Monitor ambiental | ¡Es un Bagá! Destacando la nueva boya de datos NexSens XB-200

La boya de datos NexSens XB-200 desplegada en el lago de la estación de campo Fondriest. (Crédito: Emma Jones / Fondiest Environmental)

A medida que los científicos buscan comprender mejor los ecosistemas acuáticos, el uso de pequeñas boyas de datos para monitorear la costa y cubrir más agua se está volviendo común. La nueva boya de datos NexSens Technology XB-200 fue diseñada para aplicaciones de monitoreo costero y interior.

Aunque compacta, la plataforma está diseñada con espacio adecuado para múltiples sensores y componentes electrónicos de medición. Cuando se configura con el registrador de datos NexSens X3 con conectividad IoT, baterías internas, paneles solares, sensores seleccionados y otros accesorios, la nueva boya proporciona una solución lista para usar para cualquier proyecto de monitoreo.

El nuevo concepto de boya fue desarrollado por el equipo de desarrollo de productos NexSens con importantes aportaciones de los usuarios. Después de revisar las necesidades actuales de los clientes y las aplicaciones futuras, quedó claro que el XB-200 tendría que cumplir cuatro funciones principales.

En primer lugar, la nueva boya tenía que ser pequeña, ligera y fácil de manejar desde una embarcación pequeña. En segundo lugar, la boya debía estar rellena de espuma con una superficie resistente a los impactos, capaz de durar años de servicio en las condiciones más duras y en los mares más agitados.

En tercer lugar, los paneles solares necesitaban un sustrato de polímero que fuera irrompible en lugar de vidrio y que pudiera reemplazarse fácilmente sobre el terreno. Finalmente, la nueva electrónica de la boya debía estar ubicada convenientemente para un acceso rápido, resolución de problemas y reemplazo.

Ingenieros de NexSens diseñando el XB-200. (Crédito: Emma Jones / Fondiest Environmental)

Diseñando el XB-200

Teniendo en cuenta los objetivos principales de la nueva boya, el equipo de desarrollo de productos comenzó a diseñar y desarrollar conceptos, sopesar opciones y intercambiar ideas de un lado a otro. Durante el desarrollo, cada idea, boceto y prototipo de la boya se compara con la lista de necesidades del cliente.

La facilidad de uso, la facilidad de servicio, los materiales de construcción, el peso total, las dimensiones y los posibles métodos de fabricación fueron factores que el equipo de NexSens llevó consigo en cada etapa del proceso.

El equipo también prestó especial atención a la flotabilidad de la red para que la boya pudiera transportar una carga significativa, al francobordo disponible para garantizar que los componentes electrónicos y los paneles solares estuvieran montados por encima de la línea de flotación, a la estabilidad para que la boya evite un escora excesivo y a la hidrodinámica para la disipación de la energía de las olas.

Los ingenieros mecánicos comenzaron a desarrollar un modelo sólido utilizando software CAD tridimensional con las características, ángulos de desmoldeo y superficies necesarias para el moldeado. Se eligió plástico de polietileno estabilizado contra los rayos UV porque tiene una resistencia superior al impacto y solidez del color.

Los primeros diseños también incluían tres puertos de implementación de sensores de 4 pulgadas para proporcionar un acceso rápido a la instrumentación subterránea. Se han asignado espacios de montaje y ubicaciones adecuados para la energía de la batería y las opciones de carga solar para respaldar el muestreo y las transmisiones frecuentes.

Uno de los factores más importantes a considerar fue la durabilidad de la plataforma. Mientras que otras boyas de datos pueden perforarse o aplastarse por colisiones, vandalismo u otros daños, el XB-200 necesitaba llenarse de espuma, lo que le permitía mantenerse a flote incluso si el casco estaba comprometido.

