La aplicación de redes inalámbricas de sensores para el monitoreo de parámetros físicos como humedad, temperatura, radiación, luminosidad, vibración, concentración de gases contaminantes, entre otros, es útil porque brinda información precisa para el análisis de distintos ecosistemas en estudios de impacto ambiental, investigación biológica y meteorológica. Sin embargo, se observa dos limitaciones en el uso de esta tecnología. Primero, la instalación de los elementos de la red es una ardua tarea en lugares remotos de difícil acceso como cuencas, nevados, lagos, cerros, ríos, entre otros. Segundo, el tiempo de servicio de los sensores está limitado por la capacidad er,ergétiea de sus baterias, su consumo se acelera porque los datos sensados tienen que ser retransmitidos desde los sensores finales hasta el nodo coordinador de la red, el cual es un equipo costoso y que demanda de un suministro eléctrico de mayor potencia. En consecuencia, el mantenimiento de la red se complica y encarece porque el acceso a los dispositivos demanda mucho tiempo al personal. Ante esta problemática, el presente trabajo pr-opone el diseño de un sistema mecatrónico para transportar los sensores hacia lugares de dificil acceso y recopilar inalámbricamente los datos sensados. En efecto, se ha desarrollado un cuadricóptero (vehículo aéreo no tripulado UAV de cuatro motores) con tres subsistemas. El primero sirve para lograr el vuelo autónomo del vehículo, ya que incluye a un controlador autopiloto que tiene grabada una ruta que le indica sobrevolar por puntos de paso señalados por el usuario en un mapa digital. El segundo es un mecanismo que carga los sensores y los distribuye en puntos georreferenciados en el área de estudio. El tercer subsistema recopila la información tomada por los sensores del ambiente, incluye a un microcontrolador, una memoria SD y un módulo de radiofrecuencia. El módulo RF a bordo del vehículo se comunica con cada uno de los sensores en tierra y recibe los datos sensados, los cuales son direccionados por el microcontrolador hacia la memoria SD, así toda la información queda almacenada para su posterior análisis. De esta forma se busca ampliar el uso de los sensores inalámbricos, ya que este vehículo evitaría el esfuerzo físico de los investigadores para ubicarlos en el área de estudio. Además prolongaría el tiempo de servicio de los dispositivos, ya que el alto consumo energético por las constantes retransmisiones ya no sería necesario, debido a que el vehículo se acercará a cada sensor para recoger inalámbricamente los datos de los parámetros sensados. En el capítulo 1 se presenta la problemática en la aplicación de redes inalámbricas de sensores. En el capítulo 2 se presentan las condiciones y requerimientos que el sistema mecatrónico propuesto debe ser capaz de satisfacer y una introducción acerca del modo en que el sistema logrará cumplir tales requerimientos. En el capítulo 3, se detallan los componentes mecánicos, los dispositivos electrónicos de control y potencia, el sistema de comunicación inalámbrico con los sensores remotos; así como la explicación de su funcionamiento a través de ilustraciones, planos y esquemas. En el capítulo 4 se calcula el costo de fabricación del vehículo. En el capítulo 5 se presentan las conclusiones del trabajo de diseño, así como las recomendaciones pertinentes. Finalmente, se ha detallado en los anexos los cálculos de diseño del sistema, el proceso de selección y las especificaciones técnicas de los componentes electrónicos, las cotizaciones para la fabricación del sistema, los planos de despiece y ensamble de los elementos mecánicos. / Tesis

