La domótica sigue avanzando más allá de la iluminación, la climatización o la seguridad. Cada vez es más habitual encontrar proyectos que buscan resolver problemas muy concretos del día a día mediante sensores económicos y software de código abierto. Uno de esos ejemplos es un monitor casero para controlar el nivel de pellets almacenados en la tolva de una caldera o estufa de biomasa. La propuesta, publicada recientemente en SmartHomeScene, utiliza componentes muy asequibles como un ESP32 y un sensor ultrasónico HC-SR04 para medir automáticamente la cantidad de combustible disponible y mostrar los datos en Home Assistant.

El resultado es un sistema que permite consultar desde el móvil cuántos pellets quedan sin necesidad de desplazarse físicamente hasta la sala de calderas. Además de mejorar la comodidad, también facilita la creación de alertas automáticas para evitar quedarse sin combustible durante los meses más fríos del año. Aunque se trata de un proyecto DIY, el nivel de integración alcanzado demuestra hasta qué punto la electrónica de bajo coste ha democratizado la automatización doméstica.

Cuando la biomasa se encuentra con la domótica

Las estufas y calderas de pellets han ganado popularidad en muchos hogares europeos gracias a su eficiencia energética y a su capacidad para utilizar combustibles renovables. Sin embargo, uno de los inconvenientes habituales es que la mayoría de los equipos domésticos carecen de sistemas avanzados para monitorizar la cantidad de combustible almacenado.

En muchas instalaciones el usuario debe abrir la tapa de la tolva y comprobar visualmente el nivel restante. Este procedimiento resulta sencillo cuando el depósito está accesible, pero puede convertirse en una molestia cuando la caldera se encuentra en un sótano, un cuarto técnico o una dependencia alejada de la vivienda.

Precisamente para solucionar este problema surge el proyecto presentado por SmartHomeScene. La idea consiste en aprovechar un sensor de distancia para calcular automáticamente la cantidad de pellets disponible dentro del depósito.

El protagonista: un ESP32 y un sensor ultrasónico

El elemento principal del proyecto es una placa ESP32, uno de los microcontroladores más populares dentro del ecosistema maker. Este chip combina conectividad WiFi, capacidad de procesamiento suficiente para aplicaciones IoT y un coste muy reducido.

Junto al ESP32 se utiliza un sensor ultrasónico HC-SR04. Este dispositivo emite pulsos acústicos de alta frecuencia y mide el tiempo que tardan en reflejarse sobre una superficie para calcular la distancia existente entre el sensor y el objeto detectado.

Desde un punto de vista técnico, el HC-SR04 suele trabajar con frecuencias cercanas a los 40 kHz y puede medir distancias que oscilan aproximadamente entre 2 y 400 centímetros. La precisión declarada por el fabricante ronda los 3 milímetros en condiciones ideales, aunque factores ambientales y la irregularidad de las superficies pueden introducir desviaciones superiores.

En este proyecto, el sensor se instala en la parte superior de la tolva apuntando hacia abajo. Cuando el depósito está lleno, la distancia medida es pequeña. Conforme los pellets se consumen, la superficie desciende y la distancia aumenta progresivamente.

Cómo transforma la distancia en kilogramos

La verdadera inteligencia del sistema no reside únicamente en medir una distancia. Lo interesante es convertir esa medida en información útil para el usuario.

El ejemplo presentado por SmartHomeScene utiliza una tolva con una profundidad útil de aproximadamente 100 centímetros y una capacidad máxima cercana a 95 kilogramos de pellets. A partir de esos datos se establece una relación lineal entre la distancia detectada y la cantidad de combustible disponible.

Cuando la lectura indica una distancia cercana a cero centímetros, el sistema interpreta que el depósito está completamente lleno. Cuando alcanza los 100 centímetros, considera que la tolva está vacía. Entre ambos extremos se realiza una interpolación matemática para calcular tanto el porcentaje de llenado como el peso estimado restante.

La fórmula implementada en ESPHome permite obtener resultados en tiempo real sin necesidad de servidores externos. Cada nueva medición actualiza automáticamente los valores mostrados en Home Assistant.

Desde el punto de vista de la ingeniería, este enfoque funciona especialmente bien en depósitos de geometría rectangular. En recipientes con formas irregulares pueden aparecer desviaciones debido a que el volumen disponible no disminuye de forma uniforme a medida que baja el nivel del combustible.

El papel de ESPHome

Uno de los aspectos más interesantes del proyecto es el uso de ESPHome como plataforma de desarrollo.

ESPHome se ha convertido en una de las herramientas preferidas por la comunidad de Home Assistant debido a que permite configurar dispositivos mediante archivos YAML relativamente sencillos. En lugar de programar manualmente el microcontrolador, el usuario define sensores, filtros y automatizaciones utilizando configuraciones declarativas.

En este caso, ESPHome se encarga de leer los datos del sensor ultrasónico, filtrar posibles errores de medición y enviar la información procesada al sistema domótico principal.

El proyecto utiliza además un filtro de mediana que analiza varias lecturas consecutivas antes de publicar el resultado definitivo. Este procedimiento reduce significativamente las fluctuaciones producidas por superficies irregulares o pequeñas perturbaciones en la medición.

