Metodología para estimar material particulado PM2.5 integrando datos de estaciones de monitoreo y sensores remotos en el área urbana de la ciudad de Medellín.

La contaminación atmosférica es una problemática que enfrentan la mayoría de las ciudades del mundo, puesto que puede causar enfermedades respiratorias, daños en cultivos agrícolas, entre otros. La presente investigación estima concentraciones de PM2.5 en el área urbana de la ciudad de Medellín para 26 fechas disponibles libres de nubosidad para datos del Espectro radiómetro de imágenes de resolución moderada (MODIS) a una resolución de 500 metros, durante los años 2019 y 2020; empleando técnicas de percepción remota mediante un algoritmo simplificado de recuperación de aerosoles (SARA) aplicado a los datos de entrada se recuperó el espesor óptico de aerosoles (AOD). Dado que distintos estudios han demostrado la relación positiva entre AOD y PM2.5, se generaron modelos de regresión lineal obteniendo un coeficiente de determinación R 2 = 0.886 para el mejor de los casos y un promedio de R 2 = 0.66 y desviación estándar de 4.85 ¿g/m3 para todas las fechas evaluadas; a partir de las regresiones lineales se estimó las concentraciones de PM2.5 dentro de toda el área de estudio, obteniendo mediciones que se encuentran apartadas de la red de estaciones de monitoreo tradicional. Se utilizó el análisis de datos funcionales (ADF) para modelar el comportamiento del PM2.5 durante las fechas de estudio para los años 2019 y 2020. Durante las fechas del año 2019 se evidenciaron días que superaron los 25 ¿g/m3 ; mientras que para las fechas del año 2020 se presentaron valores inferiores promedios de 10 ¿g/m3 , reflejando probablemente el impacto positivo en las concentraciones de PM2.5 durante la pandemia, aumento de precipitaciones y/o velocidades del viento, entre otras variaciones climáticas. El uso de metodologías basadas en sensores remotos como alternativa para complementar y/o sustituir los métodos tradicionales, presenta gran importancia en temas de costos y distribución espacial de los datos.PregradoINGENIERO(A) TOPOGRAFIC

Detección de material particulado en suspensión en ambientes de baja iluminación, mediante el procesamiento digital de imágenes

71 páginas : ilustraciones color, imágenes, figuras.Partiendo de la necesidad que tiene el sector minero de poder identificar la presencia y la concentración de contaminantes como el polvo de carbón, con el fin de evaluar su comportamiento en el espacio y el tiempo, y establecer estrategias de control para su seguimiento, en el presente trabajo se propone el desarrollo de un algoritmo que permite determinar la presencia de material particulado en un ambiente de baja iluminación, por medio del procesamiento digital de imágenes, haciendo uso del software matemático MATrix LABoratory (MATLAB). Los imágenes usadas para el desarrollo del algoritmo se obtienen de un video de 30 Frames Por Segundo (FPS), con resolución HD, los cuales son tomados en dos prototipos estructuralmente distintos, en un ambiente de baja iluminación y con niveles elevados de contaminación con material particulado de carbón. El análisis de las imágenes obtenidas en estas condiciones es un trabajo particularmente interesante, ya que es necesario afrontar diferentes retos técnicos para su correcta realización e interpretación. Entre las pruebas que se realizan se incluyen cambios de modelos de color, aplicación de filtros y análisis de los histogramas. El algoritmo desarrollado detecta la cantidad de polvo presente en cada uno de los frames, y entrega un valor en porcentaje de la cantidad de polvo presente en la imagen analizada, con respecto al máximo posible en el ambiente usado (prototipo), incluyendo una estimación del error obtenido.Bibliografía: páginas 68-71.PregradoIngeniero Electrónic

Relación entre contaminación del aire por PM10 e infección respiratoria aguda en la población menor de 5 años de Barrancabermeja, Santander, 2014-2016

