Monitorización de partículas contaminantes

Adolfo García Yagüe | No todos los días alguien te ofrece un sitio en su moto para dar la vuelta al mundo. Cuando te enfrentas a una aventura como Globalrider, una de las cuestiones más difíciles es encontrar un punto de equilibrio entre el entusiasmo técnico por hacer algo insuperable y lo que es materialmente realizable, con garantía de éxito. En el caso de las funcionalidades y atribuciones que debía tener la Pasarela IoT este dilema nos ha acompañado hasta una semana antes de que Hugo partiera desde Distrito Telefónica. Como comentaremos en próximos post, esta es la razón por la que, a última hora, descartamos mantener la conexión CAN Bus con la centralita de la moto o, como es el caso que nos ocupa, incluir sensores para detectar el grado de contaminación.

En las especificaciones iniciales no se contempló monitorizar los niveles de Dióxido de Carbono (CO2) y Compuestos Orgánicos Volátiles (VOC). La idea surgió sobre la marcha, en los últimos días de desarrollo. El planteamiento fue el siguiente: La motocicleta, como vehículo a gasolina, es contaminante. Además circulará en carreteras de medio mundo y atravesará ciudades y zonas industriales ¿Por qué no medir la huella de estas sustancias? En este punto es importante matizar que tomaremos registros de CO2 y VOC en el entorno de la motocicleta, circulando próxima a otros vehículos. Es decir, lo que vamos a ver es la estela de contaminación que existe a lo largo de carreteras y autopistas. Esto quiere decir que si Hugo circula en un atasco, tiene delante un camión “quemando” aceite o, incluso, la moto está parada pero con el motor encendido apreciaremos niveles (muy) altos de las citadas sustancias.

Sobre CO2 y VOC
El CO2 es un gas esencial para la vida en la tierra y antes de la primera Revolución Industrial el ciclo del dióxido de carbono se encontraba en equilibrio. A grosso modo, los animales inspiramos oxígeno y exhalamos CO2, mientras que las plantas, a través de la fotosíntesis, absorben CO2 y generan oxígeno. Como decimos, el equilibrio era perfecto hasta que entró en escena la industrialización que, como todos sabéis, era dependiente de la combustión del carbón y el consumo de madera. Por un lado generábamos toneladas de CO2 “no presupuestadas” por Gaia y, si esto no fuera suficiente, el desarrollo industrial y urbano demandaba miles de toneladas de madera dando origen a una deforestación sin precedentes. Así las cosas, este exceso de CO2 en nuestra atmosfera origina el famoso efecto invernadero que tiene, como consecuencia directa, el cambio climático.

Al igual que vinculamos la Revolución Industrial con el inicio del desequilibrio en el CO2, el momento en el que empiezan a despuntar los niveles de VOC se sitúa en la incorporación de procesos químicos a nivel industrial. Más concretamente en aquellos procesos industriales donde se utilizan disolventes orgánicos como el benceno, etanol, acetona, anilinas o el tetracloruro de carbono, entre otros. Por otro lado también se producen VOC durante la combustión de gasolina, gasoil, gas natural, carbón y madera. El tercer grupo generador de VOC tiene un carácter “más natural” pero no menos perjudicial, ahí aparece el gas metano generado en los procesos naturales de descomposición de materia orgánica, en particular en las “emisiones” de las vacas. El hecho es que hay más de mil Compuestos Orgánicos Volátiles y algunos de ellos son realmente malos para la salud, además de que son precursores del ozono troposférico (un potente oxidante) y destructores de la capa de ozono (si, esa que nos protege de la radiación ultravioleta). El sensor VOC que hemos incorporado a esta aventura detecta las siguientes sustancias:

• Hidrocarburos aromáticos
• Hidrocarburos alifáticos
• Gases licuados del petróleo
• Monóxido de carbono
• Aminas
• Alcoholes
• Aldehídos
• Cetonas
• Metano
• Ácidos orgánicos

Manos (y datos) a la obra
Al igual que en ejercicios anteriores vamos a visualizar cual ha sido de presencia de CO2 y VOC el pasado 27 de mayo. Para los recién llegados recordar que ese día Hugo partió desde Madrid y llegó a la frontera francesa. En este primer análisis vamos a identificar ciertos patrones de comportamiento relacionados con la velocidad de la moto, el arranque de esta y la relación de las partículas en estudio en la proximidad de ciudades.