Técnicamente, el filtro configurado trabaja con ventanas de cinco muestras, enviando únicamente valores representativos y descartando picos anómalos. Este tipo de procesamiento mejora notablemente la estabilidad de los datos mostrados en Home Assistant.

Coste extremadamente reducido

Uno de los motivos por los que este proyecto resulta tan atractivo es su bajo coste.

Según el autor, todos los componentes necesarios pueden adquirirse por menos de 15 euros si se compran en plataformas asiáticas. Incluso recurriendo a distribuidores europeos o Amazon, el presupuesto continúa siendo muy contenido.

La lista de materiales es sorprendentemente breve. Incluye una placa ESP32, un sensor HC-SR04, algunos cables Dupont, una carcasa impresa en 3D y un cable USB para realizar la programación inicial.

En comparación con sistemas industriales de monitorización de silos o depósitos de biomasa, cuyo coste puede alcanzar varios cientos de euros, esta solución demuestra hasta qué punto el hardware abierto puede reducir las barreras de entrada.

Integración total con Home Assistant

La verdadera utilidad del sistema aparece cuando se integra con Home Assistant.

Una vez configurado el dispositivo, Home Assistant detecta automáticamente el nuevo sensor a través de la API de ESPHome. A partir de ese momento, los datos quedan disponibles para paneles de control, automatizaciones y notificaciones.

Por ejemplo, es posible generar alertas cuando el nivel de pellets cae por debajo del 20 %. También puede configurarse un aviso crítico al alcanzar el 10 %, permitiendo al usuario planificar la compra de combustible antes de quedarse sin existencias.

La frecuencia de actualización ronda los 50 segundos en la configuración mostrada por el proyecto original. Esta cifra resulta más que suficiente para un combustible cuyo nivel cambia de forma gradual durante horas o incluso días.

Más allá de los pellets

Aunque el proyecto está orientado a calderas de biomasa, la misma tecnología puede adaptarse a multitud de aplicaciones.

Los sensores de distancia gestionados por ESPHome se utilizan habitualmente para monitorizar depósitos de agua, silos de pienso, contenedores de sal para descalcificadores, sistemas de recogida de serrín e incluso depósitos de combustible. Diversos usuarios de la comunidad Home Assistant han compartido proyectos similares orientados a estos escenarios.

La flexibilidad del sistema permite modificar fácilmente los parámetros para adaptarse a diferentes profundidades, capacidades y geometrías.

¿Existen alternativas más precisas?

Aunque el HC-SR04 cumple perfectamente con su función, existen alternativas tecnológicas más avanzadas.

Una de ellas son los sensores Time of Flight (ToF), como el popular VL53L0X. En lugar de utilizar ultrasonidos, estos dispositivos emplean pulsos láser para calcular distancias con mayor precisión y menor sensibilidad a determinadas condiciones ambientales.

Los sensores ToF pueden alcanzar resoluciones del orden de milímetros y suelen comportarse mejor cuando deben medir superficies irregulares. Además, algunos modelos ofrecen tiempos de respuesta muy reducidos y menor susceptibilidad a interferencias acústicas.

El mercado incluso dispone de productos específicos para esta función, como HopperHawk, una solución comercial basada en ESPHome diseñada para monitorizar depósitos de pellets en barbacoas y ahumadores.

No obstante, estas alternativas suelen incrementar el presupuesto final, por lo que el HC-SR04 continúa siendo una opción muy equilibrada para proyectos domésticos.

Una muestra del potencial del hardware abierto

Lo más destacable de este proyecto no es únicamente su utilidad práctica, sino lo que representa dentro del movimiento de automatización abierta.

Hace apenas una década, implementar un sistema capaz de medir niveles, procesar datos, conectarse por WiFi y generar alertas automáticas requería conocimientos avanzados y hardware especializado. Hoy es posible lograrlo mediante componentes de bajo coste, software libre y unas pocas horas de trabajo.

El monitor de pellets basado en ESP32 demuestra cómo tecnologías como ESPHome y Home Assistant están permitiendo a miles de usuarios desarrollar soluciones personalizadas para necesidades muy concretas. Además, al tratarse de una plataforma abierta, el sistema puede evolucionar con nuevas funciones, sensores adicionales o algoritmos de cálculo más sofisticados.

Reflexiones finales

La propuesta publicada por SmartHomeScene es un excelente ejemplo de cómo un problema cotidiano puede resolverse mediante una combinación inteligente de electrónica económica y software abierto. Con una inversión mínima y conocimientos básicos de montaje, cualquier usuario puede transformar una caldera convencional en un sistema capaz de informar en tiempo real sobre la cantidad de combustible disponible.

Desde una perspectiva técnica, la combinación del ESP32, el sensor HC-SR04 y ESPHome ofrece un equilibrio muy interesante entre coste, facilidad de implementación y funcionalidad. Aunque existen sensores más avanzados basados en tecnología láser o Time of Flight, la solución presentada demuestra que en muchos casos no es necesario recurrir a hardware complejo para obtener resultados útiles.

A medida que la domótica continúe expandiéndose hacia nuevas áreas del hogar, es probable que veamos cada vez más proyectos similares, capaces de automatizar tareas aparentemente sencillas pero con un impacto real en la comodidad y eficiencia del usuario.