Se realizó un estudio ecológico de series de tiempo para explorar la relación entre la contaminación del aire por material particulado, PM10 y la infección respiratoria aguda en niños en Barrancabermeja, un municipio de gran interés por ser sede de la refinería de petróleo más grande de Colombia. Adicionalmente, se implementó la metodología de fuerzas motrices de Corvalán para buscar otros factores que pudieran estar involucrados en esta relación. Los datos de contaminación se obtuvieron de la red de monitoreo de calidad del aire de Ecopetrol y los eventos de infección de las vías respiratorias superiores se obtuvieron de los registros del sistema de vigilancia municipal. Se construyó una serie de tiempo que se ajustó por temperatura media y precipitación la cual mostró que los promedios de material particulado sí tenían relación estadísticamente significativa con el aumento de los eventos agudos de infección respiratoria. La metodología de Corvalán permitió ver que la contaminación del aire es solo una pequeña parte del problema medioambiental que la ciudad tiene debido al crecimiento urbano incontrolado, la dependencia económica de la producción de petróleo y la falta de cumplimiento de las leyes urbanas y ambientales.An ecological time series analysis was conducted to explore the relation between air pollution by particulate matter (PM10) and acute respiratory infection in children in Barrancabermeja, a municipality of great influence for hosting the biggest industrial complex for oil production in Colombia. Additionally, Corvalan’s health and environment cause-effect framework was used to seek for other factors that could be involved into this relation. Pollution data was collected from Ecopetrol’s quality monitoring network and events of acute respiratory infection were from the records of the surveillance system. A time series was constructed with the data of the network and was adjusted by mean temperature and precipitation and showed a significant effect of air pollution in the increase of the acute events. Corvalan’s methodology allowed us to see that air pollution is only a small part of the huge environmental problem that the city has due to uncontrolled urban growth, the economic dependence on oil and gas production and poor compliance with urban and environmental laws.Magíster en Salud Pública

Concentración de material particulado PM 10 y Pm 2.5 en la cuenca atmosférica de Cajamarca duramte los años 2014 y 2015

Uno de los grandes agentes contaminantes del aire son las partículas en suspensión denominado PM 10 y PM 2.5, clasificados así por su tamaño, y en base al cual se realizó una investigación cuantitativa, correlacional, longitudinal y de observación con el objetivo de determinar la concentración del material particulado PM10 y PM2.5 en relación a los ECAs del Aire, en la Cuenca Atmosférica de Cajamarca, en los años 2014 y 2015. Se eligió como población la Cuenca Atmosférica de Cajamarca y las muestras se escogieron de manera no probalística; las cuales fueron procesadas mediante análisis de laboratorio, donde los resultados obtenidos de PM 10 fueron inferiores a los preestablecidos en los Estándares de Calidad Ambiental del Aire, a diferencia de los resultados de PM 2.5, las cuales han sido elevados durante todos los meses del año 2014 y casi todos los del 2015; especialmente en enero, lo cual se asocia a la contaminación producida por las festividades de año nuevo; y los meses de febrero, agosto, setiembre y octubre el cual se relaciona con el aumento del parque automotor, la minería, las canteras, las ladrilleras, las pollerías, las panaderías, la quema de leña para cocinar, la quema de basura y pastizales, entre otros factores que contribuyen al exceso de partículas en suspensión como PM 2.5 μg/m 7 3 en la atmósfera. Finalmente, se llegó a la conclusión que las concentraciones de material particulado PM 2.5 son altas y que sobrepasan los Estándares de Calidad Ambiental del Aire, siendo estas las más nocivas para la salud de la población y el ambiente

