Circuito Detector de Fugas de Agua: Cómo Funciona y Por Qué Lo Necesitas

Si tienes un estanque de peces o una piscina, sabes lo frustrante que puede ser una fuga de agua. Te obliga a rellenar constantemente, lo que resulta tedioso, consume tiempo y sale caro a largo plazo. Por eso, detectar una fuga lenta y dañina es fundamental. Pero no necesitas sistemas sofisticados de detección: un circuito detector de agua simple te permitirá identificar una fuga en la fontanería sin complicaciones. En este artículo analizamos en detalle este proyecto sencillo.

Esquemático del Circuito Detector de Agua

A continuación se muestra una representación esquemática de este circuito. Los diagramas pueden variar, pero la estructura básica es la que se ilustra aquí.

Figura 1: Esquemático del Circuito Detector de Agua

Nota: El circuito ilustrado utiliza un comparador LM339 para comparar el voltaje de la sonda de detección y el voltaje de referencia V_REF. Suponemos que el circuito debe controlar los cambios en el nivel de agua de una piscina o estanque.

En la práctica, necesitarás una sonda de detección y una sonda de tierra, como se muestra en la ilustración siguiente.

Figura 2: Ilustración del Montaje del Detector de Agua

En este caso, las sondas son cables jumper de protoboard.

Componentes del Circuito Detector de Agua

Del esquema anterior se identifican los siguientes componentes electrónicos:

• R1 a R5: resistencias de ohmios
• Q1: Transistor 2N3904
• C1: Condensador de 0,1 µF
• Diodo D1 / LED verde
• T1: Transistor PNP BC557
• U1: Circuito integrado comparador LM339

¿Cómo Funciona el Circuito?

Figura 3: Técnico Trabajando en un Circuito

Como se mencionó, el comparador LM339 es fundamental. También lo es la sonda de voltaje, introducida como sonda de detección. El voltaje en esta sonda depende principalmente de si está en contacto con el agua o no.

En circuito abierto, la sonda de detección no toca el agua. Según el esquema, el voltaje en la sonda será de 5 V. En este momento, la impedancia de entrada del comparador es muy alta, por lo que circula una corriente minúscula a través de R3 y no hay caída de voltaje en esta resistencia. Por tanto, el voltaje en la entrada inversora del comparador y el de la sonda de detección serán ambos de 5 V.

Divisor de Voltaje

Al poner la sonda de detección en contacto con el agua, aparece una resistencia entre la tierra y la sonda. Esta resistencia forma un divisor de voltaje entre el voltaje de la sonda y el de tierra. Denominaremos a esta resistencia R_AGUA.

A continuación se muestra cómo se produce la resistencia del agua al tocar la sonda.

Figura 4: Ilustración de la Resistencia del Agua

Ecuaciones del Circuito para el Voltaje en la Sonda V_SONDA

Cuando R_AGUA es menor a 1 MΩ, el voltaje en V_SONDA será inferior a 2,5 V. Asumimos que el agua tiene una resistencia menor a 1 MΩ, ya que no se trata de agua purificada (la resistividad del agua pura es mayor que la del agua no purificada).

Así, es posible determinar si la sonda está en contacto con agua comprobando sus niveles de voltaje: si está por encima de 2,5 V, la sonda no toca el agua; si está por debajo, hay muchas probabilidades de que esté en contacto con ella.

Esta comparación es posible gracias al comparador. El voltaje de referencia proviene de las dos resistencias de 100 kΩ (R1 y R2). Como una corriente minúscula fluye hacia la entrada no inversora de alta impedancia del comparador, estas dos resistencias crean un divisor que genera 2,5 V de referencia.

Figura 5: Experto en Piscinas Realizando Mantenimiento Rutinario

Comparadores

El LM339 contiene cuatro comparadores; en este circuito solo se usa uno. Otra característica importante es que tienen salidas de colector abierto.

Cuando V_SONDA es menor que el voltaje de referencia, la salida del comparador queda flotante. Por el contrario, cuando el voltaje de la sonda supera la referencia, el comparador conecta su salida a tierra.

El transistor Q1 también es clave. Cuando V_SONDA > V_REF, la salida del comparador va a tierra, no hay corriente de base en Q1 y el transistor entra en corte: no circula corriente por el LED cuando la sonda está fuera del agua. El proceso inverso ocurre cuando V_SONDA < V_REF.

La resistencia R4 satura el transistor, encendiendo el LED detector cuando la sonda toca el agua.

¿Cómo Probar el Circuito?

Figura 6: Botón LED Verde

Tras conectar el circuito como se indicó, llega el momento de probarlo. Primero, coloca la sonda de tierra en el agua y la sonda de detección fuera de ella: el LED verde permanecerá apagado.

Luego, pon la sonda de detección sobre la superficie del agua manteniendo la de tierra sumergida: el LED verde se encenderá.

Con estas dos pruebas simples puedes verificar si el circuito funciona. Se han usado cables de protoboard como sondas, adecuados para un sensor de humedad sencillo. Para proyectos más sofisticados, es imprescindible comprobar que los materiales de las sondas resistan la corrosión y mejorar los componentes básicos para mayor fiabilidad.

¿Existe un Circuito Alternativo?

Figura 7: Electricista Montando un Circuito

Sí, existe un circuito alternativo. La única diferencia es que se intercambian las entradas del comparador, requiriendo solo unos pocos ajustes, ya que los principios eléctricos son los mismos.

Conclusión

Mantener un nivel de agua constante es esencial en numerosas aplicaciones. Hemos explicado cómo lograrlo con un circuito detector de agua básico. Puedes probarlo como proyecto universitario para comprobar su funcionamiento. Si necesitas ayuda, no dudes en contactarnos: te ofreceremos toda la asistencia que requieras.