En entornos industriales complejos, la distancia, la topografía y la falta de infraestructura de comunicaciones solían ser barreras críticas para el monitoreo y control operativo en la Planta Fósforos Copihue, ubicada en Parral, Región del Maule. La solución implementada — un sistema LoRa industrial punto a punto con integración IoT — logró comunicación inalámbrica confiable a 5 km sin línea de vista directa, añadiendo alertas automáticas vía Telegram, registro en base de datos y control inteligente de niveles, caudales y bombas.
Desafío Ampliado: Monitoreo y Control Inteligente
La planta requería no solo transmitir variables críticas (niveles de pozos, caudales, estados de bombas, alarmas) desde puntos remotos, sino también automatizar respuestas, notificar en tiempo real y almacenar datos para análisis y reportes regulatorios como DGA. Las condiciones ambientales exigían:
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Distancias de hasta 5 km con topografía compleja.
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Alertas push instantáneas vía Telegram para mantenimiento.
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Registro histórico en base de datos MySQL/PostgreSQL.
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Control autónomo: partida/parada de bombas por umbrales de nivel/caudal.
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Escalabilidad para IIoT y SCADA cloud.
Solución Integral: LoRa + Gateway IoT Node-RED
Se diseñó un sistema dual-tablero LoRa (estación campo y maestra) con PLC Schneider M221, HMI Haiwell ET6500 y un gateway IoT industrial agregado:
Estación de Campo (Tablero Remoto):
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PLC M221 con Modbus RTU + entradas analógicas/digitales para sensores (hidrostáticos nivel, electromagnéticos caudal).
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Radio LoRa 433 MHz con antena omnidireccional alta ganancia.
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Gabinete IP65; captura continua y transmisión inalámbrica.
Estación Maestra (Tablero Central + IoT):
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PLC M221 TM221CE24T + HMI 10" Haiwell para visualización local.
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Equipo IIoT industrial con Node-RED conectado vía RS485:
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Lee Modbus (%MW nivel/caudal, coils estados bombas).
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Lógica: Si nivel >80%, enciende bomba; si caudal < umbral o alarma, para y alerta.
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Alertas Telegram vía bot (ej: "⚠️ Pozo 1: Nivel 15% - Bomba OFF").
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Escritura BD: INSERT timestamp, nivel, caudal, estado cada 1 min.
Tecnología LoRa + Stack IoT: Robusta y Escalable
El núcleo LoRa punto a punto (16 km máx.) transporta Modbus RTU sobre RS485 con latencia <5s. Node-RED integra un stack IIoT completo:
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Telegram Bot: Nodo "telegram-sender" para grupos de operaciones (token BotFather); envía alertas push instantáneas como "⚠️ Pozo 1: Nivel crítico 15% - Bomba parada" con timestamp y gráfico caudal.
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Base de Datos: Nodo MySQL para logs históricos combinados; registra cada 1 min: timestamp, nivel (%), caudal (l/s), estado bomba, eventos LoRa; soporta queries SQL.
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Control Bidireccional: Function nodes procesan lógicas PID/on-off; comandos desde Telegram ("INICIAR_BOMBA1") escriben coils Modbus para arranque remoto.
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Visualización HMI: Haiwell ET6500 muestra trends en tiempo real + pop-ups de alertas Telegram sincronizadas.
Esta arquitectura unifica comunicación LoRa industrial con herramientas IoT open-source, permitiendo expansión a N sensores/pozos sin modificar tableros existentes ni infraestructura física.
Ingeniería, fabricación e implementación integral
El proyecto fue ejecutado de forma completa, abarcando todas las etapas críticas:
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Ingeniería: análisis de requerimientos, diseño de arquitectura, diagramas eléctricos y evaluación de ubicación de antenas.
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Fabricación en taller: armado de tableros, cableado estructurado, pruebas FAT y validación de comunicación.
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Instalación en terreno: montaje de tableros, instalación y orientación de antenas, cableado de sensores.
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Programación: lógica de PLC, configuración de radios LoRa y desarrollo de interfaz HMI.
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Integración del Sistema en base
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Capacitación: formación al personal de mantenimiento para operación y troubleshooting básico.
Resultados obtenidos: operación estable y validada
El sistema quedó 100% operativo y validado, logrando:
- Control remoto continuo de bombas y monitoreo de niveles, caudales y estados de bombas.
- Transmisión inalámbrica estable sin pérdida de datos.
- Visualización en tiempo real en HMI industrial de 10”.
- Alarmas claras mediante baliza tricolor para reacción inmediata.
- Lógica de control flexible y fácilmente modificable.
- Alertas Telegram: Notificaciones <10s a móviles (alarmas, fallos).
- Base datos: 99.9% uptime logs.
Las pruebas FAT y SAT confirmaron la robustez del enlace LoRa, la correcta lectura de señales y la estabilidad del sistema en operación continua.
La planta gana:
- Control predictivo con analítica de datos.
- Alertas proactivas vía Telegram (70% menos inspecciones).
- Zero cableado; escalable a +sensores.
- Logs BD para auditorías/compliance.
- Plataforma IIoT lista para SCADA cloud.
Este caso real valida LoRa + Node-RED/Telegram como solución robusta para plantas chilenas, superando limitaciones de cableado/repetidores con bajo costo y crecimiento ilimitado.
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