Láser para contar gotas de lluvia

Los disdrómetros láser instalados por especialistas del Instituto de Ingeniería de la UNAM en diez puntos del Valle de México buscan revolucionar la obtención de datos in situ sobre precipitaciones
Láser para contar gotas de lluvia
Disdrómetro del Observatorio Hidráulico FOTOS BERENICE FREGOSO EL UNIVERSAL
26/06/2017
00:21
Berenice González Durand
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Óyeme como quien oye llover, ni atenta ni distraída, pasos leves, llovizna, agua que es aire, aire que es tiempo”, escribía Octavio Paz hace más de 30 años. Como metáfora poética, la lluvia se ha convertido en uno de los escenarios del pensamiento más recurrentes; como fenómeno hidrometeorológico, la búsqueda tampoco se detiene. El disdrómetro láser es una de las herramientas más certeras en la actualidad para captar un instante de lluvia y, literalmente, hacer un recuento gota a gota.

Este tipo de sensor óptico es precisamente la pieza clave del Observatorio Hidrológico del Instituto de Ingeniería (II-UNAM), proyecto que inició hace dos años y que paulatinamente ha instalado diez estaciones en diferentes puntos del Valle de México con los que empieza a medir su primera temporada de lluvias en conjunto. Ubicados en las azoteas de diferentes edificios en zonas clave de la ciudad, los aparatos no parecerían ser tan atractivos, o no de la forma en que algunos instrumentos científicos invitan a ser escudriñados, pero la magia viene con la lluvia.

Gráfico

Láser para contar gotas de lluvia

Los disdrómetros láser instalados por especialistas del Instituto de Ingeniería de la UNAM en diez puntos del Valle de México buscan revolucionar la obtención de datos in situ sobre precipitaciones
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Contando bajo la lluvia

El doctor Adrián Pedrozo Acuña, a cargo de la Coordinación de Hidráulica del II-UNAM, explica que este tipo de disdrómetros ofrecen una vista discreta de este fenómeno meteorológico, pues a través de sus dos antenas emiten un haz de luz, en este caso láser, que ayuda a medir la precipitación. Explica que cada minuto se genera un voltaje para generar el rayo que es interrumpido por las gotas. Esto sirve para medir su número, volumen, diámetro y velocidad de caída. La información se almacena en un servidor y es compartida vía Twitter en tiempo real.

El desarrollo tecnológico ha permitido la creación de este tipo de sensores de última generación para mediciones en tierra, pero este salto ha sido muy largo, pues en la actualidad se siguen utilizando principalmente los pluviómetros como sensores in situ que se basan en un principio mecánico desarrollado hace cinco siglos, basado en la acumulación de agua en un recipiente.

“Hay tormentas que son de corta duración, pero de una intensidad muy alta y localizadas en regiones de uno a dos kilómetros máximo. Esto ocurre sobre todo en el Valle de México, donde fenómenos de este tipo generan una serie de retos desde el punto de vista hidráulico, pues no es lo mismo que tengas que desalojar un mismo volumen de agua en cinco minutos que en una hora”. El especialista apunta que han notado una intensificación de las tormentas; precisamente una de los episodios más intensos de esta temporada ocurrió el pasado 29 de mayo en el sur de la ciudad. La estación Coapa del Observatorio Hidrológico registró 113 milímetros, tal como si se hubiera vertido el contenido de mil 500 pipas de agua en una hora sobre la Alameda del Sur.

Pedrozo Acuña dice que el SACMEX cuenta con 78 pluviómetros de precipitación. “Ellos envían la información de sus sensores a su centro de control en Nezahualcóyotl cada quince minutos. CONAGUA hace algo similar. El problema es que con las lluvias de convección de la Ciudad de México podemos tener caída muy intensa en veinte minutos y si envías la información cada quince, lo más probable es que estos eventos no se alcancen a percibir con la velocidad que deberían”.

Pero además de ofrecer una alerta en menor tiempo sobre la cantidad de agua que cae en las diferentes zonas del Valle, el investigador explica que los disdrómetros brindan otras herramientas para investigación científica, como estimar la erosión del suelo. “Generan otro tipo de información para estudios de ciencia básica que nos permiten hacernos preguntas para las cuáles no había respuesta”, subraya.

