Calibración y validación de dos equipos de bajo costo para la medición de material particulado a partir de los modelos de regresión lineal simple y múltiple
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2022
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Resumen
La contaminación del aire por material particulado (PM) se presenta por diversas fuentes y su alta concentración en la atmósfera, y la exposición al mismo ocasiona impactos a ecosistemas, infraestructura y a la salud. Con el fin de poder monitorear la calidad del aire, se implementan redes de monitoreo que permiten tener un panorama general del estado actual del recurso. Sin embargo, aún existen en Colombia poblaciones que no cuentan con esta tecnología de medición, ya que esta demanda altos costos, o incluso ciudades cuya cantidad de estaciones es muy baja, en comparación con la superficie. Los Equipos de Bajo Costo (EBC) se plantean como un complemento a las redes de monitoreo existentes, ya que estas son más asequibles, se pueden producir en masa, sus costos son bajos y proporcionan información en tiempo real. No obstante, estos EBC presentan problemas en cuanto a la confiabilidad de los datos, por lo que se requiere una calibración previa a la puesta en marcha de estos equipos.
El presente trabajo, inicialmente, buscó explorar y conocer que metodologías estadísticas permiten validar las mediciones de estos equipos, mediante una revisión sistemática en donde se encontró que el método de regresión lineal era adecuado para realizar la calibración y posterior validación de las mediciones de los EBC mediante la comparación de las mediciones obtenidas del equipo de referencia Aeroqual, con dos EBC (EBC 52 y EBC B9). En relación con los resultados de los modelos de regresión lineal se obtuvo un factor de correlación R^2 de 0.7 para uno de los equipos, sin embargo se recomienda utilizar modelos no lineales para obtener mejores resultados, para el caso del segundo equipo, se encontraron mediciones atípicas que posiblemente están relacionadas con algún defecto de fábrica, a su vez se determinaron aspectos importantes que se deben incluir en posteriores estudios con EBC, como periodo de medición, diseño y material de la carcasa y ventilación de los equipos, finalmente, se asociaron variables de correlación importantes como humedad y temperatura en la incidencia de las mediciones de PM.
Descripción
Abstract
Air pollution by particulate matter (PM) occurs from various. its high concentration in the atmosphere, and exposure to it, causes impacts to ecosystems, infrastructure and health. In order to be able to monitor air quality, monitoring networks are implemented that allow to have an overview of the current state of the resource. However, there are still populations in Colombia that do not have this measurement technology, since this demands high costs, or even cities whose number of stations is very low, compared to the surface. Low Cost Equipment (EBC) is proposed as a complement to existing monitoring networks, since these are more affordable, can be mass-produced, their costs are low and provide real-time information. However, these GCBs present problems in terms of data reliability, so calibration is required prior to the commissioning of this equipment. The present work, initially, sought to explore and know what statistical methodologies allow to validate the measurements of these equipment, through a systematic review where it was found that the linear regression method was suitable to perform the calibration and subsequent validation of the measurements of the EBC by comparing the measurements obtained from the Aeroqual reference equipment, with two EBCs (EBC 52 and EBC B9). In relation to the results of the linear regression models, a correlation factor R^2 of 0.7 was obtained for one of the equipment, however it is recommended to use non-linear models to obtain better results, in the case of the second team, atypical measurements were found that are possibly related to a factory defect, in turn, important aspects were determined that should be included in subsequent studies with EBC, such as measurement period, design and material of the housing and ventilation of the equipment, finally, important correlation variables such as humidity and temperature were associated in the incidence of PM measurements.
Palabras clave
Calibración, Calidad del aire, Equipos de bajo costo, Material particulado, Validación
Keywords
Air quality, Calibration, low-cost equipment, Particulate matter, Validation