Diseño de un sistema ciberfísico para la evaluación de muestras de agua provenientes de sistemas de provisión de agua en zonas rurales

Abstract

El acceso al agua es esencial para la vida y el desarrollo socioeconómico humano, reconocido como un derecho fundamental en declaraciones internacionales y la Constitución peruana, vinculándose a la salud y el bienestar digno. A pesar de la inversión estatal, el suministro de agua enfrenta retos significativos en zonas rurales del Perú debido a factores geográficos y climáticos, lo que puede comprometer la calidad del agua y exige un monitoreo constante para proteger la salud pública. Esta tesis presenta el diseño de un sistema ciber-físico para monitorear cloro residual, pH y turbiedad en sistemas de agua rural, utilizando las metodologías VDI 2206 y Attribute Driven Design (ADD). El objetivo se logró mediante la investigación del estado del arte y la definición de exigencias para el diseño conceptual. El proceso de diseño incluyó la abstracción del sistema como una caja negra (entradas/salidas), la definición de una estructura de funciones con sus interrelaciones (flujo de materia, energía e información), y el uso de una matriz morfológica para generar y evaluar tres conceptos de solución. Posteriormente, se implementó un prototipo del concepto óptimo y se realizaron pruebas para validar su funcionamiento, junto a una implementación de la arquitectura en la nube. Finalmente, se realizaron cálculos y selección de componentes para el diseño preliminar del concepto óptimo. Adicionalmente, esta investigación resultó en la publicación de los artículos académicos sobre técnicas de visión computarizada para estimar cloro, diseño de software en la nube para monitoreo remoto de cloro y un método de procesamiento de imágenes para evaluar la calidad del agua.