En el gráfico anterior se aprecia con claridad cierta correspondencia entre ciudades importantes y los niveles de CO2. Tras correlar estas “crecidas” de CO2 con la ruta que siguió Hugo hemos identificado sin dificultad las localidades de Tres Cantos, Colmenar Viejo, Aranda de Duero, Burgos, Miranda del Ebro y Vitoria. Hay que decir que Scagnetti no ha visitado ninguna de estas ciudades, únicamente ha circulado por la periferia. Normalmente, en la periferia de los núcleos urbanos, hay mayor densidad de tráfico pesado y están situadas las zonas industriales.

Otro evento que ha quedado registrado en el diagrama de arriba es la parada que hizo Hugo en el puerto de Canencia. Ahí vemos un “pico” de VOC y CO2 que está relacionado con el arranque de la moto. El conjunto sensor de VOC y CO2 se ha situado de tal forma que no esté expuesto al tubo de escape de la Super Tenere, no obstante, cuando Hugo arranca, antes de soltar el embrague una nube de partículas de CO2 y VOC son detectadas por el sensor. Tras Canencia, en las siguientes dos horas y media, se vuelven a apreciar cinco “picos” con un aspecto similar. Algo parecido sucede cuando la moto circula a baja velocidad. Esto sucede cuando Hugo se encaminó hacia la Ayllón. En este periplo fotográfico Hugo rodó a baja velocidad e hizo varias paradas. En este espacio de tiempo, cuando la moto va despacio, el sensor no se ventila lo suficiente y detecta las propias emisiones.

A la altura de Aranda de Duero vemos que los totales de partículas experimentan un incremento. Esta progresión se repite en las proximidades de Burgos, Miranda del Ebro y Vitoria. En este tramo del viaje nos ha llamado la atención otro pico de CO2 antes de las 18h. Este evento coincide con una parada que hizo Scagnetti en la estación de servicio de Oquillas.  En el siguiente diagrama se aprecia que poco antes de las 17:20, Hugo desaceleró hasta prácticamente detenerse (línea marrón). Rodó a muy baja velocidad por la estación de servicio y estiró las piernas hasta que a las 17:57 (flecha roja señalizando nivel CO2 en línea azul) metió gas y soltó embrague.

En los diagramas previos hemos comprobado el ciclo de emisiones del primer día superpuesto a la ruta seguida. También hemos identificado como afecta la velocidad de la motocicleta a la detección de partículas. Ahora bien, hay un dato más importante que subyace en este análisis y tiene que ver con los niveles mínimos de CO2 y VOC. Estos niveles mínimos o línea base siempre están ahí, independientemente de que la moto esté apagada, parada con el motor en marcha o circulado a toda velocidad, o que incluso hayamos registrado medidas erróneas o espurios. En la siguiente representación gráfica hemos querido destacar esos niveles mínimos de CO2 y VOC.

Desde el año 2013, los niveles de CO2 han rebasado la barrera de las 400 partes por millón. Teniendo en cuenta que estas emisiones están creciendo anualmente, lamentablemente, los datos recogidos no van desencaminados. Respecto a las partículas VOC, podréis comprobar que a lo largo del itinerario del día 27 se aprecia cierta relación con los niveles CO2, especialmente en las arrancadas de la moto. No obstante, en el diagrama anterior también se aprecia una línea base de los niveles VOC que no desciende de las 450 ppm. Recordar que esta es la suma de las distintas partículas que es capaz de medir el sensor. Siendo este el análisis más detallado al que podemos llegar.

