Diseño e Implementación de un Vehículo de Superficie no Tripulado Provisto de un Sistema de Adquisición de Datos en Tiempo Real Para la Inspección de Calidad de Agua y Análisis de Muestras en Lagos

Abstract

El agua es un recurso de gran importancia para la población en Perú, ya que está destinado al sector agrícola, municipal (generación eléctrica) e industrial. Por tanto, se debe establecer una calidad de agua idónea y verificar ciertos parámetros bajo los estándares de calidad ambiental ECA. Los parámetros por tratar son el pH, temperatura, conductividad eléctrica y oxígeno disuelto. La presente investigación plantea el diseño e implementación de un vehículo de superficie no tripulado, con la ayuda de una cámara se navega en tiempo real hacia un punto en específico para la toma de muestra del líquido. Luego, se realiza un retorno del vehículo al punto inicial para recoger la muestra y proceder con la medición de los cuatro parámetros de calidad del agua por medio de la plataforma Arduino. Por último, estos datos son mostrados en un sistema de adquisición de datos con la plataforma Raspberry. El contenido de la tesis consta de cinco capítulos descritos a continuación: El capítulo I Marco Metodológico presenta una breve descripción de la calidad del agua y del problema para ser analizado. Luego se desarrolla los antecedentes locales, nacionales e internacionales y se presenta una debida justificación tecnológica como económica. Finalmente, se plantean los objetivos, metodología, alcances y limitaciones que tendrá el proyecto. En el capítulo II Marco Teórico se describe todo el fundamento teórico donde constan los elementos mecánicos, electrónicos y de comunicaciones para que sea de fácil selección al momento de diseñar e implementar un vehículo de superficie no tripulado con el sistema de adquisición de datos. El capítulo III Diseño del Sistema donde se determina ciertos parámetros como la forma, velocidad, embarcación, resistencia al avance, centro de gravedad y software para el diseño mecánico del vehículo de superficie no tripulado. Además, se realiza el diseño electrónico donde se detallan todos los sensores, actuadores, elementos de control y fuentes de alimentación utilizadas. El capítulo IV Software del Sistema consta de la programación realizada, es decir, se utiliza la dinámica de fluidos computacional CFD, programación en las plataformas Arduino nano y Raspberry Pi3, visualización del sistema desarrollado en Python y comunicación inalámbrica con el sistema mediante el programa VNC Viewer. El capítulo V Pruebas y Resultados describe las pruebas realizadas para el funcionamiento de cada componente de origen mecánico y electrónico. Además, se realiza un análisis de comparación entre las muestras sacadas del agua con las establecidas mediante la norma ECA. Por último, se comprueba que los objetivos específicos hayan sido cumplidos, así como las recomendaciones sirva para futuros trabajos a gran escala. Palabras clave: Vehículo de superficie no tripulado, calidad de agua, VNC Viewer, vehículo con conexión inalámbrica