Sistema de visión por computador para la evaluación de la calidad del agua

T abajo de Fin de Más e
Más e Uni e si a io en Ingenie ía Indus ial
Sis ema de Visión po Compu ado pa a la
e aluación de la calidad del agua
MEMORIA
Au o a: Ma ia Beobide Caloma de
Di ec o : An oni G au Saldes
Con oca o ia: Junio 2023
Escola Tècnica Supe io
d’Enginye ia Indus ial de Ba celona
Pàg. 2 Memo ia
Sis ema de Visión po Compu ado pa a la e aluación de la calidad del agua Pág. 3
Resum
Aques eball de ece ca é com a objec iu p incipal desen olupa i a alua un sis ema de
isió pe compu ado pe a l' a aluació de la quali a de l' aigua. Pe a això, s'emp en
mè odes a ança s de p ocessamen d'ima ges i ècniques d'anàlisi de dades.
Pel que a als mè odes u ili za s, es eali za una simulació eò ica pe compa a els esul a s
que s' ob enen mi jançan el sis ema p oposa . A més, es duu a e me un es udi econòmic
i ambien al pe a alua la iabili a i els possibles impac es associa s amb la implemen ació
d' aques a me odologia.
Els esul a s que s' ob enen són al amen sa is ac o is. El sis ema de isió pe compu ado
demos a se e icien i p ecís en l' a aluació de la quali a de l' aigua, p opo cionan esul a s
consis en s i con iables. Les anàlisis econòmiques e elen que, malg a la in e sió inicial
necessà ia, els bene icis a lla g e mini, com la p ese ació dels ecu sos híd ics i la
con ibució a la sos enibili a ambien al, jus i iquen plenamen la se a implemen ació.
En conclusió, aques eball demos a l' e ec i i a i u ili a del sis ema de isió pe
compu ado com a eina pe a l' a aluació de la quali a de l' aigua. Els esul a s ob ingu s
donen supo a la se a implemen ació en di e sos con ex os, com aixells i ehicles al ma
i el seu po encial pe con ibui a la p ese ació dels ecu sos mediambien als.
Pàg. 4 Memo ia
Resumen
Es e abajo de in es igación iene como obje i o p incipal desa olla y analiza un sis ema
de isión po compu ado pa a la e aluación de la calidad del agua. Pa a ello, se emplean
mé odos a anzados de p ocesamien o de imágenes y écnicas de análisis de da os.
En cuan o a los mé odos u ilizados, se ealiza una simulación eó ica pa a compa a los
esul ados que se ob ienen median e el sis ema p opues o. Además, se lle a a cabo un
es udio económico y ambien al pa a e alua la iabilidad y los posibles impac os asociados
con la implemen ación de es a me odología.
Los esul ados que se ob ienen son al amen e sa is ac o ios. El sis ema de isión po
compu ado demues a se e icien e y p eciso en la e aluación de la calidad del agua,
p opo cionando esul ados consis en es y con iables. Los análisis económicos e elan que,
a pesa de la in e sión inicial necesa ia, los bene icios a la go plazo, como la p ese ación
de los ecu sos híd icos y la con ibución a la sos enibilidad ambien al, jus i ican
plenamen e su implemen ación.
En conclusión, es e abajo demues a la e ec i idad y u ilidad del sis ema de isión po
compu ado como he amien a pa a la e aluación de la calidad del agua. Los esul ados
ob enidos espaldan su implemen ación en di e sos con ex os, como ba cos y ehículos
en el ma y su po encial pa a con ibui a la p ese ación de los ecu sos
medioambien ales.
Sis ema de Visión po Compu ado pa a la e aluación de la calidad del agua Pág. 5
Abs ac
This esea ch aims o de elop and e alua e a compu e ision sys em o wa e quali y
assessmen . Ad anced image p ocessing me hods and da a analysis echniques a e
employed o his pu pose.
Rega ding he me hods used, a heo e ical simula ion is conduc ed o compa e he esul s
ob ained om he p oposed sys em. Addi ionally, an economic and en i onmen al s udy is
ca ied ou o assess he easibili y and po en ial impac s associa es wi h he
implemen a ion o his me hodology.
The esul s ob ained a e highly sa is ac o y. The compu e ision sys em p o es o be
e icien and accu a e in wa e quali y assessmen , p o iding consis en and eliable esul s.
Economic analyses e eal ha , despi e he ini ial in es men equi ed, he long- e m
bene i s such as p ese a ion o wa e esou ces and con ibu ion o en i onmen al
sus ainabili y ully jus i y i s implemen a ion.
In conclusion, his wo k demons a es he e ec i eness and use ulness o he compu e
ision sys em as a ool o wa e quali y assessmen . The esul s ob ained suppo i s
implemen a ion in a ious con ex s, such as boa s and any o he sea ehicles, and i s
po en ial o con ibu e o he p ese a ion o en i onmen al esou ces.

Pàg. 6 Memo ia
Sis ema de Visión po Compu ado pa a la e aluación de la calidad del agua Pág. 7
Con enido
RESUM ____________________________________________________ 3
RESUMEN _________________________________________________ 4
ABSTRACT _________________________________________________ 5
CONTENIDO ________________________________________________ 7
GLOSARIO Y NOMENCLATURA _______________________________ 9
LISTA DE FIGURAS _________________________________________ 11
LISTA DE TABLAS _________________________________________ 16
LISTA DE ECUACIONES _____________________________________ 17
1. INTRODUCCIÓN _______________________________________ 19
1.1. O igen del p oyec o .................................................................................. 19
1.2. Mo i ación y eque imien os p e ios ........................................................ 20
1.3. Alcance .................................................................................................... 21
1.4. Obje i os del abajo ................................................................................ 21
1.4.1. Obje i os especí icos y a eas ..................................................................... 22
2. MARCO TEÓRICO ______________________________________ 25
2.1. Si uación del agua y p incipales con aminan es ...................................... 25
2.2. Calidad del agua ...................................................................................... 36
2.3. Mé odos de medición ............................................................................... 41
2.3.1. Tu bidez ...................................................................................................... 42
3. METODOLOGÍA Y EQUIPO _______________________________ 46
3.1. Fundamen os eó icos ............................................................................. 46
3.1.1. Teo ía de la ans o mada de Fou ie .......................................................... 47
3.1.2. Espec o de la ans o mada de Fou ie ...................................................... 47
3.1.3. Aplicación de il os ..................................................................................... 49
3.1.4. Valo de la po encia .................................................................................... 55
3.1.5. Diseño del g á ico ....................................................................................... 56
3.1.6. Diag ama de lujo ........................................................................................ 57
3.2. Simulación eó ica .................................................................................... 57
3.2.1. Diseño del pa ón ........................................................................................ 58
3.2.2. Empeo amien o del pa ón .......................................................................... 60
3.2.3. Aplicación de Fou ie y alo de la po encia ................................................ 61
Pàg. 8 Memo ia
3.2.4. G á ica ........................................................................................................ 62
3.2.5. Simulaciones ealizadas ............................................................................. 62
3.3. Expe imen o sob e el depósi o ................................................................ 63
3.3.1. Adquisición de la imagen ............................................................................ 64
3.3.2. Equipo u ilizado ........................................................................................... 64
3.3.3. Ejecución del expe imen o .......................................................................... 67
3.3.4. G á ica ........................................................................................................ 68
4. RESULTADOS _________________________________________ 69
4.1. Simulación eó ica .................................................................................... 69
4.2. Expe imen o del depósi o ........................................................................ 74
4.3. Compa ación de la simulación y del expe imen o del depósi o ............... 81
5. PLANIFICACIÓN _______________________________________ 83
5.1. Diag ama de Gan ................................................................................... 83
6. ESTUDIO ECONÓMICO __________________________________ 84
7. ESTUDIO AMBIENTAL __________________________________ 86
7.1. Impac o ambien al del expe imen o del depósi o ..................................... 86
7.2. Bene icio ambien al del Sis ema de Visión po Compu ado ................... 88
8. ESTUDIO SOCIAL Y DE IGUALDAD DE GÉNERO ____________ 89
9. CONCLUSIONES _______________________________________ 90
10. PROPUESTA DE FUTURO _______________________________ 91
11. BIBLIOGRAFÍA ________________________________________ 93
Sis ema de Visión po Compu ado pa a la e aluación de la calidad del agua Pág. 9
Glosa io y Nomencla u a
TFM: T abajo de Fin de Más e
NTU: Nephelome ic Tu bidi y Uni (unidades de u bidez)
ss: sólidos en suspensión
ppm: pa es po millón
l: li o
mg: milig amo
W: Wa
kW: kilowa
Wh: Wa -hou (Va io-ho a)
kWh: kilowa -hou (kilo a io-ho a)
𝐶02𝑒𝑞: ca bono dióxido equi alen e
CNMC: Comisión Nacional de los Me cados y la Compe encia
km: kilome o
DFT: Disc e e Fou ie T ans o m
TBDF: T ans o mada Bidimensional Disc e a de Fou ie
cc: cucha ada de cacao en pol o
h: ho a
ECTS: Eu opean C edi T ans e Sys em
UPC: Uni e sidad Poli écnica de Ca aluña
FME: Facul ad de Ma emá icas y Es adís ica
Pàg. 16 Memo ia
Lis a de ablas
Tabla 1: Da os de los esul ados de la simulación eó ica y del expe imen o del depósi o.