“El disdrómetro es como el Rolls-Royce de la precipitación, por decirlo de alguna forma. Otra ventaja es que no requiere mucho mantenimiento, sólo una limpieza rutinaria”. Cada uno cuesta alrededor de 4500 euros, un costo ligeramente más alto que un pluviómetro de pesaje, cuyo precio aproximado es de 4 mil euros.

“Desde un punto de vista de investigación científica nos interesa tener la medición más completa, pero desde una perspectiva de mejor manejo del agua, nos interesa tener la mayor cantidad de puntos de observación”. En este sentido, el entrevistado comenta que actualmente existe una propuesta en evaluación con la Secretaria de Ciencia y Tecnología de la CDMX para extender este sistema a 40 puntos. Considera que para compaginar las necesidades tanto de investigación como de gestión de agua se necesitarían entre 50 y 100 estaciones.

En todo el mundo hay un declive en el número de estaciones in situ. Cada vez se invierte menos dinero en instrumentos científicos de este tipo, pues ciertamente los satélites permiten apreciar el fenómeno a una escala nunca antes vista, pero para precisión en el resultado y una mejor representación espacial y temporal, se requieren herramientas que validen los datos en tierra.

En la Coordinación de Hidráulica también se exploran otras alternativas para la estimación de las precipitaciones. Roxana Fonseca, alumna de doctorado, trabaja en una investigación sobre el uso de antenas de telefonía celular para localizar zonas con potencial de inundaciones. Ella explica que desde hace más de una década se empezó a estudiar en Israel la metodología para estimar la precipitación mediante el uso de las señales provenientes de las redes de antenas de transmisión en zonas urbanas, pues se analiza la atenuación o perdida de potencia generada en la señal ante la presencia de lluvia. Con la infraestructura ya establecida, los puntos de referencia se multiplicarían y después de validarse la información por el Observatorio Hidrológico, se podrían generar mapas de lluvia para identificar zonas con potencial de inundación o encharcamientos.

¿Cómo visualizar ciudades inteligentes?

El doctor Pedrozo Acuña dice que los registros más largos de las precipitaciones en el país apenas tiene sesenta años, por lo que no se tienen datos suficientes como para saber de qué forma al calentamiento global ha cambiado los ciclos de lluvia, sin embargo lo que es claro en la Ciudad de México es que el ciclo hidrológico natural se ha trastornado por efectos de la urbanización, como la impermeabilización de la cuenca y la deforestación. Por otra parte, el riesgo de inundaciones tiene muchas variables que van desde la acumulación de basura en el drenaje hasta los asentamientos que cambian las pendientes naturales.

El especialista sostiene que los problemas relacionados con la lluvia en la ciudad tienen que ver con el incremento de gente que la habita. “Se generan más cargas de agua residual que van a un sistema de drenaje que se creó hace cincuenta años y aunque el sistema ha ido evolucionando, sigue creciendo el número de habitantes y la presión al sistema hidráulico.

“En 1929 fue la última gran inundación de la que quedan registros en imágenes del zócalo inundado. Desde entonces no se ha tenido un evento de ese nivel pues el drenaje profundo ha permitido evitar esto, sin embargo este territorio era un lago”, señala y subraya que con esta historia la ciudad es una de las más complicadas del mundo a nivel hidrológico e hidráulico.

Con este panorama, Pedrozo Acuña enfatiza que las herramientas que permiten una observación más precisa de las precipitaciones permiten salvaguardar la integridad de la ciudad. “Medir es saber. Uno no puede conocer el problema si no lo mide. Ahora el reto es ir conociendo progresivamente de qué tamaño son nuestros problemas”, comenta y agrega que el uso de los avances tecnológicos también brindan una oportunidad para hacer una mejor ingeniería.

“A futuro, lo que tendríamos que ver son sistemas inteligentes de agua”, señala sobre los aspectos de planeación urbana que tienen que ver con infraestructuras eficientes que aprovechan las herramientas tecnológicas en ciudades en donde el respeto al medio al medio ambiente y el confort del poblador se integran paralelamente. “La medición de la lluvia en tiempo real se puede sincronizar con la operación de la infraestructura de manera automática”. Explica que si ya se conoce que en una zona hay fuerte lluvia con determinado porcentaje de escurrimiento, una gestión automatizada del drenaje o de una presa, por ejemplo, permitiría rápidamente almacenar o dejar fluir el agua dependiendo del impacto de la precipitación. “La realidad es que no puede haber una ciudad inteligente si primero no hay una gestión inteligente del agua”.

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