¿Cómo se pueden monitorizar de forma continua los flujos de estos gases en zonas de cabecera de los ríos, donde es difícil acceder y donde el acceso a la electricidad y a las comunicaciones es limitado? En el marco del proyecto europeo SERVICO2, coordinado desde el CEAB-CSIC, se está desarrollando un sistema modular y autónomo de sensores, diseñado para medir los flujos naturales de los gases de efecto invernadero tanto en ambientes terrestres como acuáticos.
El sistema combina sensores ambientales, cámaras de flujo automatizadas, procesamiento local de datos, comunicación inalámbrica de largo alcance y alimentación eléctrica autónoma. Su arquitectura modular está diseñada para permitir la monitorización ambiental a largo plazo, al tiempo que mantiene la flexibilidad necesaria para adaptarse a diferentes emplazamientos y requisitos de medición.
Un nodo de sensores para ambientes terrestres y acuáticos
El núcleo del sistema es un nodo de sensores basado en un microcontrolador STM32 NUCLEO-L476RG o bien en una configuración Raspberry Pi Zero W–Arduino. Recopila y procesa información procedente de diversos sensores que miden las condiciones atmosféricas, del suelo y del agua.
La configuración actual incluye sensores NDIR Telaire T6615 para el CO₂, módulos BME280 para medir la temperatura del aire, la humedad relativa y la presión atmosférica, termistores DS18B20 para medir la temperatura del suelo y del agua, y sensores capacitivos para determinar la humedad del suelo.
Se prestó especial atención a la medición de CO₂, que es fundamental para el funcionamiento de las cámaras de flujo. El Telaire T6615 utiliza tecnología de infrarrojo no dispersivo (NDIR) y una configuración de doble canal de medición/referencia, que proporciona capacidades de calibración automática y una mayor estabilidad para mediciones de larga duración.
El nodo no se limita a recopilar datos ambientales. También controla los componentes mecánicos que permiten automatizar las cámaras de medición, como los ventiladores y los motores.
Conexión de las mediciones mediante LoRa
La recopilación de mediciones en emplazamientos remotos es solo una parte del reto: los datos también deben almacenarse, transmitirse y supervisarse a distancia. Por este motivo, el prototipo incorpora un enlace de comunicación inalámbrica LoRa de largo alcance.
El sistema de comunicación consta de tres etapas principales. En primer lugar, el nodo de sensores adquiere y procesa las mediciones ambientales. Estos datos se transfieren a un nodo de comunicación intermedio, que almacena una copia local en una tarjeta microSD, gestiona el modo de funcionamiento del sistema y transmite la información mediante LoRa. Finalmente, un nodo remoto basado en una Raspberry Pi recibe la información y proporciona visualización de datos, supervisión remota y conexión a un sistema de almacenamiento en la nube mediante Wi-Fi o Ethernet.
La conexión LoRa utiliza módulos Seeed Studio LoRa-E5 Mini, que proporcionan una solución compacta y de bajo consumo para comunicaciones de largo alcance.
Un aspecto importante es que la comunicación es bidireccional. El sistema no solo transmite las mediciones obtenidas en el campo, sino que también puede recibir instrucciones de forma remota. Se pueden seleccionar diferentes modos de funcionamiento, incluidos el funcionamiento normal, la depuración y las pruebas, tanto localmente como a través del enlace LoRa. Esto permite supervisar y reconfigurar el sistema de sensores sin necesidad de acceder directamente al emplazamiento de medición.
Diseñado para funcionar de forma autónoma
La autonomía es esencial para la monitorización ambiental en emplazamientos remotos. Las dos primeras etapas del sistema tienen un consumo eléctrico continuo estimado de aproximadamente 6–7 W. La configuración actual de alimentación combina una batería AGM de 12 V y 12 Ah, que proporciona aproximadamente 24 horas de autonomía, con un panel solar de 20–30 W y un regulador de carga.
Esta configuración está diseñada para permitir un funcionamiento continuo sin depender de una infraestructura eléctrica fija. Los desarrollos posteriores se centrarán en la optimización del consumo energético, los costes de los componentes y el funcionamiento mecánico.
Poniendo a prueba el prototipo
Después del desarrollo y la integración de los diferentes componentes, el sistema completo pasó del laboratorio al campo.
Primero se llevaron a cabo pruebas para verificar la integración y el funcionamiento de los sensores, la electrónica de adquisición de datos, los actuadores y los módulos de comunicación, así como para evaluar la consistencia y la estabilidad de las mediciones en condiciones controladas.
Posteriormente, el sistema se desplegó en Fuirosos, en la cordillera litoral del Montnegre, y en Contraix y el barranco de Orris, en los Pirineos. Estos emplazamientos proporcionaron condiciones reales en las que evaluar toda la cadena de medición —desde la detección de las variables ambientales y el funcionamiento de las cámaras hasta el almacenamiento y la transmisión remota de los datos—. También contribuyeron a identificar y resolver problemas relacionados con el comportamiento de los sensores, la fiabilidad de las comunicaciones, el suministro eléctrico y la integración global del sistema.
Estas pruebas han representado un paso importante hacia la utilización de la tecnología en campañas de monitorización ambiental de mayor duración. La experiencia adquirida en el campo está orientando las mejoras de los prototipos, con el objetivo final de proporcionar una plataforma rentable, autónoma y adaptable para la monitorización de alta resolución de los flujos de gases de efecto invernadero (GEI) en cuencas hidrográficas de cabecera.
Sobre el proyecto SERVICO2
Es un proyecto europeo, coordinado desde el Centro de Estudios Avanzados de Blanes (CEAB-CSIC), que estudia el papel de las cabeceras fluviales en la regulación de los gases de efecto invernadero y cómo esta función se ve afectada por el cambio climático, la deposición atmosférica de nutrientes y los cambios en el uso del suelo.
Combina datos ambientales a largo plazo, modelización y nuevas tecnologías de monitorización en diversos ecosistemas de cabecera de Europa. El proyecto también concede un papel importante a la transferencia de conocimiento, la difusión y la comunicación, entendidas como un intercambio con los diferentes actores implicados que permite compartir conocimientos y perspectivas y, al mismo tiempo, poner en valor el papel de estos ecosistemas.
A lo largo de su primer año de trayectoria, SERVICO2 ha avanzado en el despliegue de los primeros prototipos de monitorización y en las pruebas de campo, al tiempo que ha reforzado la colaboración científica entre los diferentes equipos europeos y ha impulsado el intercambio de conocimiento en congresos, encuentros y otros espacios científicos de referencia.
Més información sobre el proyecto, en estos enlaces:
👉 SERVICO2 en movimiento: un año de ciencia, colaboración e intercambio internacional
👉 Primavera-verano de 2026: SERVICO2 sale al campo