........................................................................................................................................ 81

Sis ema de Visión po Compu ado pa a la e aluación de la calidad del agua Pág. 17
Lis a de ecuaciones
Ecuación 1: Relación en e sólidos en suspensión y NTU [66]. ....................................... 45
Ecuación 2: T ans o mada bidimensional disc e a de Fou ie [68]. ................................. 47
Ecuación 3: Dis ancia en e la ecuencia ce o y la ecuencia de in e és [71]. ................ 50
Ecuación 4: Fil o pasa banda en espacio iempo. .......................................................... 54
Ecuación 5: Aplicación del il o a la ans o mada de Fou ie [69]. ................................. 54
Ecuación 6: Valo de la ampli ud de la ecuencia del espec o [73]. ............................... 56
Ecuación 7: Valo de la po encia de la ecuencia analizada [73]. ................................... 56
Ecuación 8: Con olución del il o Gaussiano [78]. .......................................................... 61
Pàg. 18 Memo ia
Sis ema de Visión po Compu ado pa a la e aluación de la calidad del agua Pág. 19
1. In oducción
En es e abajo de in de más e se abo da el diseño de un sis ema de isión po
compu ado pa a la e aluación de la calidad del agua. La con aminación es uno de los
mayo es p oblemas ambien ales en es os iempos, y la calidad del agua es esencial pa a
la salud humana y la sos enibilidad del medioambien e.
En es e con ex o, el mé odo plan eado se conside a un mé odo e oluciona io basado en
la isión po compu ado que pe mi e e alua la calidad del agua sin necesidad de con ac o
di ec o con ella. A a és de la e aluación de la u bidez del agua u ilizando écnicas
a anzadas de p ocesamien o de imágenes, se puede ob ene in o mación p ecisa y en
iempo eal sob e la calidad del agua. Es e en oque no in asi o b inda la opo unidad de
moni o ea de mane a e icien e y e ec i a la salud de nues os océanos y cue pos de agua,
acili ando así la oma de decisiones in o madas pa a comba i la con aminación y
p ese a nues os aliosos ecu sos acuá icos.
La isión po compu ado se p esen a como una he amien a p ome edo a en la lucha
con a la con aminación de los océanos y aguas, o eciendo una al e na i a más exac a y
ab e nue as posibilidades pa a la p o ección y conse ación de nues os ecosis emas
acuá icos, allanando el camino hacia un u u o más limpio y sos enible pa a las
gene aciones enide as.
Pa a lle a a cabo dicho p oyec o, se c ea un luga donde pode ealiza los es udios del
agua con los di e en es con aminan es que se elijan. Además, es e diseño cuen a con un
código pa a analiza la calidad del agua y unos disposi i os pa a ob ene las imágenes del
expe imen o. Siendo el obje i o p incipal de es e abajo la con ibución a la mejo a del
cuidado del medioambien e y la p ese ación de los ecu sos na u ales median e la
aplicación de écnicas inno ado as po compu ado .
1.1. O igen del p oyec o
El p oyec o in de más e que se ha desa ollado sob e un sis ema de isión po
compu ado pa a la e aluación de la calidad del agua, es una inicia i a muy ele an e en
el con ex o ac ual. La con aminación del agua es uno de los p oblemas más acucian es
que se en en a la humanidad en la ac ualidad.
El agua es un ecu so i al pa a la ida y la salud de los se es humanos, los animales y el
medioambien e. Sin emba go, la con aminación del agua se ha con e ido en un p oblema
global que a ec a a millones de pe sonas en odo el mundo. La con aminación del agua se
debe a di e sas uen es, incluyendo la desca ga de esiduos óxicos indus iales, la
ag icul u a in ensi a, la mine ía y el e ido de esiduos sólidos, en e o as.
Pàg. 20 Memo ia
Po odo ello, el desa ollo de un sis ema de isión po compu ado pa a la e aluación de
la calidad del agua se p esen a como una solución c ea i a pa a ayuda a mi iga es e
p oblema global. La aplicación de ecnologías a anzadas, como la isión po compu ado ,
pe mi e e alua la calidad del agua de o ma ápida y e icaz, lo que puede ayuda a los
o ganismos esponsables a implemen a acciones opo unas pa a p e eni la
con aminación y p o ege la salud humana.
De mane a que, se plan ea un sis ema de isión po compu ado con el in de a o ece la
lucha con a la con aminación mundial del agua. Con es e p oyec o, median e la aplicación
de ecnologías a anzadas, se desea apoya y ga an iza un u u o sos enible y saludable
pa a la humanidad y el plane a.
1.2. Mo i ación y eque imien os p e ios
La necesidad de una solución inmedia a pa a el p oblema de la con aminación es
indiscu ible, y la ecnología se es á con i iendo en una he amien a c ucial pa a abo da
es a si uación. En es e con ex o, la mo i ación pa a abaja en el desa ollo de sis emas
de isión po compu ado que e alúen la calidad del agua se con ie e en un ac o cla e.
Es impo an e des aca que la mo i ación en es e campo no solo iene de la necesidad de
soluciona un p oblema global, sino ambién de la posibilidad de gene a un cambio eal
en la sociedad. La conciencia ambien al y la esponsabilidad social son alo es
undamen ales en es e ipo de p oyec os, y el comp omiso con ellos es una mo i ación
adicional.
Al a a se de un asun o an o mundial como i al, la apo ación que se puede llega a hace
median e es e abajo en la sos enibilidad y el medioambien e es una azón su icien e pa a
da lo mejo e in en a ayuda al plane a con los conocimien os eque idos en es os años
de es udio. El hecho de pode aplica odo lo in e io izado, ya que el p oyec o con iene
isión po compu ado , es udio económico, o ganiza i o o incluso ema ambien al, hace
que sea un abajo comple o y e leja el du o abajo que hay de ás de es as páginas.