Muestra los procedimientos y métodos utilizados para procesar imágenes satelitales de alta resolución Pleiades 1B, usando la técnica de la teledetección. Este producto corresponde a unos de los proyectos de la empresa GeoService Perú. El área de estudio que se ha considerado pertenece a la provincia de Sánchez Carrión en el departamento de La Libertad, específicamente en la zona de la Minera La Arena. Se adquirió una imagen satelital Pleiades 1B de fecha 14/07/2017 con poco porcentaje de nubes. La imagen se corrigió atmosféricamente usando el método flaash-MODTRAN4 y se obtuvo las firmas espectrales de los diferentes tipos de cobertura de la imagen. Posteriormente, se corrigió geométricamente usando la técnica de ortorectificación, para lo cual se utilizaron 8 puntos de control – GCPs y un Modelo de Elevación Digital (DEM). La imagen corregida geométricamente y atmosféricamente es un producto para obtener datos cartográficos de la zona o proyectos a futuro. / Trabajo de suficiencia profesional

Utiliza imágenes satelitales de temperatura superficial del mar (TSM) del sensor Modis-Aqua para identificar y caracterizar la ocurrencia de frentes oceánicos en el sistema de afloramiento marino peruano, del 2003 al 2015. Se calcularon los frentes con el algoritmo SIED de Cayula-Cornillon y gradientes térmicos con el operador de Sobel. Se usó un tamaño de ventana de 16x16 pixeles y un kernel mixto de 5-7 pixeles, porque cuantitativa y cualitativamente permite mayor detección de frentes y bordes continuos tanto en zonas costeras de afloramiento como en la región oceánica. Se elaboró histogramas de eficiencia de detección de frentes oceánicos, a partir del número total de pixeles de frentes y gradientes, ambos asociados a 100 clases de gradientes, obteniéndose 3 umbrales de gradientes para realizar una clasificación de frentes; clase 1 (0.042°CKm-1). Los frentes oceánicos de clase 3 y 4 están relacionados a alta intensidad de gradiente y se localizan en la región de afloramiento costero, mientras que la clase 1 y 2 están asociados a gradientes de baja intensidad y localizados en la región oceánica. Se encontró una correlación positiva en términos de eficiencia de detección de frentes oceánicos, con un coeficiente de correlación lineal de 0,9748, lo cual demuestra un alto grado de relación lineal entre el número de pixeles de frentes y el número de pixeles de gradiente usando una dilatación de 2 pixeles para ambas variables. Asimismo, se determinó que existe una correlación positiva con un coeficiente de correlación lineal de 0,9812 entre la detección de frentes y su gradiente asociado, usando una dilatación de 2 pixeles para los frentes y 6 pixeles para los gradientes, confirmando las cuatro clases de frentes oceánicos propuestos de acuerdo a los umbrales de gradientes. Los frentes oceánicos y gradientes térmicos presentaron un patrón de distribución estacional recurrente en el sistema de afloramiento marino peruano. Se propone tres zonas con características cuantitativas propias de acuerdo a la localización de las clases de frentes: frentes de afloramiento de clase 4, frentes costeros-oceánicos de clase 3 y frentes oceánicos de clase 1 y 2. / Tesis

Determina la empleabilidad del sistema microdron-multirotor potenciado como alternativa para obtener ortofotomapas que cumplan las especificaciones técnicas elaboradas por las instituciones técnicas oficiales del gobierno peruano. Describe la propuesta metodológica para generar ortofotomapas a partir de imágenes aéreas obtenidas con microdron-multirotor. Identifica los componentes básicos del microdron-multirotor para su uso y aplicación en el caso de estudio. Determina el grado de precisión y exactitud de la plataforma dron en referencia a puntos GPS de orden mayor. Determina los valores GSD teórico y su respectiva verificación mediante una actividad experimental controlada a varias alturas de vuelo. Desarrolla la propuesta metodológica en el estudio caso correspondiente a las playas del distrito de Barranco para una escala de 1:1000. / Tesis