Regresión no paramétrica mediante procesos de simulación

Realiza una revisión preliminar de los modelos de regresión, presentando los modelos de regresión lineal simple y múltiple, conocidos como paramétricos. Luego se estudian los modelos de regresión no paramétricos, describiendo los más importantes. Finalmente se realiza un estudio de simulación para comparar dos modelos de regresión no paramétricos, Loess y suavización por Splines. Se utilizan diferentes funciones de regresión, como son funciones sin oscilaciones, con pocas oscilaciones y con muchas oscilaciones, también se utilizan diferentes distribuciones para el término de error del modelo de regresión, estos son simétricas, asimétricas hacia la izquierda y asimétricas hacia la derecha. Del estudio se obtiene como resultado un buen comportamiento del modelo de regresión no paramétrico por Splines, para los casos de modelos sin oscilaciones o con muchas oscilaciones. Concluye que en el caso de modelos con pocas oscilaciones ambos métodos son igualmente eficientes

Influencia de las variables meteorológicas en la concentración de PM10, en actividades constructivas del Sub Tramo 6, vía Panamericana Sur, 2021

El presente estudio de investigación tuvo como principal objetivo evaluar la influencia de las variables meteorológicas en la concentración de PM10, en actividades constructivas del sub tramo 6, vía Panamericana sur 2021. Presenta un enfoque cuantitativo, de tipo aplicada, de diseño no experimental con un nivel correlacional. Para dicho estudio se utilizó una estación meteorológica automática DAVIS VENTAGE PRO II y un Hi-vol para muestreo de PM10 alto volumen. Se obtuvo como resultados, que las variables, temperatura, humedad y viento presentan una significancia en cuanto a la concentración de PM10, en las actividades constructivas, por otro lado se confirma la obtención de resultados con coeficientes de correlación Rho de Spearman nulas, moderadas y altas con valores de 0.000; -0.866 y -0.844 para la humedad en los sotaventos, valores de -0.866; -0.866 y 0.500 para los barloventos, por otro lado la variable viento obtuvo valores de -0.500; -1.000; 0.236, mientras que para los sotaventos fueron -1.000; -1.000; -0.500, por último, la variable temperatura presento valores de -1.000; -0.500; -0.895 para sotaventos y -0.500; -0.500; -0.500; para los barloventos, llegando a la conclusión principal de atribuir una influencia en la variación de las concentraciones de PM10, a las variables meteorológicas evaluadas en la zona de estudio

CO atmospheric concentration modeling using nonparametric regression with non-homogeneous variability bands

Resumen La contaminación del aire por monóxido de carbono (CO) es uno de los principales factores que afecta la calidad del aire en las grandes ciudades, pues está directamente relacionado con las actividades urbanas. El comportamiento medio y de la variabilidad de las concentraciones de CO a lo largo de un día varía constantemente debido principalmente al tráfico vehicular en el lugar. El objetivo de este trabajo es proponer un modelo de suavización no paramétrico para la concentración horaria de CO en el aire, considerando varianza no constante, que permita describir su comportamiento a lo largo de un día. Para esto se usaron los registros de contaminación por CO en una estación ubicada en el centro de la ciudad de Cali, Colombia. Se estimaron las curvas por medio de regresión lineal local y la función de varianza por medio de un estimador de la función de varianza. Las curvas estimadas permitieron describir el comportamiento del CO, mostrando mayores concentraciones en horas “pico” y menores en la madrugada, además la estimación de una función de varianza permitió modelar de mejor forma el comportamiento heterocedástico de los datos. Abstract Air contamination by carbon monoxide (CO) is one of the main factors affecting the air quality in big cities, since it’s directly related to urban activities. The CO concentrations variability average behavior changes constantly mainly due to the traffic in the place. The objective of this article is to propose a non-parametric smoothing model for the hourly CO concentration in the air, considering non-constant variance that allows the description of its behavior through the day. To this end, contamination records by CO in a downtown pollution monitoring station in Cali, Colombia were used. Curves were estimated by using local lineal regression and variance function through an estimator of variance function. The estimated curves allowed describing the CO behavior, showing bigger concentrations in rush hours and smaller concentrations in the early morning, besides the variance function estimation allowed to better model the data’s heteroscedastic behavior