Pa a lle a a cabo es e p oyec o, se equie e un conocimien o especializado en ecnología,
in o má ica, ingenie ía, y un p o undo comp omiso con la causa de la p o ección del
medioambien e. P o undizando un poco más sob e los eque imien os p e ios, pueden
des aca los conocimien os en sis emas po isión po compu ado , comp ensión de los
concep os undamen ales de p ocesamien o de imágenes, écnicas de isión po
compu ado y ap endizaje au omá ico, comp esión sólida de la p og amación (en es e caso
en MATLAB), en endimien o en ecnología de con ol, capacidad de u iliza he amien as
de so wa e especí icas pa a la implemen ación del sis ema, e c.
Además, es undamen al dispone de los ecu sos necesa ios pa a lle a a cabo un
Sis ema de Visión po Compu ado pa a la e aluación de la calidad del agua Pág. 21
p oyec o de es a en e gadu a, como pueden se la inanciación y la ecnología adecuada
pa a su desa ollo, que en el caso de es e p oyec o odos los elemen os necesa ios han
sido ob enidos del labo a o io de la uni e sidad de la UPC (FME).
1.3. Alcance
El p esen e T abajo de Fin de Más e (TFM) aba ca el diseño y desa ollo de un sis ema
de isión po compu ado pa a el es udio de la calidad del agua. En es e p oyec o se ha
p opues o una me odología basada en el análisis de imágenes cap u adas po cáma as y
su pos e io p ocesamien o median e algo i mos especializados. El obje i o p incipal es
de ec a y e alua la calidad del agua a a és de es a me odología inno ado a y e icien e.
El TFM se en oca en el diseño de un sis ema in eg al que pe mi e analiza o og a ías del
agua y ob ene in o mación ele an e sob e su calidad. Es o implica la implemen ación de
algo i mos de p ocesamien o de imágenes, la calib ación de las cáma as y el desa ollo de
un so wa e de análisis especí ico. El sis ema es capaz de e alua ca ac e ís icas como la
anspa encia, el colo o la u bidez, b indando una isión de allada de su calidad en base
a las imágenes cap u adas.
Sin emba go, es impo an e menciona que es e p oyec o no aba ca la cons ucción ni la
implemen ación ísica de un p o o ipo especí ico pa a su aplicación en ba cos y o as
pla a o mas. Aunque la me odología p opues a iene un alcance signi ica i o en é minos
de análisis de calidad del agua, no se incluye el desa ollo de un disposi i o ísico pa a su
ins alación di ec a en dichas emba caciones. En cambio, el oco se cen a en el diseño y
desa ollo del sis ema de isión po compu ado y su capacidad pa a e alua la calidad del
agua a a és del p ocesamien o de imágenes.
Además, es impo an e des aca que es e TFM no busca eemplaza los mé odos
adicionales de es udio de la calidad del agua, sino complemen a los. La me odología
p opues a se p esen a como una al e na i a inno ado a y e icien e que puede b inda da os
adicionales y p ecisos sob e la calidad del agua, en conjun o con o a écnicas y análisis
exis en es.
1.4. Obje i os del abajo
Tal y como se ha de inido an e io men e, el obje i o p incipal de es e abajo in de más e
es el diseño de un sis ema de isión po compu ado que ayude al p oblema u gen e del
agua con aminada que se encuen a hoy en día. Es deci , el obje i o es ayuda , apo a o
acili a de alguna mane a en la mejo a del medioambien e y en ga an iza un u u o
sos enible y saludable pa a la humanidad, pa a la ida acuá ica y pa a el plane a.

Pàg. 22 Memo ia
Pa a consegui dicho obje i o p incipal, se an a de ini unos obje i os especí icos y a eas,
ya que son undamen ales en la plani icación y ejecución de cualquie p oyec o. Es as dos
he amien as son esenciales pa a log a alcanza el p opósi o p incipal po que
p opo cionan una guía cla a y de allada de lo que se debe hace .
1.4.1. Obje i os especí icos y a eas
A con inuación, se mues a la lis a de obje i os especí icos y a eas que se han de inido:
1. Obje i o especí ico: De ec a el es ado ac ual del agua mundial y de España.
a. Ta ea 1: Recopilación de da os elacionados con la can idad y calidad del
agua disponible en odo el mundo, así como en España.
b. Ta ea 2: Análisis de da os: Lee la bibliog a ía y ob ene los pun os cla es
sob e el es ado ac ual del agua.
c. Ta ea 3: E aluación de los pun os cla es de inidos en la a ea 1.b, pa a
alcanza la de ección del es ado.
2. Obje i o especí ico: Iden i ica los con aminan es más p esen es en el agua.
a. Ta ea 1: Iden i ica de donde p o ienen las aguas con aminadas.
b. Ta ea 2: Analiza los con aminan es que apa ecen en es as uen es de
aguas y en especial, en España.
3. Obje i o especí ico: De ec a los con aminan es más ecuen es y los más
p oblemá icos de las aguas.
a. Ta ea 1: Es udia cuales son los con aminan es más pelig osos y habi uales
pa a el medioambien e y de donde p o ienen.
b. Ta ea 2: Esc ibi el ma co eó ico con oda la in o mación adqui ida con las
a eas mencionadas has a el momen o.
4. Obje i o especí ico: Iden i ica los mé odos de mediciones de la calidad del agua.
a. Ta ea 1: In es iga sob e los di e en es mé odos de medición de la calidad
de agua que exis en y los que son más comunes.
b. Ta ea 2: Clasi ica los mé odos según las p opiedades que analizan ( ísicas
o químicas).
c. Ta ea 3: Decidi el mé odo de medición que se u iliza en es e abajo in de
más e (la u bidez) e in es iga sob e su medición.
Sis ema de Visión po Compu ado pa a la e aluación de la calidad del agua Pág. 23
d. Ta ea 4: Esc ibi en la memo ia del TFM oda la in o mación adqui ida.
5. Obje i o especí ico: Diseña una simulación eó ica del expe imen o del depósi o,
donde simula el empeo amien o de la calidad del agua según la con aminación.
a. Ta ea 1: Es udia la eo ía de la ans o mada bidimensional disc e a de
Fou ie y es udia los picos de ecuencia del espec o de Fou ie .
b. Ta ea 2: In es iga y en ende sob e los il os y el cálculo de la magni ud
de una ecuencia del espec o.
c. Ta ea 3: En ende los concep os eó icos que iene como base el p oyec o.
d. Ta ea 4: Esc ibi el código de la simulación eó ica.
e. Ta ea 5: Ejecu a simulaciones eó icas con di e en es pa áme os.
. Ta ea 6: Analiza el g á ico que compa a la po encia y el empeo amien o
del agua.
g. Ta ea 7: Escoge el pa ón con el g á ico más e icaz, el más lineal y
dec ecien e de odos.
h. Ta ea 8: Redac a en la memo ia la pa e de la Simulación eó ica.
6. Obje i o especí ico: C ea un luga de expe imen o donde se analicé el
empeo amien o de la calidad del agua y ealiza su medición ísicamen e. Y,
consegui un disposi i o que pe mi a la medida de la u bidez del agua sin con ac o
y sin la u ilización de u bidíme os ac uales.
a. Ta ea 1: Adqui i el ma e ial necesa io (depósi o, cáma a, con aminan e…)
pa a el mon aje de dicho expe imen o y mon a el luga del expe imen o.
b. Ta ea 2: Esc ibi el código adap ado al expe imen o ísico pa a la ob ención
de las imágenes y su p ocesamien o necesa io.
c. Ta ea 3: Realiza a ios expe imen os con di e en es can idades de
con aminan e y adqui i o os del expe imen o pa a después pode
analiza las.
d. Ta ea 4: Ob ene el alo de la magni ud de la ecuencia analizada en cada
medición del expe imen o.
e. Ta ea 5: Relaciona el alo de la ecuencia con la u bidez.