Puedes hacer el seguimiento de esta aventura en: telefonica.yamaha.globalrider.org

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Humblodt, Scagnetti y la Meseta Ibérica

Adolfo García Yagüe |  Actualmente pocos sabrían decir quién fue Alexander von Humblodt (1769-1859). Menos aún que durante su estancia en España en 1799 descubrió la meseta de la Península Ibérica. En aquel año Humblodt iba camino de Barcelona para embarcarse rumbo a la costa argelina. Esta era su intención inicial al adentrarse en tierras españolas pero, en su inquieta cabeza, también le rondaba la idea de cambiar de destino, dirigir sus pasos al continente americano y allí hacer un gran estudio científico sobre el clima, la geografía, fauna y flora. Para esta vasta misión necesitaba la obtención de un salvoconducto de la Corona Española, lo cual a su vez exigía un nivel de contactos nada fáciles de conseguir. Pues bien, nuestro admirado Humblodt se valió de su prestigio como inspector de minas, contactos con el mundo de la ciencia y una hábil gestión de las relaciones personales para abrirse camino hasta el mismísimo Rey Carlos IV.

Humblodt, además de viajero infatigable, fue un individuo con un dominio extraordinario de numerosos campos del saber entre los que se encuentran la botánica, zoología, geología, geografía y astronomía. Esta actitud científica la combinó con un profundo espíritu humanista y dotes diplomáticas. Quizás el mejor resumen de la grandeza de Humblodt queda reflejado en la carta que escribió con 65 años a su amigo Karl August Varnhagen. En ella afirmaba “Tengo la disparatada idea de plasmar en una sola obra todo el universo material, todo lo que hoy en día sabemos de los fenómenos de los espacios celestes y de la vida terrestre, desde las nebulosas estelares hasta la geografía de los musgos en las rocas de granito, con un estilo vivo que causará deleite y cautivará la sensibilidad […] Ahora mi título es Cosmos”.

La citada estancia en España apenas duró 6 meses, de enero a junio del 1799. Tras descartar el viaje a África su prioridad fue la obtención de los salvoconductos. En esos meses Humblodt no descuidó su curiosidad científica y fue recopilando datos barométricos de toda la Península para establecer el perfil topográfico de esta. Solo se limitó a reunir datos y a tratarlos, obviamente no tuvo tiempo de realizar trabajo de campo a lo largo y ancho de la Península para el registro de medidas. No obstante, cuando aquellos datos fueron transformándose en imágenes, Humblodt no tardó en llegar a la conclusión de que en España existía un fenómeno topográfico singular que describió con estas palabras “En el extremo más occidental de Europa, bañado por el mar por tres lados, se eleva el altiplano de España, una verdadera meseta, de 2.200 pies parisienses de altitud casi ininterrumpida y que abarca 4.200 leguas cuadradas geográfica. Tal fenómeno geognóstico es extremadamente raro en nuestro continente, pues, aunque también en el sur de Alemania las mesetas bávaras y suaba alcanzan 1560 y 900 respectivamente, esas regiones alemanas no forman un todo cerrado y están parcialmente surcadas por anchas depresiones y cuencas fluviales”

Transcurridos más de 200 años desde la estancia de Humblodt en tierras españolas, nuestro “viajero monitorizado”, Hugo Scagnetti, nos ofrece otra instantánea de la meseta ibérica en su recorrido desde Madrid hasta más allá de la frontera de Irún.

Gracias a los datos de altitud proporcionados por su GPS es fácil trazar la ruta que ha seguido. Una vez que tenemos los datos, además de una representación sobre un mapa es interesante conocer el perfil topográfico del itinerario de ese día para identificar singularidades o corroborar que todo está funcionando como se espera. Aquí es donde viene lo divertido de trabajar con los datos…

En la representación topográfica anterior se evidencia con toda claridad una parte de la meseta que tanto llamó la atención de Humblodt. De igual forma salta a la vista el paso de Hugo por el puerto de Canencia (primera flecha del gráfico) que está a una altura sobre el nivel del mar por encima de los 1500m, en la Sierra de Guadarrama. Su travesía a través del Canencia dura 15 minutos aproximadamente. Desde ahí, Scagnetti desciende por la carretera M-629 y la M-604 hasta Lozoyuela donde se incorpora a la autovía del Norte.

