Monitoreo de calidad del aire con sensores de bajo costo

Abstract

La concentración de material particulado (Particulate Matter, PM) con diámetro aerodinámico <10μm (PM10) y <2.5μm (PM2.5) son parámetros ampliamente usados para determinar el nivel de contaminación del aire que respiramos. Ésta provoca al año aproximadamente 4,2 millones de defunciones prematuras según la Organización Mundial de la Salud, además de que en Colombia la contaminación del aire es el riesgo ambiental que mayor número de muertes causa al año, se estima que 8% de la mortalidad anual es por factores de riesgo ambiental. Esto conlleva a que el monitoreo de dichas variables sea de vital importancia en el país y el mundo. Tomando de base el proyecto alemán de Citizen Science https://luftdaten.info se usan sensores ópticos de PM y el sistema integrado System-on-a-Chip en la construcción de dos prototipos de bajo costo que permita el monitoreo remoto de la calidad del aire en la zona donde se ubiquen dentro del Área Metropolitana de Barranquilla, incluyendo la temperatura y humedad relativa, evaluando su desempeño, confiabilidad y consumo energético. Se realizaron diferentes pruebas tales como el cálculo de la correlación de Pearson para hallar la relación entre las diferentes variables. Adicionalmente, se estimaron los alphas de Cronbach para las variables PM10 y PM2.5 y determinar su relevancia en la medición de los sensores además de la medición de las potencias de los módulos obteniendo resultados favorables.

The concentration of particulate matter (Particulate Matter, PM) with aerodynamic diameter <10μm (PM10) and <2.5μm (PM2.5) are widely used parameters to determine the level of contamination of the air we breathe. This causes approximately 4.2 million premature deaths per year according to the World Health Organization, in addition to the fact that in Colombia air pollution is the environmental risk that causes the greatest number of deaths per year, it is estimated that 8% of mortality annual is due to environmental risk factors. This means that the monitoring of these variables is of vital importance in the country and the world. Based on the German Citizen Science project https://luftdaten.info, optical PM sensors and the integrated System-on-a-Chip system are used in the construction of two low-cost prototypes that allow remote quality monitoring of the air in the area where they are located in the Barranquilla Metropolitan Area, including temperature and relative humidity, evaluating their performance, reliability and energy consumption. Different tests such as the calculation of the Pearson correlation were performed to find the relationship between the different variables. Additionally, Cronbach's alphas were estimated for the variables PM10 and PM2.5 and their relevance in the measurement of the sensors was determined, in addition to the measurement of the powers of the modules, obtaining favorable results.