sobre control de la contaminación que lo solucionen o mitiguen.

La solución propuesta es una línea de trabajo conjunta de investigadores de la US y la UNA, que nace a raíz de la tesis doctoral del responsable de la Facultad de Ingeniería de la UNA, que fue estudiante de doctorado del IP de la US. Desde el año 2016, y a raíz del proyecto liderado por la UNA titulado ‘Vehículo Autónomo de Superficie (ASV) para el Estudio de Calidad del Agua en Lagos y Lagunas, PINV15-0177’ se comenzó a gestar la idea de utilizar un vehículo de superficie no tripulado como alternativa mucho más eficiente y automatizada que las muestras manuales realizadas en puntos aislados del lago. Desde entonces se ha trabajado de manera conjunta en varios campos relacionados con la propuesta, como por ejemplo la construcción de un prototipo funcional, la planificación de rutas óptimas que maximicen la cobertura del lago o la adaptación de las rutas óptimas a las condiciones dinámicas del lago. Investigadores de la Universidad Loyola de Andalucía ha participado de desarrollos y publicaciones conjuntas en estos temas. Para fortalecer la puesta en valor del sistema a desarrollar se contactó con la Fundación Ayesa, que posee un sistema de telemetría específico para vehículos aéreos no tripulados y que podría adaptarse al ámbito de los vehículos acuáticos. Finalmente, y en la búsqueda de un anclaje en la sociedad civil y el colectivo meta se incorporó a la agrupación la Fundación ETEA, con dilatada experiencia no sólo en proyectos de Cooperación Internacional en general, sino en
proyectos de innovación de convocatorias anteriores.