En la presente tesis se realizó la integración de un sistema UAV con control autónomo en un equipo aéreo existente para agricultura de precisión, la cual forma parte del proyecto que viene realizando la Pontificia Universidad Católica del Perú y el Centro Internacional de la Papa “Agricultura de Precisión para la Producción de Cultivos de Seguridad Alimentaria y de Agro Exportación”. En primer lugar se presenta la aplicación del aeromodelismo en la agricultura de precisión, cuya función es la toma georeferenciada de imágenes para su posterior procesamiento. El proyecto antes indicado emplea control por radiofrecuencia que presenta algunos inconvenientes. Por lo que se hace necesaria la implementación de un sistema UAV con control autónomo. En el segundo capítulo, se presentan los conceptos generales así como la teoría aplicable a los vehículos aéreos no tripulados UAV con control autónomo como herramienta tecnológica orientada a la agricultura de precisión. En este contexto se realizó un estudio de los diferentes sistemas comerciales para la selección del más adecuado para el proyecto, concluyendo que el sistema ArduPilot Mega cumple con los objetivos trazados en ésta tesis. En el tercer capítulo, se abordan los temas de planteamiento y estudio de la implementación del sistema ArduPilot Mega, especificando y definiendo los requerimientos del sistema, sus características, así como la implementación del mismo incluyendo el montaje del hardware, la adecuación del software al sistema y la programación de los planes de vuelo. Finalmente, se desarrollan las pruebas y resultados del sistema integrado, obteniéndose que el sistema UAV con control autónomo: ArduPilot Mega cumple con las necesidades del proyecto, consecuentemente se constituye en una alternativa para el control de los aeromodelos aplicados en la agricultura de precisión, resolviendo los inconvenientes del control por radiofrecuencia. / Tesis

En los últimos años se han ido diseñando robots anfitriones y robots guías capaces de brindar todo tipo de información, dependiendo del ambiente de trabajo de este. Sin embargo, ninguno de los robots desarrollados en otros países (Anexo 4, 5 y 6) posee las funcionalidades del robot anfitrión planteado en el presente trabajo de tesis. Adicionalmente, al desarrollar este prototipo en la Pontificia Universidad Católica del Perú se busca contribuir a mejorar los siguientes aspectos: un mayor incentivo para desarrollar proyectos de investigación tecnológica y colaborar a reducir el atraso tecnológico del país. En el presente trabajo se muestra el desarrollo de un robot anfitrión cuya principal función es la de brindar información y, además, servirá de guía para los visitantes que acudan al 3er Piso del CETAM (Centro de Tecnologías Avanzadas de Manufactura). Con este robot anfitrión, las personas podrán interactuar y hacer preguntas relacionadas a las actividades que se realizan en este ambiente. Asimismo, el robot anfitrión tendrá la capacidad de reconocer el rostro de las personas, ya sea un alumno o un profesor de la especialidad, y reconocer e interpretar las frases dichas por los visitantes. Cada uno de los subsistemas que se encargan de realizar el movimiento del prototipo, la interacción humano - robot y el sistema de reconocimiento de rostros son claramente detallados a lo largo del trabajo. / Tesis

Tesis

Aborda la secuencia descrita para el caso del glaciar Pucahirca y la laguna Safuna Alta, ubicados en la vertiente occidental de la Cordillera Blanca, cabecera de la sub cuenca Quitaracsa, tributario del río Santa; haciendo uso de modelos matemáticos, la hidrología, hidráulica, geotécnia, geodinámica externa, de herramientas como la geomática, el sistema de información geográfica (SIG), entre otros, analizando la dinámica y comportamiento del referido glaciar, la estabilidad del dique morrénico de la laguna y la formación del flujo aluviónico. Adicionalmente, se propone medidas de seguridad física, con infraestructuras que controlen y minimicen los riesgos latentes. Para las condiciones evaluadas, con los datos de ingreso obtenidos de la simulación de avalancha, la Avenida Máxima de la quebrada Safuna, que en un período de retorno de 50 años es de 17,5 m3/seg, la inestabilidad geotécnica del dique morrénico de 0.66, el volumen del hielo que impacta a la laguna Safuna Alta 24.80 MMC, velocidad máxima de impacto 72.0 m/seg, la presión de impacto calculado de 5171 Kpa, la formación de oleajes de hasta 127 m de altura, volumen de desborde 8.0 MMC de agua; los parámetros generales para modelamiento de aluvión como la velocidad inicial de desborde 30 m/s, densidad de flujo 1800 kg/m3, tiempo de retardo 5.0 seg, caudal pico estimado 10 000 m3/seg, parámetros de fricción μ = 0.003 y ξ = 500 m/s2 calibrados en base a simulaciones de flujos de escombros ocurridos; el impacto producido por avalancha de hielo sobre la laguna generará oleajes de gran magnitud, con la consecuente ruptura del dique morrénico y el desborde de la laguna Safuna con volumen de 8,0 MMC y la velocidad inicial de desembalse de 30 m/seg. La fuerza de la energía cinética del flujo en el cauce, producirá erosión y arrastre de material convirtiéndose en un flujo hiperconcentrado e hiperviscoso; es decir acarreará material fino, grueso y rocas. / Tesis