. Ta ea 6: Analiza las imágenes ob enidas y ans o ma las a un g á ico que
Pàg. 24 Memo ia
compa é la u bidez con el empeo amien o del agua.
g. Ta ea 7: Compa a los g á icos ob enidos an o en el expe imen o ísico
como en el eó ico.
h. Ta ea 8: Redac a los esul ados del expe imen o en la memo ia.
7. Obje i o especí ico: Analiza el cos e económico que conlle a es e p oyec o.
a. Ta ea 1: Recopilación de odos los ins umen os que se u ilizan.
b. Ta ea 2: Calcula el cos e que supone.
c. Ta ea 3: E alua la iabilidad económica.
8. Obje i o especí ico: Iden i ica el impac o medioambien al.
a. Ta ea 1: Es udia el impac o que supone la ealización de los expe imen os.
b. Ta ea 2: A e igua los bene icios medioambien ales que c ea el mé odo
p esen ado.
9. Obje i o especí ico: Indaga sob e los esul ados ob enidos en el TFM.
a. Ta ea 1: Analiza los esul ados ob enidos en los expe imen os.
b. Ta ea 2: Examina el es udio económico.
c. Ta ea 3: Es udia el impac o medioambien al que supone.
d. Ta ea 4: Esc ibi las conclusiones del abajo in de más e .
G acias a odos es os obje i os especí icos y a eas, se llega a ob ene el obje i o p incipal
de es e abajo. Que a a de consegui un disposi i o que pe mi e medi la con aminación
del agua, con el in de ayuda al plane a y al ecosis ema y así consegui a con ibui en la
sos enibilidad y a emedia el p oblema de la con aminación.
Sis ema de Visión po Compu ado pa a la e aluación de la calidad del agua Pág. 25
2. Ma co eó ico
2.1. Si uación del agua y p incipales con aminan es
El plane a ie a es á mayo i a iamen e compues o po agua, conc e amen e aba ca
al ededo de un 70% de la supe icie e es e, ya sea en o ma líquida, solida o incluso gas
[1]. Es a sus ancia es undamen al pa a la supe i encia de odos los se es i os en el
plane a, ya que se conside a como uno de los ecu sos na u ales más esenciales, i ales
e insus i uibles, po lo que se puede deci que el agua juega un ol impo an e en es a
sociedad [2]. Además de ello, ambién si e pa a las ac i idades del se humano, y como
su dis ibución es desigual, p o oca que su asegu amien o sea ealmen e impo an e.
Figu a 2.1.1: Dis ibución del agua en el mundo [3].
El agua que es á expandido sob e odo el plane a puede se salada o dulce, y es a
dis ibución es o almen e descompensada. La pa e salada es al ededo de un %97,5 del
olumen o al, mien as que la pa e dulce es ap oximadamen e un %2,5. Es os dos ipos
de agua son iguales a ni el molecula , lo que los di e encia es la concen ación de sal que,
en caso del agua salada es un %3,5, y en cambio, en el agua dulce la concen ación de la
sal es en e 0,05% y 0,3%. La geolocalización de es os dos ipos de agua ambién es
di e en e, ya que el agua salada se encuen a mayo i a iamen e en océanos y ma es, y el
agua dulce se puede encon a en glacia es, bajo ie a, en o ma de apo …
Pàg. 32 Memo ia
Figu a 2.1.6: Residuos plás icos en la cos a de Manila en 2017 [38].
Figu a 2.1.7: Plás icos y mic oplás icos en el ma de Ca ibe [39].
• Mic oplás icos: son pequeñas pa ículas de plás ico con un amaño de menos de 5
mm, di ícilmen e deg adables y con un o igen indus ial y domés ico. Es a sus ancia
es á muy p esen e en de e gen es, den í icos, ex olian es, p o ec o es
sola es…donde se puede e que la aplicación de es e p oduc o es de uso dia io y
es á en con ac o con inuo con el agua. El p oblema es á en que es e ma e ial es un
ma e ial óxico y es muy di ícil de e i a su il ación al agua en las depu ado as, ya
que pasan desape cibidos, y, po an o, es as pa ículas con aminan es acaban
siendo desechadas a íos, ma es y océanos p o ocando se ios daños a una g an
pa e del medio na u al. Como pasa con los plás icos, los mic oplás icos son
inge idos po los peces más pequeños que luego son inge idos po peces más
g andes, con lo que los mic oplás icos se an acumulando en sus sis emas
diges i os has a que su o ganismo supe a el lími e de ole ancia a la oxicidad de
es os componen es, po lo que mue en, y poco a poco se educe la biodi e sidad
[40].
• Desechos o gánicos: como desechos o gánicos se en iende a odos los esiduos

Sis ema de Visión po Compu ado pa a la e aluación de la calidad del agua Pág. 33
o gánicos de o igen animal y/o ege al. Es os esiduos son capaces de deg ada se
muy ápidamen e, ans o mándose en o o ipo de ma e ia o gánica [41]. Las
aguas (lagos, ma , íos) que con ienen desechos o gánicos ienen que se a adas
po que si no, ocasionan g a es incon enien es de con aminación que a ec an a la
auna y a la lo a. Es os desechos pueden an o es a disuel as en el agua como
suspendidas o en un es ado in e medio llamado coloidal [42]. Hoy en día, se
conside an uno de los con aminan es más pelig osos de los océanos debido a la
g an can idad de c uce os ci culando po las aguas de odo el mundo. Los
desechos o gánicos de es e ipo de anspo e son desca gados al ma eniendo
un impac o muy nega i o en el ma .
• Sedimen os o ma e ias suspendidas: se puede en ende como sedimen o la
ma e ia sólida que hay en un líquido y que cuando es á en eposo, se posa en el
ondo. Es as ma e ias insolubles en u bian el agua y di icul an el p oceso de la
o osín esis. Además, en o pece la ida de a ios o ganismos y los sedimen os que
se an acumulando llegan a des ui los luga es de alimen ación [43]. Pe o, los
sedimen os no siemp e son conside ados con aminan es, ya que desempeñan un
papel na u al en los ecosis emas acuá icos. Sin emba go, cuando los sedimen os
se encuen an en ni eles ele ados o a ec ados po ac i idades humanas, pueden
ene impac os nega i os signi ica i os en la salud del agua y los ecosis emas
acuá icos.
• P oduc o del hoga y alcan a illado: además de los desechos o gánicos de i ados
de un hoga , son muchos los ac o es que ienen algo que e en la calidad del
agua. El cabello es uno de ellos, ya que, aunque no lo pa ezca, el cabello se a asca
en el bo e sin ónico (apa a o enca gado en di e si ica y il a el agua de las
ube ías) y es o p oduce la obs ucción en la ál ula de desagüe [44]. En
consecuencia, empeo a el a amien o de las aguas esiduales. Po o o lado, el
papel higiénico ambién iene el mismo e ec o que los pelos po que como a da en
descompone se y se puede obs ui en la ál ula. Al igual las oalli as y los
ampones emeninos, que obs uyen la ube ía y además pueden a dan has a 500
años en descompone se. Igualmen e, los acei es de la cocina, las man equillas, las
c emas co po ales… ienen el mismo e ec o de a asca y acumula se en las
ube ías. Como úl imo ejemplo, los p oduc os químicos como pueden se los
limpiado es de d enaje, p oduc os pa a elimina manchas, qui aesmal es…muchos
de ellos cuen an con p oduc os óxicos que pueden daña el a amien o del agua.