Estudio de sistemas pasivos para evitar problemas respiratorios en interiores de vivienda ubicados en lugares de clima húmedo y ventoso

[Resumen] El siguiente trabajo indagará sobre las influencias de diversos agentes a la hora de realizar una construcción y cómo esta relación puede afectar a la salud de las personas que la habitan. La calidad del aire interior se puede ver alterada por numerosos parámetros por las características climáticas, las condiciones del entorno y por las concentraciones de contaminantes que, cada vez son mayores en ambientes interiores. Además de considerar las herramientas legislativas y guías para identificar las situaciones de riesgo en cuanto a calidad de aire interior, se investigarán los recursos y conocimientos necesarios que pueden regular esta situación de malestar. En concreto, el estudio buscará una zona de costa con clima húmedo y ventoso para analizar la influencia de la humedad en afecciones respiratorias como el asma y la rinitis alérgica; las soluciones constructivas pasivas que pueden ser óptimas para disminuir los agentes físicos, biológicos y químicos que puedan contaminar el ambiente interior de las viviendas, así como las mejoras que se puedan realizar para mitigar este tipo de situaciones de una forma sostenible.[Abstract] This research will investigate the influence of various agents when making a housing construction and how this relation can affect the health of its inhabitants. Indoor air quality can be altered by many parameters such as climate characteristics, surrounding conditions and pollutant concentration, which are on the rise in indoor environments. In addition to considering legislative tools and guidelines to identify potential indoor air quality hazards, it will also research the resources and the competences to mitigate this discomfort. Specifically, this paper will take a coastal area with a humid and windy climate to analyze the influence of humidity on respiratory diseases such as asthma or allergic rhinitis, the passive construction solutions that can reduce the physical, biological and chemical agents that contaminate the home indoor environments and the improvements that can be made to mitigate this hazards in a sustainable way.Traballo fin de mestrado (UDC.EUAT). Edificación sostenible. Curso 2018/201

Estudio de parámetros ambientales utilizando técnicas espectroscópicas, datos meteorológicos y métodos estadísticos