La siguiente subida importante es el paso de Somosierra que está por encima de los 1400 metros y queda reflejado a las 13:19h con toda claridad en el segundo pico de la gráfica.

Sin gran esfuerzo deductivo la representación gráfica de los datos de altitud ilustra a la perfección que el descenso de la meseta se produce tras cruzar Burgos. Hasta aquí todo discurre según lo esperado hasta que a las 20:35h topamos con una llamativa singularidad. En ese instante el GPS nos indica una altitud de 137 metros por debajo del nivel del mar. Es decir, una depresión geográfica. Desde luego existen depresiones geográficas (ver enlace en Wikipedia) pero no es algo común, y menos de 137 metros. Algo está fallando.

No hay problema. Como podemos jugar con los datos a nuestro antojo, lo que vamos a investigar es en qué punto del viaje está esa “magnífica” depresión digna de ser registrada en Wikipedia…

Oh, sorpresa. No se trata de una depresión geográfica, es una estación de servicio cubierta a la altura de Hernani donde Hugo se detuvo a repostar y a estirar las piernas. Aquella parada hizo que nuestra unidad GPS perdiera precisión durante unos minutos.

Nos despedimos recordando que Humblodt partió hacia América el 5 de junio de 1799. En este viaje visitó Caracas, La Habana, Bogotá, Guayaquil, Lima, Quito, México, Filadelfia y Washington. En su visita a EE.UU. llegó a ser huésped del presidente Thomas Jefferson; y Simón Bolivar se refería a él como «el descubridor científico del Nuevo Mundo, cuyo estudio ha dado a América algo mejor que todos los conquistadores juntos».

Humblodt trabajó en Cosmos como si se tratara de una carrera contra la muerte. El primer volumen llegó en 1845, cuando tenía 76 años de edad, el segundo a los 78. La tercera entrega la terminó a la edad de 81, y la cuarta cuando tenía 89. En el último año de su vida solo pudo completar la mitad del quinto volumen, que sería finalizado a partir de las notas que dejó escritas. Cosmos pasaría a la historia con el subtítulo “Ensayo de una descripción física del mundo”.

Por su parte, mientras discurre su viaje, Hugo Scagnetti también está reuniendo todas sus experiencias con las que producirá una serie de documental que, sin lugar a dudas, también pasará a la historia.

Os recordamos que este proyecto tiene un fin solidario; obtener fondos para la investigación de la enfermedad de Perthes en niños. Os animamos a hacer una pequeña donación desde la web de Globalrider para que el esfuerzo de todos tenga el resultado esperado.

Puedes hacer el seguimiento de esta aventura en: https://telefonica.yamaha.globalrider.org

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Una misteriosa parada con susto incluido

Adolfo García Yagüe | Tras dos semanas en las que Hugo Scagnetti ha cruzado Europa y está a punto de internarse en otro continente, es un buen momento para iniciar el repaso de algunos eventos de su travesía a través del análisis de datos. Como sabéis la moto de Hugo va equipada con una Pasarela IoT desarrollada por la empresa aragonesa TELNET Redes Inteligentes.

Este “dispositivo embarcado” ha sido diseñado para soportar el duro entorno de trabajo que supone ir a lomos de una moto de trail alrededor del mundo. La Pasarela IoT, como su nombre indica, hace la intermediación entre las medidas que toman distintos sensores con los que se ha equipado la motocicleta (y a Hugo) y los servidores de Telefónica. Para esta comunicación la pasarela se vale de las redes de telefonía móvil que encuentra en su itinerario. En condiciones normales de cobertura móvil la pasarela envía un paquete de datos cada pocos segundos a través de los servicios de conectividad global M2M de Telefónica. Además de las medidas de los sensores, la Pasarela IoT también almacena, procesa y envía fotografías y clips de vídeo que Scagnetti va tomado durante la marcha. Por último, la pasarela tiene configurado un conjunto de alertas que nos permiten conocer si la moto, por su velocidad y grado de inclinación, está a punto caer. Si desgraciadamente se produce la caída y Hugo no logra o no se encuentra en condiciones de levantar la moto, recibimos otra alarma que activa los protocolos de asistencia.