Analiza los índices de sequía generados mediante las imágenes satelitales para el seguimiento de la distribución espacial y evolución temporal del índice de sequía sintetizado (ISS), definido como la primera componente principal del índice de condición de la vegetación (ICV), índice de condición de la temperatura (ICT) e índice de condición de la precipitación (ICP). Es decir, el ISS integra tres productos; los dos primeros productos obtenidos del sensor MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradimeter) a bordo del satélite Terra; como son el NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) y el LST (Land Surface Temperature) y el tercer producto la precipitación estimada por el sensor activo radar de precipitación (PR) a bordo del satélite TRMM 3B43 versión 7 (Tropical Rainfall Measuring Mission). El ISS sintetiza la información acerca del déficit de precipitación, estrés térmico del suelo y el estado de crecimiento de la vegetación en el proceso de sequía. Muestra los resultados de la distribución espacial y evolución temporal del ISS, ICV, ICT e ICP, para la zona árida, semiárida y subhúmeda seca, donde los valores menores a 0.4 corresponden a la sequía extrema, severa y moderada, y también muestra que los años 2004 y 2005 fueron años de sequía. Los índices ISS, ICV, ICT e ICP se evaluaron con el índice de precipitación estandarizada a una escala de 3 meses (IPE3) lo cual refleja adecuadamente la información de la sequía meteorológica para cada zona de aridez. En la zona árida corresponden el ISS y el ICV, en la zona semiárida corresponden el ISS y el ICT y en la zona subhúmeda seca corresponden el ISS y el ICT, donde el ISS tiene una moderada correlación de 0.66 en la zona semiárida y de 0.54 en la zona subhúmeda seca, para las regiones de Piura, Lambayeque y Cajamarca en el periodo marzo 2000 a diciembre 2013. / Tesis