• Agen es pa ógenos: se en ienden como agen es pa ógenos las bac e ias, los i us
u o os o ganismos que son capaces de c ea en e medades en el se humano
(gas oen e i is, ieb e i oidea, cóle a…), en los animales o en los ege ales y, se
conside an uno de los p incipales con aminan es del agua [45]. Los agen es
pa ógenos no malmen e p o ienen de desechos o gánicos que se han e ido en
Pàg. 34 Memo ia
embalses, lagos o íos sin habe enido ningún a amien o p e io pa a educi la
ca ga con aminan e que conlle an [46].
• Sus ancias adiac i as: son isó opos (á omos con mismo núme o de p o ón) que
pueden o ma pa e del agua debidos a las de i aciones de la ene gía nuclea y a
las ac i idades que conlle an las cen ales e monuclea es. Es as sus ancias son
muy pe judícales pa a odos los se es i os del plane a [7].
• Con aminación é mica: es a con aminación é mica es debida al inc emen o de la
empe a u a del agua que es p o ocada po el agua que p ocede de las cen ales
de ene gía o de ac i idades indus iales que se encuen a a empe a u as
supe io es. Debido a es o, la capacidad de con ene oxígeno es meno y po
consecuencia, la ida de las especies acuá icas se e a ec ada po la necesidad
de oxígeno que equie en es e ipo de se es [7].
Es os ma e iales nomb ados p e iamen e, son muchos de los ejemplos que con aminan
las aguas de odo el mundo. Es e iden e que, exis en muchas sus ancias que p o ocan un
e ec o nega i o en la calidad del agua y que pueden ene unos e ec os muy des a o ables
an o en los humanos como en la auna y la lo a ma ina. En la siguien e imagen se mues a
como algunos de es os con aminan es e minan causando un impac o nega i o en la
calidad del agua de alguna mane a u o a.
Figu a 2.1.8: Ciclo de los con aminan es y la mane a en que con aminan el agua
[47].
Aunque, hay que menciona que iene mucho que e el luga donde se si úan esas aguas,
es deci , no odas las aguas del mundo es án con aminadas de los mismos p oduc os. Es e
Sis ema de Visión po Compu ado pa a la e aluación de la calidad del agua Pág. 35
abajo se a a en oca más en el país de España, po an o, se a a es udia la si uación
del agua en España y cuáles son los con aminan es más comunes en es a zona del mundo.
España es un país con abundan e indus ia, ya que la indus ia ocupa el segundo pues o
en cuan o a la ac i idad más impo an e de la economía del país [48]. Po an o, una de
las p incipales con aminaciones del agua iene o iginado po las aguas indus iales,
incluyendo ahí odos los con aminan es que se pueden llega a de i a desde es as
ac i idades. Además, la ag icul u a ambién iene un g an peso en España, lo que causa
la con aminación de las aguas po culpa del mal uso de los e ilizan es y su exceso [49].
Igualmen e, los esiduos domés icos o los esiduos de los habi an es con aminan mucho
la calidad del agua, pe o en ez de se solo una al e ación de la composición del agua,
ambién a a de una al e ación en la es é ica. Las basu as y los esiduos sólidos son un
ejemplo de ello, como pueden se los plás icos, ya que, se pueden encon a dia iamen e
miles de bo ellas, la as, bolsas y demás po cualquie io, lago y ma . Como más
ejemplos, se pueden menciona las sus ancias como de e gen es, g asas, acei es…que
c ean espumas en la supe icie del agua. A su ez, aunque pa ezca que no, las algas
en exceso ambién llegan a se una causa nega i a en la calidad del agua, ya que
pueden llega a cambia el colo del agua y educi su cla idad.
Po culpa de odos es os ma e iales, el agua del mundo, y en conc e o el de España, se e
muy a ec ada. Según un es udio que se lle ó a cabo en 2019, el 41,3% de las aguas
supe iciales de España no alcanzan una buena cali icación en cuan o a la calidad. El año
2019 mejo a espec o a los esul ados ob enidos en 2014 (46%), pe o desa o unadamen e
se si úa lejos de los obje i os es ablecidos po el Minis e io de Te esa Ribe a pa a 2021,
de educi las has a el 27,4%.
Figu a 2.1.9: E olución y obje i o de las masas de aguas supe iciales en buen
es ado en España [50].
En cuan o a las aguas sub e áneas, el po cen aje de las masas de agua que no cumplen
con una buena calidad en España, en 2019 ue de un 45% espec o a un obje i o ijado de
33,5% pa a 2021.
Pàg. 36 Memo ia
Figu a 2.1.10: E olución y obje i o de las masas de aguas sub e áneas en buen
es ado en España [50].
2.2. Calidad del agua
Se en iende, po an o, que hay una elación muy es echa en e los con aminan es y la
calidad del agua. La con aminación del agua se e ie e a la p esencia o in oducción de
sus ancias o ma e iales que pueden se pe judiciales pa a la salud, ida acuá ica y el
medioambien e. Cuando es as sus ancias en an en con ac o con el agua, pueden a ec a
la calidad del agua y pe judica en la ida acuá ica.
La calidad se puede de ini como el é mino que desc ibe las p opiedades ísicas, químicas
y biológicas del agua, incluso las cualidades adiológicas. Pa a de e mina el alo de la
calidad se miden y se analizan di e en es ca ac e ís icas como po ejemplo la empe a u a,
can idad de bac e ias, el colo [51]… La calidad de cualquie masa de agua, an o
supe icial como sub e ánea, depende de ac o es na u ales y de la acción humana. Po
lo gene al, la calidad del agua se de e mina compa ando las ca ac e ís icas ob enidas de
la medición ( ísicas y químicas) de una mues a de agua con unas di ec ices de calidad o
es ánda es [52].
No malmen e, se u iliza la calidad como medida pa a ob ene in o mación sob e el es ado
del agua con el in de e alua la salud de los ecosis emas, la segu idad de con ac o humano
y agua po able [53]. En el caso del agua po able, la calidad se u iliza como e e encia de
asegu amien o, pa a sabe si esa agua es ap a pa a el suminis o de agua limpia y
saludable pa a el consumo humano. Donde en es e caso, las di ec ices que se u ilizan
pa a de e mina la calidad del agua po able se basan en la oxicidad. En cambio, las aguas
con o o in (indus ial, limpieza…) ienen o as di ec ices de e e encia.
A ni el global, el empeo amien o o el de e io o de la calidad del agua se ha con e ido en
un mo i o de máxima p eocupación. Ya que, con el c ecimien o de la población humana,
la expansión de la indus ia y la ag icul u a, y la deg adación del cambio climá ico, el ciclo
hid ológico es á su iendo g andes al e aciones como consecuencia. La mala calidad del
agua iene un e ec o di ec o sob e la can idad de agua de di e sas mane as. Es a agua
Sis ema de Visión po Compu ado pa a la e aluación de la calidad del agua Pág. 37
que se encuen a con baja calidad o con aminada, no puede se u ilizada pa a el consumo,
pa a la limpieza, pa a la indus ia ni la ag icul u a, y po odo ello, el hecho de ene un agua
con baja calidad educe de o ma e ec i a la can idad de agua disponible de una
de e minada zona.
El país español cons a de p og amas de seguimien o, que son undamen ales pa a la
ges ión del agua y deben p opo ciona in o mación necesa ia pa a e alua la e ec i idad
de las medidas adop adas y el g ado de cumplimien o de los obje i os es ablecidos. Es os
p og amas deben diseña se pa a conoce el es ado del agua, iden i ica la salud de los
ecosis emas acuá icos en é minos de sos enibilidad, iqueza y biodi e sidad, de e mina
el g ado de con aminación del agua, e alua las consecuencias de la emisión de
con aminan es de uen es pun uales y di usas, al e aciones hid omo ológicas… La
implemen ación de p og amas de seguimien o ambién es esencial pa a moni o ea la
calidad del agua des inada a usos especí icos, como el abas ecimien o de poblaciones o
la desca ga de las aguas esiduales en los ma es [54].
