Eber Huanca Cayo; Jose Alberto Alvarez Concha; Enriqueta Victoria Campos Falcon; Luis Alberto Montoya Portugal; Juan Ernesto Palo Tejada; Matilde Yupanqui Mendoza

Objetivo

Trazar Mapas de Gradientes y distribución de concentración de material particulado generado por la minera utilizando datos de sensores opto electrónicos de bajo costo y vehículos aéreos no tripulados con un modelo de redes neurales, en zonas de estudio y comparar los resultados con las predicciones de modelos de dispersión como AERMOD

Resumen:

Las redes de vigilancia y monitoreo de material particulado respirable (RPM) instaladas en Arequipa, debido al reducido número de estaciones que las conforman, no pueden proporcionar información de gradientes de concentración espaciales en áreas representativas y no pueden recoger datos suficientes como para validar y confirmar la eficacia de los modelo de dispersión en ambientes complejos. En este trabajo se propone la integración de un sistema de medición de Material particulado opto-electrónico de bajo coste, basado en los sensor SHARP GP2Y10 y PMS5003 de plantower en un vehículo aéreo no tripulad (DRONE), Estos sistemas de medición de PM pueden instalarse en tierra, en números suficientes y convenientemente distribuidos en el área de interés, con el registro y transmisión de datos durante el vuelo puede lograrse mediciones con alta resolución espacial, mientras que los dispositivos instalados en tierra se pueden tomar y registrar datos durante largos periodos tiempo. Estos datos serán utilizados en un modelo de redes neurales artificiales como los mostrados por A. Pelliccioni, et al. o Jiangshe Zhang, para trazar gradientes de concentración en poblaciones afectadas por RPM alrededor de la ciudad de Arequipa que se encuentren cerca de las operaciones de minería de cobre de superficie, como complemento a este enfoque se usaran datos de concentración gravimétrica de las fuentes, para su aplicación en modelos de dispersión como AERMOD

Palabras clave

Gradientes de concentración, Minería, Material Particulado, Modelos de Dispersión, Redes Neurales,sensores optoelectronicos, DRONE, UNSA, Arequipa

Problema central

La explotación minera alrededor de la ciudad de Arequipa es a cielo abierto y durante las operaciones de voladura, extracción, movimiento y tratamiento de mineral se produce una importante contribución de PM atmosférico. Por otro lado las grandes pilas de escombro que se producen, en ambientes áridos son susceptibles a la erosión eólica, este material de desecho puede ser trasportado por viento a desenas de kilómetros de la fuente. Las zonas pobladas más próxima a la mina en la ciudad de Arequipa se encuentran a menos de 5 km de las área de explotación, muchas de estas poblaciones son asentamientos urbano marginales de reciente creación, y se desconoce el grado de concentración de RPM al que están expuestos. El problema es establecer, si la actividad minera tiene o no impacto en las poblaciones vecinas, cuan eficaces son sus métodos para mitigar o reducir la generación de PM y cuáles son las áreas más afectadas debido a condiciones meteorológicas y geomorfológicas de la zona en estudio.

Hipótesis planteada

En las condiciones de estudio, el modelo de redes neurales para trazar gradientes de concentración a partir de datos obtenidos por sensores opto electrónicos es mejor que el modelo de predicción de concentración estándar como AERMOD

Resultados esperados

- 01 Artículo científico aceptado en revista indizada en la base Scopus o Web of Science.
- 02 Ponencias nacionales
- 01 Tesis de pos grado
- 01 Profesional graduado de Doctor en Ciencias con mención en Energías Renovables y Medio Ambiente
- 02 Profesionales Capacitados (pasantías, cursos talleres, etc. con duración mayor a 24HH)
- 01 solicitud de patente
ADICIONALMENTE:
Los resultados técnicos son:
• Una metodología para la obtención de distribución y gradientes de concentración basada en sensores opto electrónicos de bajo coste y un modelo de red neuronal

• Un dispositivo de medición de PM de dispersión de luz con compensación automática de humedad y temperatura adquisición y procesamiento en tiempo real y con capacidad de telemetría y registro de datos.

Impactos esperados

El procedimiento que se propone en este trabajo para determinar distribución y gradientes de concentración en áreas complicadas, no requiere de la instalación de complejas y costosas estaciones de monitoreo gravimétrico de masa. En este trabajo se propone desplegar un número suficiente de sensores opto electrónicos muy baratos y conjuntamente con un modelo de redes neurales establecer el riesgo por RPM al que están expuestas zonas urbano marginales afectadas por la explotación minera de superficie y que no están cubiertas por los sistemas de monitoreo instalados. Además nos permitirá conocer cuan eficaces son los métodos para mitigar o reducir la generación de PM implementadas por las compañías mineras y cuáles son las áreas más afectadas debido a condiciones meteorológicas y geomorfológicas de la zona en estudio.
Los datos generados por el monitoreo dinámico Aéreo y los datos de los dispositivos instalados en tierra que se propone, utilizando un modelo de redes neurales con arquitectura de perceptron multicapa serán utilizados para trazar gradientes de concentración en áreas limitadas y complejas.
La medicion de gradientes de concentracion de material particulado