Estima la distribución espacial de la evapotranspiración real a partir de datos imágenes, utilizando el modelo de balance de energía SEBAL (Surface Energy Balance for Land) propuesto por Bastiaanssen (1995). El área de estudio comprende el Valle de Pampas, ubicado en el distrito de Pampas, capital de la provincia de Tayacaja, al norte de la región Huancavelica, en el Perú. El modelo está basado en la estimación de los componentes de la ecuación del balance de energía en la superficie del suelo y la estimación de los flujos de energía a partir de datos imágenes que registran información en las regiones del visible, infrarrojo cercano e infrarrojo térmico del espectro electromagnético. Para implementar el modelo SEBAL, se adquirieron tres datos imágenes multiespectrales provenientes del sensor Thematic Mapper (TM) a bordo del satélite Landsat 5 (21/06/200, 03/06/2005, 07/08/2011). Además, se adquirieron datos meteorológicos provenientes del servicio nacional de Hidrología y meteorología (SENAMHI) y un modelo de elevación digital ASTER GDEM. El procesamiento, análisis, e interpretación de los datos imágenes fueron tratados usando el lenguaje de programación IDL y el software ENVI v5.2 Entre los resultados, se obtuvieron en primer lugar, los parámetros de entrada del modelo, tales como: el índice vegetación de diferencia normalizada (NDVI), el índice de área foliar (IAF), el índice de vegetación ajustado al suelo (SAVI), el albedo de superficie, emisividad de la superficie (ε଴) y la temperatura de la superficie del suelo, estimados a partir de los datos imágenes multiespectrales. Luego, se estimaron los componentes del balance de energía como son la radiación neta, flujo de calor del suelo, flujo de calor sensible, flujo de calor latente. Finalmente, se estimó la evapotranspiración como residuo de la ecuación de balance de energía en la superficie. Los resultados muestran que valores de NDVI para la fecha del 21 de junio del 2000, oscilan entre [0.104 - 0.840] con una media de 0.584. Para la imagen del 03 de junio del 2005 los valores oscilan [0.096 - 0.846], con una media de 0.553, mientras que para la imagen del 07 de agosto del 2011 los valores de NDVI varían entre [0.068- 0.851] con una media de 0.499. Los valores obtenidos para el albedo de la superficie del suelo dentro del valle de pampas oscilan entre [0.040 - 0.141] para la fecha del 21 vi de junio del 2000, entre [0.039 - 0.165] para la fecha del 03 de junio del 2005 y entre [0.046 - 0.1932] para la fecha 07 de agosto del 2011. Por otro lado, también fueron estimados los componentes de la ecuación de balance de energía en la superficie del suelo, es decir, la radiación neta, el flujo de calor sensible, flujo de calor latente. Los resultados obtenidos muestran que los valores de radiación neta para la fecha del 21 de junio del 2000 oscilan entre [478.07 – 565.95 W/m2], para la fecha del 03 de junio del 2005 los valores oscilan entre [424.36 –543.36 W/m2] y para el 07 de agosto del 2011 oscilan entre [421.72 – 551.82 W/m2]. De acuerdo a (Allen et al., 2002), los valores de radiación neta se encuentran entre [100 – 700 W/m2]. Por lo tanto, los valores obtenidos concuerdan con los valores esperados. A partir del análisis estadístico, se encontraron correlaciones significativas positivas y negativas entre las variables estimadas. Se obtuvo una correlación negativa de - 0.620, -0.737 y -0.708 entre los valores el NDVI y la temperatura de la superficie del suelo dentro del valle de pampas, para las fecha del 21 de junio del 2000, 03 de junio del 2005 y 07 de agosto del 2011 respectivamente. Además, se encontró una correlación positiva entre el NDVI y la radiación neta. Los coeficientes de correlación obtenidos son 0.63, 0.713, 0.764 para las fecha del 21 de junio del 2000, 03 de junio del 2005 y 07 de agosto del 2011 respectivamente. Adicionalmente, los coeficientes de correlación de Pearson obtenidos del análisis ente la radiación neta y el albedo de la superficie fueron -0.895, -0.8740 y -0.919 para las fechas del 21 de junio del 2000, 03 de junio del 2005 y 07 de agosto del 2011, respectivamente. Los resultados obtenidos a partir de los valores puntuales extraídos dentro del valle de pampas muestran para la fecha 21 de junio del 2000 los valores de ET oscilan entre [0.132 – 0.927 mm/hr], para la fecha 03 de junio del 2005 muestran valores de ET que oscilan entre [0.006– 0.781 mm/hr] y para la 07 de agosto del 2011muestran valores de ET que oscilan entre [0.002 – 0.831 mm/hr]. Los valores promedios de la evapotranspiración para la fecha del 21 de junio del 2000, 03 de junio del 2005 y 07 de agosto del 2011 son 0.57 mm/hr, 0.36 mm/hr y 0.33 mm/hr, respectivamente. / Tesis