El Real Dec e o 817/2015, de 11 de sep iemb e [55], es ablece los c i e ios de seguimien o
y e aluación del es ado de las aguas supe iciales y las no mas de calidad ambien al,
mien as que el Real Dec e o 1514/2009, de 2 de oc ub e [56], egula la p o ección de las
aguas sub e áneas con a la con aminación y el de e io o. Además, los c i e ios mínimos
pa a el seguimien o del es ado cuan i a i o de las aguas sub e áneas se encuen an en el
Anexo V.2 de la Di ec i a Ma co del Agua [57].
Es undamen al ga an iza la calidad y compa abilidad de los mé odos u ilizados en el
seguimien o del es ado y calidad del agua. Po lo an o, la Di ección del Agua ap ueba
p o ocolos o iciales de mues eo, análisis en labo a o io y cálculo de indicado es, y los
mé odos de análisis deben alida se y documen a se de acue do con la no ma EN
ISO/IEC-17025 u o as no mas equi alen es in e nacionalmen e acep adas. Se ac ualiza
pe iódicamen e oda es a documen ación pa a adap a la a la no ma i a de la Unión
Eu opea y al conocimien o cien í ico y écnico.
Aunque en España haya a ios p og amas y obje i os pa a segui mejo ando la calidad de
las aguas, la ealidad es que la can idad de con aminan es es cada ez mayo , según el
in o me sob e la calidad de las aguas de 2010-2020 que p esen a el minis e io pa a la
ansición ecológica y el e o demog á ico del gobie no de España [58]. En es e in o me se
han enido en cuen a a ias mediciones de una se ie de indicado es, con el in de obse a
la e olución de la calidad del agua de España es udiando la p esencia de di e en es
con aminan es.
A con inuación, se mues an los g á icos que ep esen an el po cen aje de las es aciones
que ienen una de e minada can idad de con aminan e, an o en aguas supe iciales como
en aguas sub e áneas. Se han hecho analí icas de di e en es con aminan es como:

Pàg. 38 Memo ia
• Ni a o:
Figu a 2.2.1: E olución del po cen aje de es aciones según ca ego ías de
con enido de ni a os en aguas supe iciales [58].
Figu a 2.2.2: E olución del po cen aje de es aciones según ca ego ías de
con enido de ni a os en aguas sub e áneas [58].
• Plaguicidas:
Figu a 2.2.3: E olución del po cen aje de es aciones según ca ego ías de
plaguicidas en aguas supe iciales [58].
Sis ema de Visión po Compu ado pa a la e aluación de la calidad del agua Pág. 39
Figu a 2.2.4: E olución del po cen aje de es aciones según ca ego ías de
plaguicidas en aguas supe iciales [58].
• G ado ó ico (ni el de alimen ación de un o ganismo y su elación con o os
o ganismos en é minos de ans e encia de ene gía y nu ien es):
Figu a 2.2.5: E olución del po cen aje de es aciones según ca ego ías de g ado
ó ico en aguas supe iciales [58].
• Amonio:
Figu a 2.2.6: E olución del po cen aje de es aciones según ca ego ías de amonio
Pàg. 40 Memo ia
en aguas supe iciales [58].
• Fos a o:
Figu a 2.2.7: E olución del po cen aje de es aciones según ca ego ías de os a os
en aguas supe iciales [58].
• Salinidad:
Figu a 2.2.8: E olución del po cen aje de es aciones según ca ego ías de
salinidad en aguas sub e áneas [58].
En conclusión, analizando las g á icas adjun as, se puede conclui que el es ado del agua
ha empeo ado en los úl imos años. Es po es o la impo ancia de la calidad del agua, ya
que, cuan a más in o mación y es udios de la calidad del agua se hagan, más conocimien o
se ob end á sob e su es ado y se pod án es ablece obje i os ealis as y, además, se pod á
hace un seguimien o del agua más con inuo.
Sis ema de Visión po Compu ado pa a la e aluación de la calidad del agua Pág. 41
2.3. Mé odos de medición
La medición de la calidad del agua se puede eje ce de a ias mane as, po una pa e, se
pueden analiza las ca ac e ís icas ísicas del agua: olo , sabo , colo , empe a u a, pH,
u bidez…Y, po o a pa e, se pueden analiza las p opiedades químicas o biológicas
como: aluminio, me cu io, plomo, hie o, luo u o, cob e, clo u o, sul a os, ni a os, algas,
bac e ias, hongos, mohos, le adu as…En e odas es as mediciones, las más u ilizadas
son las siguien es [59]:
• pH: es una medida de la acidez o alcalinidad del agua y es impo an e pa a e alua
su po abilidad y segu idad pa a el consumo humano, así como su impac o en el
medioambien e.
• Tempe a u a: la empe a u a del agua es impo an e pa a la ida acuá ica y puede
se un indicado de la con aminación. También puede a ec a la capacidad del agua
pa a disol e sus ancias.
• Tu bidez: a a de una medida de la cla idad del agua y puede se un indicado de
la p esencia de solidos suspendidos, como pa ículas de ie a o mic o ganismos.
La al a u bidez puede indica con aminación y a ec a a la calidad del agua.
• Ni a os y os a os: los ni a os y os a os son nu ien es esenciales pa a las plan as,
pe o en exceso pueden causa la p oli e ación (p oceso de aumen o) de algas y la
eu o ización (aumen o de can idad de nu ien es) de los cue pos de agua. La
medición de es os dos elemen os se basa en un análisis químico, mé odo
espec o o omé ico y i ulomé ico, pa a con ola la can idad de nu ien es del
agua y no al e a el ecosis ema.
• Me ales pesados: g acias a los mé odos químicos como el mé odo
espec o o omé ico, el i ulomé ico o el elec oquímico, se puede analiza la
can idad de me ales pesados que hay p esen es en el agua. De es e modo, se
mide la calidad del agua pa a pode ga an iza que se cumplan los es ánda es de
calidad es ablecidos po las agencias egulado as.
• Bac e ias: la p esencia de bac e ias puede se un indicado de con aminación ecal
y de la posible p esencia de o os pa ógenos. Es os elemen os pueden se
de ec ados con los mé odos de cul i o y los mé odos de ecuen o di ec o.
• Sabo y olo : aunque no sean mediciones químicas especí icas, el sabo y el olo
del agua pueden indica la p esencia de sus ancias o gánicas como algas o
con aminan es químicos.
Es impo an e ene en cuen a que las mediciones de calidad del agua pueden a ia según
Pàg. 48 Memo ia
di e en es ecuencias de la imagen. Pe mi e iden i ica las ecuencias dominan es, los
a mónicos, los cambios ab up os y o os pa ones en el espec o de ecuencias. Es a
in o mación es impo an e pa a comp ende las ca ac e ís icas espec ales de la imagen y
pode il a pa a elimina las ecuencias no deseadas.
El esul ado de la ans o mada de Fou ie es á compues o po a ios picos que
ep esen an las ecuencias dominan es o p ominen es p esen es en la imagen de en ada.
Cada pico co esponde a un componen e de ecuencia especí ica y su al u a indica la
ampli ud ela i a de esa ecuencia de la imagen. Es os picos del espec o son muy
impo an es po que ele an in o mación sob e las ca ac e ís icas espec ales de la imagen.
Es os picos pueden se :
• Picos de ecuencia dominan e: ep esen an las ecuencias p incipales p esen es
en la imagen. Son las componen es de mayo ampli ud y ep esen an las
ca ac e ís icas undamen ales de la señal, es deci , es as ecuencias son las que
con ienen la mayo can idad de in o mación.