Una vez diseñada la plataforma, el equipo de NexSens comenzó a fabricar accesorios y componentes. El soporte de la batería, los conectores y divisores de señal, las tapas selladas y las placas fueron fabricados mediante maquinaria de control numérico por computadora (CNC). Los ingenieros utilizaron modelos de fabricación asistida por computadora (CAM) para trabajar las herramientas, establecer procedimientos de mecanizado y luego eligieron materiales que resistieran bien en entornos marinos hostiles.

A diferencia de la línea existente de boyas NexSens, la XB-200 requiere moldeo rotacional para darle al plástico una nueva forma distintiva. Si bien la mayoría de los moldeadores de la industria se utilizan para la producción de grandes volúmenes de piezas de muy baja tolerancia, el XB-200 exigía una construcción más ajustada.

Después de visitar varias empresas de rotomoldeo, NexSens eligió a Hedstrom Plastics como socio. Después de meses de interacción con Hedstrom y el fabricante de moldes, el equipo finalmente tuvo sus primeros prototipos.

Fotos del proceso de rotomoldeo. (Crédito: Jerred Copen / Hedstrom Plastics)

Probando el XB-200

Los primeros prototipos se cortaron en secciones transversales para examinar el espesor de la pared y la capacidad de la espuma. Se confirmaron los pesos y densidades tanto del plástico como de la espuma. Se probaron la resistencia del color, la corrosión galvánica, la resistencia al impacto, la resistencia a la extracción del inserto roscado y las conexiones de amarre.

Además de las pruebas de laboratorio, el XB-200 fue probado en el campo en el Centro de Estudios Ambientales Fondrest. Implementado junto con una boya de datos CB-150, el XB-200 se colocó en el lago de la estación de campo para comparar el rendimiento del XB-200 con una plataforma probada y verdadera.

Un despliegue de campo permitió al equipo científico probar la durabilidad de la boya en el campo y su facilidad de despliegue e integración. Joe Davidson, científico de aplicaciones de NexSens Technology, integró las dos boyas.

Mientras que la boya CB-150 estaba equipada con el registrador de datos X2 heredado, el XB-200 representó la nueva generación de equipos de monitoreo de NexSens con el nuevo registrador de datos X3. Ambos equipados con una sonda YSI EXO3, el equipo probó la estabilidad, consistencia y calidad del XB-200 en comparación con el CB-150.

«La XB-200 es significativamente más ligera que las boyas NexSens anteriores de tamaño similar y ofrece la misma flotabilidad con una maniobrabilidad mejorada», afirma Davidson.

Y continúa: “El despliegue requirió sólo dos personas y un equipo mínimo. La boya tiene las mismas opciones de montaje que otras boyas NexSens, incluida una jaula para instrumentos, puertos de paso y tuercas superiores para fijar sensores y el conjunto de temperatura».

Las pruebas también han demostrado que la boya XB200 proporciona un mayor francobordo y una mejora considerable de la estabilidad.

Desde su implementación inicial con solo una sonda EXO y un registrador de datos, el XB-200 ha permanecido desplegado en la estación de campo, ahora además equipado con un sensor de pH sin calibración ANB, un sensor de turbidez Seametrics Turbo y una cadena de temperatura NexSens.

Además del despliegue de la estación de campo en Ohio, se han desplegado varias unidades beta en Texas. Tras este despliegue, el cliente se ha convertido desde entonces en el mayor cliente de XB-200 y continúa proyectando muchos más sistemas de boyas en los próximos meses.

Satisfecho con el rendimiento de laboratorio y de campo del XB-200 y X3, NexSens lanzó ambos productos en el verano de 2024.

Una nueva ola de tecnología de boyas

Tal como está hoy, el XB-200 satisface todas las necesidades del cliente que el equipo se propuso resolver. La boya es liviana, lo que permite un despliegue rápido y, al mismo tiempo, es lo suficientemente fuerte para aguas turbulentas. Resistente a impactos y con 200 lb de flotabilidad, el XB-200 ofrece una plataforma duradera para una variedad de aplicaciones de monitoreo.