Antes de continuar permitirnos enumerar los datos que está registrando la Pasarela fabricada por TELNET. Hemos agrupado estas medidas por su tipología y/o dispositivo encargado de su registro:

• GPS
  Velocidad
  Altitud
  Ángulo de acenso
• Giróscopo y acelerómetro
  Rumbo
  Aceleraciones en x, y, z
  Ángulo de inclinación
  Magnetómetro
• Meteorológico
  Temperatura
  Presión atmosférica
  Humedad relativa
• Ambientales
  Dióxido de carbono (CO2)
  Compuestos orgánicos volátiles (VOC)
• Biométrico
  Pulsómetro
  Monitorización atención y estado emocional
• Conectividad móvil
  Calidad de cobertura
  Tipo de red móvil
  Datos cursados subida y bajada

Como decíamos al comienzo de este texto, a través de este blog y en sucesivas entradas vamos a ir analizando algunos datos que nos han parecido interesantes, curiosos y, en algún caso, simpáticos. Queremos dejar claro que este análisis lo hacemos con la única pretensión de divulgar circunstancias o fenómenos (muchos de ellos obvios) a través de los datos. No somos expertos en geografía ni medioambiente. Tampoco controlamos de electrofisiología o meteorología. Solo somos gente curiosa que se enfrenta a unos datos a través de unas herramientas de análisis. Para este propósito tomaremos prestadas las herramientas de análisis desarrolladas por nuestros compañeros de Energy Minus +. Ellos han desarrollado una plataforma de análisis llamada EMIOS que en origen ha sido concebida -y es utilizada- para analizar el consumo eléctrico pero que es capaz de tratar cualquier dato. Manos a la obra.

Vamos a empezar con la misteriosa parada que Hugo realizo a las pocas horas de partir desde Madrid. Esta parada no estaba planificada. En la siguiente representación gráfica vemos que hacia las 15:42 la velocidad de la moto desciende hasta detenerse (línea azul). En los siguientes minutos se aprecia como el grado de atención de Hugo crece (línea naranja). En ese momento su ritmo cardiaco (línea marrón) presenta pequeños altibajos oscilando entre las 120 ppm y las 100 ppm hasta las 15:57, donde se dispara a 142 pulsaciones por minuto (la flecha roja señala el momento exacto del susto que le pegan al pobre Hugo).

Segundos después su ritmo cardiaco baja gradualmente hasta situarse ligeramente por encima de las 100 ppm. Vemos que esa bajada de sus pulsaciones coincide con un periodo “emocional” en el que se aprecian importantes variaciones (línea naranja). Está tranquilo pero algo está captando toda la atención de Hugo. ¿Habrá pinchado? ¿Una avería inesperada? ¿Una mala noticia? Todos tranquilos porque a las 16:24 vuelve a la carretera.

Aquel evento inesperado no fue grave pero si importante y emocionante: Hugo recibió la llamada de Su Majestad el Rey Don Felipe VI. Solo quería desearle mucha suerte, mostrarle todo su apoyo y desearle buen viaje.

En este pequeño análisis hemos recurrido a los datos biométricos de Hugo así como de velocidad de la motocicleta. Si eres aficionado al running tecnológico estarás familiarizado con aplicaciones que presentan velocidad y ritmo cardiaco juntos. Hasta aquí no hay nada nuevo. Lo más relevante es la integración de estos dos datos junto con el nivel de atención y emoción. Para este propósito Scagnetti cuenta con un guante desarrollado por la firma palentina Sociograph Neuromarketing que mide la respuesta galvánica o conductancia de la piel. En la cultura popular tenemos un ejemplo de un dispositivo que utiliza el mismo principio de funcionamiento: El detector de mentiras.

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