• A mónicos: son múl iplos en e os de una ecuencia undamen al y pueden
apa ece picos adicionales en las ecuencias co espondien es a los a mónicos.
Es os picos es án elacionados con la pe iodicidad de la imagen.
• Ruido o in e e encias: a an de picos pequeños y dispe sos en la g á ica que no
es án elacionados con las ca ac e ís icas undamen ales. Es os picos pueden
p o eni de uidos o in e e encias y pueden a ec a a la in e p e ación de da os.
• F ecuencia ce o: co esponde a la componen e que no a ía con el iempo y no
iene cambios pe iódicos. Es el componen e cons an e que apo a un ni el de
desplazamien o y su ampli ud indica el alo p omedio.
Como esul ado de la ans o mada de Fou ie , a eces el espec o que se ob iene es á
desplazado, po lo que es muy con enien e hace un eo denamien o pa a que la
ecuencia ce o se si ué en la mi ad. De es a mane a, se acili a su in e p e ación isual ya
que el esul ado es una g á ica simé ica al ededo de la ecuencia ce o, donde las
ecuencias más dominan es se si úan al lado de esa ecuencia ce o.
La g á ica del espec o iene la misma longi ud que la imagen de en ada, y, po an o, al
eo dena la g á ica, lo que se consigue es que la ecuencia ce o se coloque en la mi ad
de esa dis ancia. Es deci , si la imagen analizada es de NxN, la ecuencia ce o se si úa a
una dis ancia N/2.
A con inuación, se mues a un ejemplo del espec o que se ob iene as la ans o mada
de Fou ie de una imagen. Donde se puede ap ecia que la ecuencia ce o se si úa en la

Sis ema de Visión po Compu ado pa a la e aluación de la calidad del agua Pág. 49
mi ad, siendo una imagen de 512x512 pixeles, la ecuencia ce o es á a una dis ancia de
256. Además, se puede comp oba como es a g á ica con iene di e en es picos de
ecuencia, donde solo in e esa las ecuencias undamen ales. Es e in e és se debe po la
in o mación que o ecen espec o a las demás ecuencias al ene una mayo magni ud,
lo que signi ica que iene más epe cusión en la imagen que se analiza.
Figu a 3.1.1: G á ica del espec o. Resul ado de la ans o mada de Fou ie
aplicado a una imagen [Fuen e: código de MATLAB].
Pa a ob ene el alo de la ecuencia undamen al se plan ea elimina las ecuencias no
signi ica i as median e la aplicación de il os.
3.1.3. Aplicación de il os
Pa a la ob ención de dicha ecuencia que se si úa al lado de la ecuencia ce o, se puede
emplea el uso de il os, que si en pa a elimina las ecuencias no ele an es. Puede se
un il o pasa al o, il o pasa bajo o il o pasa bandas, pe o la que más se asemeja a las
necesidades de aisla a la ecuencia más ce cana a la ecuencia ce o es el il o pasa
bandas [69].
El il o pasa bandas es el mejo il o pa a aisla una ecuencia especí ica po que pe mi e
selecciona y pasa únicamen e la banda de ecuencia de in e és, a enuando o eliminando
las ecuencias ue a de ese ango. Además, a di e encia de los il os pasa al os o pasa
bajos, que eco an o eliminan comple amen e cie as ecuencias, el il o pasa bandas
p ese a el espec o o iginal de la señal en la banda de in e és. Es o es muy ú il pa a
analiza la magni ud de dicha ecuencia [70].
En cuan o al il o pasa bandas, puede se de dis in as mane as:
Pàg. 50 Memo ia
• Ideal: pe mi e pasa odas las ecuencias den o de un ango especí ico y a enúa
comple amen e las ecuencias ue a de ese ango.
• Bu e wo h: iene una espues a de ampli ud en ecuencia sua e y sin
luc uaciones ab up as. P opo ciona una espues a en ecuencia plana en la banda
de paso y una a enuación g adual ue a de ella.
• Chebyshe : p esen an una espues a de ampli ud en ecuencia más p onunciada
en la banda de paso, es o signi ica que pueden ene una mayo selec i idad y
a enuación de las ecuencias no deseadas. Sin emba go, puede ene
luc uaciones en la espues a de ampli ud.
• Caue : mayo espues a de ampli ud en ecuencia con un ni el de selec i idad aún
mayo que los il os Chebyshe . P opo ciona una mayo a enuación de las
ecuencias ue a de la banda de paso, pe o ambién puede ene luc uaciones en
la espues a de ampli ud.
En e odos es os il os, se decan a po el il o ideal ya que se equie e una sepa ación
ní ida en e las ecuencias deseadas y no deseadas, y donde no se pueden ole a
dis o siones en la señal. Además, o ece una selec i idad pe ec a, ealizando una
sepa ación p ecisa y sin in e e encias en e las di e en es componen es de ecuencia.
Aunque, al se una espues a en ecuencia idealmen e ec angula , es o hace que no sea
ealizable su implemen ación al espacio empo al ya que iene limi aciones écnicas y
ísicas. Pe o, es e úl imo de ec o no a ec a en es e p oyec o al no necesi a e ocede al
espacio empo al.
La c eación de un il o ideal pasa bandas implica de ini los lími es de la banda de in e és,
es deci , la ecuencia mínima y la ecuencia máxima que se desean deja pasa . El il o
ideal iene una espues a en ecuencia ec angula , donde la ampli ud es máxima den o
de la banda de paso y se educe a ce o ue a de ella. En el caso de es e TFM es o se
consigue median e la ope ación AND de un il o pasa bajo y un il o pasa al o. De es a
mane a, el il o esul an e es un ec ángulo con las ecuencias lími es que se especi ican
en esos dos il os.
El alo lími e de cada il o es á elacionado con la dis ancia a la que se si úa la ecuencia
undamen al espec o a la ecuencia ce o. La dis ancia es igual al alo de la ecuencia al
cuad ado [71], po lo que, si la imagen que se analiza iene una ecuencia undamen al de
alo 7, la dis ancia a la que se encuen a la ecuencia de in e és espec o a la ecuencia
ce o es 49.
𝐷 = 𝐹𝑓𝑢𝑛𝑑𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙2
Ecuación 3: Dis ancia en e la ecuencia ce o y la ecuencia de in e és [71].
Sis ema de Visión po Compu ado pa a la e aluación de la calidad del agua Pág. 51
Siendo D, la dis ancia en e la ecuencia ce o y la ecuencia a analiza , y siendo F el alo
de la ecuencia a analiza .
En cuan o a los lími es de il o pasa bajo y pasa al o, es os alo es deben in oluc a al
alo de la dis ancia de la ecuencia, es deci , si la dis ancia es 49, los lími es de los il os
pasa al o y pasa bajo deben con ene es e núme o en e ellos. Aquí, puede habe muchas
opciones, ya que se puede ap oxima el alo de los lími es y así consegui una mejo
eliminación de las ecuencias no in e esan es, o se pueden selecciona alo es con mayo
ma gen y no elimina odas las ecuencias necesa ias.
En el caso de es e ejemplo, se han de inido los lími es a una dis ancia de 30 ( il o pasa
al o) y 60 ( il o pasa bajo), donde se puede obse a que el alo 49 (posición en el que se
si úa la ecuencia undamen al) en a den o de esos lími es.
• Fil o pasa bajo: su unción p incipal es deja pasa las componen es de baja
ecuencia de una señal mien as educe la ampli ud de las componen es de al a
ecuencia. Según el ejemplo, su lími e es la posición 60, po lo que las ecuencias
si uadas a un alo mayo que 60 son eliminadas median e es e il o [72].
