Evaluación de la concentración de metano, monóxido y dióxido de carbono en el aire, mediante tecnología de drones y hardware libre en la ciudad de Puerto Maldonado

Abstract

La investigación tuvo por objetivo evaluar las concentraciones de metano, monóxido de carbono y dióxido de carbono en al aire, a distintas altitudes respecto al nivel del suelo de la ciudad de Puerto Maldonado. El problema identificado fue determinar si existe correlación entre las concentraciones de metano, monóxido de carbono y dióxido de carbono, y la altitud respecto al nivel del suelo, por ello se propuso hipótesis “la concentración de metano se reduce linealmente con el incremento de la altura respecto al nivel del suelo de la ciudad de Puerto Maldonado”. En la metodología se utilizó un diseño de tipo no experimental-correlacional y como técnica la medición, los datos fueron recolectados a una frecuencia de 1hz, para la calibración de los sensores MQ-4 (CH4), MQ-7(CO) y MG-811(CO2) se usó una cámara cerrada donde se incrementó gradualmente la concentración del gas, registrándose la respuesta de los sensores (voltaje) simultáneamente con información de los medidores portátiles calibrados GPT100, TM801 y AZ77535, como instrumento de medición se utilizó el RPAS basado en el AR DRONE 2.0 y Tarjetas Arduino y el módulo NRF24L01, con software de control AIRDRONE 1.0 desarrollado LabVIEW 15.0 versión de prueba y el AR Drone Toolkit v0.1.0.34, los componentes del sistema de adquisición de datos representaron para el drone un peso extra de 123.28g, esto redujo considerablemente el tiempo de autonomía de vuelo a 116s y la altura máxima de elevación a 6.653m, el RPAS generó un base de datos experimentales de 939 registros organizados en 14 Grupos Experimentales de los cuales se seleccionaron 05 grupos con información de los sensores en siete campos (CO_ppm, CO2_ppm, CH4_ppm, T_°C, Hr_%, Altitude_m, Battery_%). Los resultados encontrados revelaron que sensor MG-811 no ofrece respuesta aceptable para medir concentración de CO2, los análisis de correlación, dispersión y regresión evidenciaron una dependencia inversamente proporcional de la concentración de metano respecto a la altura, con coeficientes de correlación de Pearson (𝑟) de -0.8444, -0.8736, -0.9207, -0.9533 y -0.9759 para los grupos experimentales I, II, III, IV y V respectivamente; un coeficiente de determinación (𝑅2) de 0.7129, 0.7632, 0.8477, 0.9089 y 0.9524