La ciudad de La Plata y alrededores (ubicada en el Estuario del Río de La Plata en Sudamérica) es una de las seis urbes más pobladas de la Argentina (alrededor de 800 000 habitantes) y, como tal, posee una importante actividad económica (industrial, administrativa y de tránsito vehicular). Como la mayoría de las grandes ciudades, debe poner en consideración la incidencia de enfermedades respiratorias causadas por la contaminación local del aire al mismo tiempo que debe afrontar los desafíos del cambio climático global. Dado que la ciudad se halla en una zona con baja capacidad de depuración atmosférica, que no posee una red oficial para el seguimiento de los contaminantes del aire y que estudios previos han indicado niveles altos de algunos contaminantes (material particulado, compuestos orgánicos volátiles e hidrocarburos aromáticos policíclicos entre otros), fue posible formular un conjunto de objetivos de estudio que permitan tanto enriquecer el conocimiento del ambiente en la zona como sugerir estrategias para la mejora. Tales objetivos forman parte de la presente tesis, que posee un fuerte carácter multidisciplinario. Los mismos pueden definirse en términos de compilación de información ambiental (actualmente escasa y difusa), capacitación en el manejo de equipamiento de monitoreo, medición de especies contaminantes, estudio de patrones de vientos y sus escalas y el análisis de la dinámica del viento como agente de transporte de los contaminantes (principalmente industriales). El estudio de datos ambientales (principalmente dióxido de azufre y vientos) se llevó a cabo utilizando métodos estadísticos de análisis univariado y multivariado, tanto desde la perspectiva inferencial como desde la perspectiva exploratoria. Los métodos de análisis por conglomerados jerárquicos, escalamiento multidimensional, componentes principales, correlación y regresión (entre otros) se presentan y discuten en términos de las aplicaciones a temas ambientales. Estos métodos constituyeron la principal herramienta para formular conclusiones acerca de los fenómenos físicos involucrados. Se discute la importancia de los conceptos de similitud y disimilitud y el “arte” de encontrar grupos como parte del reconocimiento de patrones. El concepto de robustez estadística es un tema transversal a todo el tratamiento de datos y a la aplicación de métodos de modelado. La presencia de dióxido de azufre (de origen preponderantemente industrial) resultó ser significativa como para sugerir el seguimiento continuo de este gas. El estudio de los vientos de la zona permitió hallar concordancia con fenómenos de mesoescala. A escala local se pudieron distinguir y caracterizar dos grupos de direcciones de viento muy importantes: el Sector 1 (NNO-N-NNE-NE) que transporta los contaminantes desde el área industrial al casco urbano es dominante al mediodía y la tarde temprana y el Sector 2 (ENE-E-ESE) que transporta a los contaminantes hacia zonas residenciales es dominante en horas del anochecer. Entre ambos suman una ocurrencia diaria promedio superior al 50%. La observación de estos sectores desde distintos puntos de monitoreo mostró que se hallan fuertemente correlacionados mostrando, un patrón generalizado en toda el área de estudio. Por otra parte, la ocurrencia de calmas promedio es al menos 11.6% independientemente de la estación del año y las velocidades de los vientos son lo suficientemente bajas (< 10 km h-1) la mayor parte del tiempo como para considerarse una causa facilitadora de la acumulación de contaminantes del aire. Los patrones de direcciones de viento representados por 24 rosetas horarias tienen un comportamiento estacional y pueden ser descriptos por un número reducido de representantes (5 a 8) que dan cuenta de la dinámica de los vientos en el ciclo diario de la capa límite planetaria. Tanto el análisis por conglomerados y el de escalamiento multidimensional como los métodos para cuantificar disimilitud entre patrones permitieron detectar la presencia del fenómeno de brisa de mar-tierra pudiéndose observar fluctuaciones entre sitios de observación (uno lejano y otro cercano a la costa) y entre estaciones del año (predominio del verano). Fue posible establecer las ventajas estratégicas de los sitios de observación y señalar otros puntos potenciales que servirían para el seguimiento de las concentraciones de fondo y la mejora en la detección de contaminantes de origen industrial y vehicular. Como resultado del estudio surge, sin lugar a dudas, la gran necesidad que tiene la ciudad y sus alrededores de realizar el seguimiento continuo tanto de parámetros meteorológicos como de los principales contaminantes del aire.La Plata City and surroundings (located on the estuary of De la Plata River in South America) is one of the six cities most populated of Argentina (around 800 000 inhabitants) and, as such, has important economic activity (industrial, administrative and vehicular traffic). Like most large cities, it has to put into consideration the incidence of respiratory diseases caused by local air pollution at the same time it faces the challenges of global climate change. Since the city is in an area with low air purification capacity, which does not have an official network for monitoring air pollutants and previous studies have indicated high levels of some pollutants (particulate matter, volatile organic compounds and aromatic polycyclic hydrocarbons among others), it was possible to formulate a set of learning objetives that allow both to enrich the knowledge of the environment in the area and to suggest strategies for improvement. These objectives are part of this thesis, which has a strong multidisciplinary character. They can be defined in terms of compilation of environmental information (currently limited and diffuse), training in the management of monitoring equipment, measuring pollutant species, studying wind patterns and their scales and, analyzing the dynamics of wind as an agent for transporting pollutants (mainly of industrial sources).Co-director: Reyna Almandos, Jorge GuillermoDoctor en Ingenierí

Avances y perspectivas de la ingeniería 4.0

Este libro es resultado de los trabajos finales presentados en el I Congreso Internacional de Ingeniería 4.0 realizado los días 24 y 25 de octubre de 2019 organizado por la Facultad de Ingeniería de la Universidad Libre Seccional Pereira