Figu a 3.1.2: Fil o pasa bajo con lími e en la posición 30 en 3D [Fuen e: código
de MATLAB].
Pàg. 52 Memo ia
Figu a 3.1.3: Fil o pasa bajo con lími e en la posición 30 en 2D [Fuen e: código
de MATLAB].
• Fil o pasa al o: pe mi e el paso de ecuencias al as y a enúa o elimina las
ecuencias bajas po debajo de una cie a ecuencia de co e. Siguiendo al
ejemplo, el lími e es 30, po lo que elimina las ecuencias si uadas en posiciones
meno que 30 pixeles, y man iene las demás ecuencias.
Figu a 3.1.4: Fil o pasa al o con lími e en la posición 30 en 3D [Fuen e: código de
MATLAB].
Sis ema de Visión po Compu ado pa a la e aluación de la calidad del agua Pág. 53
Figu a 3.1.5: Fil o pasa al o con lími e en la posición 30 en 2D [Fuen e: código de
MATLAB].
La ope ación AND de es os dos il os da como esul ado el il o pasa banda, donde solo
man iene las ecuencias colocadas en e las posiciones 30 y 60 (lími es de los il os pasa
al o y pasa bajo).
Figu a 3.1.6: Fil o pasa banda con lími es en las posiciones 30 y 60 en 3D
[Fuen e: código de MATLAB].

Pàg. 54 Memo ia
Figu a 3.1.7: Fil o pasa banda con lími es en las posiciones 30 y 60 en 2D
[Fuen e: código de MATLAB].
𝐻(𝑥)={0, 𝑥 <30,𝑥 >60
1, 30 ≤𝑥 ≤60
Ecuación 4: Fil o pasa banda en espacio iempo.
Aplicando es e il o pasa bandas al espec o de Fou ie median e la mul iplicación pun o a
pun o, se ob iene como esul ado a las ecuencias undamen ales, sin ningún ipo de
dis o sión o ecuencia a mónica. Es o se puede obse a en la siguien e imagen:
𝐹𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎(𝑢,𝑣)=𝐹(𝑢,𝑣)

𝐻(𝑢,𝑣)
Ecuación 5: Aplicación del il o a la ans o mada de Fou ie [69].
Donde, 𝐹𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 es esul ado de la mul iplicación del g á ico del espec o de Fou ie 𝐹(𝑢,𝑣)
y el il o pasa banda en espacio ecuencial 𝐻(𝑢,𝑣).
Sis ema de Visión po Compu ado pa a la e aluación de la calidad del agua Pág. 55
Figu a 3.1.8: Solución del espec o il ado con una pasa banda con lími es en la
ecuencia 30 y 60 [Fuen e: código de MATLAB].
Se puede ap ecia como con unos lími es especí icos pa a el espec o se pueden ob ene
únicamen e las ecuencias in e esadas. En cambio, si los lími es es ablecidos son
alea o ios, in e ienen ecuencias que no in e esan en el espec o esul an e:
Figu a 3.1.9: Solución del espec o il ado con una pasa banda con lími es en la
ecuencia 10 y 400 [Fuen e: código de MATLAB].
3.1.4. Valo de la po encia
Como se ha comen ado en la hipó esis de la me odología, a a de elaciona la u bidez
del agua con el alo de la po encia de la ecuencia de in e és. Ya que, la po encia se
elaciona di ec amen e con la u bidez, debido a que la u bidez a ec a la ansmisión de la
luz a a és del agua.
A medida que aumen a la u bidez (la concen ación de pa ículas en suspensión), la luz
inciden e puede dispe sa se o abso be se en mayo medida po es as pa ículas. Es o
Pàg. 56 Memo ia
puede esul a en una disminución de la po encia de la luz ansmi ida a a és del agua.
En o as palab as, a medida que aumen a la u bidez, es posible que menos luz a a iese
el agua, lo que se aduce en una disminución de la po encia de la luz medida después de
pasa po el agua u bia.
Es a po encia de la imagen de en ada es á elacionada di ec amen e con la magni ud de
la ecuencia undamen al, es po ello po lo que se aplica el il o pasa bandas. Las
ecuencias del espec o p opo cionan in o mación sob e su ampli ud y su ase. En es a
me odología solo es de in e és el alo de la magni ud al a a de la ue za que iene esa
ecuencia en la imagen, en cambio, la ase, mues a el desplazamien o de la ecuencia
en elación a una e e encia empo al.
La ampli ud de la ecuencia undamen al se ob iene de la siguien e mane a [73]:
|𝐹|=∑∑𝐹𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑎𝑑𝑜(𝑢,𝑣)
Ecuación 6: Valo de la ampli ud de la ecuencia del espec o [73].
La po encia ep esen a la con ibución de ene gía de la ecuencia especí ica a la imagen
o al po lo que su alo se consigue así:
𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 =|𝐹|2
Ecuación 7: Valo de la po encia de la ecuencia analizada [73].
3.1.5. Diseño del g á ico
Es e g á ico iene como obje i o mos a la e olución de la calidad del agua. Pa a ello,
compa a la e olución de la calidad del agua con la u bidez y de es a mane a pe mi e
analiza y isualiza la elación en e es as dos a iables a lo la go del iempo. Pa a gene a
es e g á ico, se equie e ecopila da os de la calidad del agua y u bidez en di e en es
momen os de iempo.
Como en es a me odología se ha ealizado la hipó esis de elaciona el ni el de u bidez
con la po encia de la imagen, po lo que el g á ico mues a cómo e oluciona el alo de la
po encia con espec o a la con aminación que mues a el agua.
Po una pa e, se iene el alo de la po encia, que se calcula median e la magni ud de la
ecuencia undamen al, y, po o o lado, se desc ibe la e olución de la calidad. Es e úl imo
se calcula de di e en es mane as según a e de la simulación eó ica o del expe imen al.
Pues o que, pa a la simulación se plan ea ealiza el empeo amien o del agua median e un
il o Gaussiano. Y, po el con a io, en el expe imen o del depósi o, es o se ealiza
median e la adición del con aminan e, es deci , con las cucha adas de con aminan e
Sis ema de Visión po Compu ado pa a la e aluación de la calidad del agua Pág. 57
añadidos al agua.
A pesa de es as di e encias, el g á ico que se ob iene como esul ado debe con ene una
g an simili ud en e los dos mé odos. Los dos g á icos deben ene una endencia a la baja
debido a la disminución del alo de la po encia po culpa del con aminan e, y deben se
g á icos lineales, sin ene cambios b uscos, po que a a de la medición de la e olución
del agua.
3.1.6. Diag ama de lujo
Figu a 3.1.10: Diag ama de lujo de la me odología.
3.2. Simulación eó ica
La simulación eó ica que se ealiza an es del expe imen o del depósi o pa a e alua la
calidad del agua es un p oceso en el cual se u iliza un modelo ma emá ico pa a simula el
compo amien o del agua en el depósi o en condiciones con oladas. Es a simulación se
ealiza an es de lle a a cabo el expe imen o eal en el depósi o con el obje i o de ob ene
una comp ensión más p o unda de las a iables in oluc adas y p edeci posibles
Adquisición de imagen
Código de MATLAB
Median e la cáma a
G á ica del espec o
F ecuencia de in e és
Po encia
G á ica
Simulación eó ica
Expe imen o del depósi o
Fou ie
Fou ie
Fil o pasa banda
P=|𝐹|2
Relación po encia- u bidez
Pàg. 64 Memo ia
Figu a 3.3.1: La colocación del pa ón en el expe imen o del depósi o.
3.3.1. Adquisición de la imagen
La imagen del pa ón se ob iene u ilizando una cáma a web colocada es a égicamen e en
un luga adecuado pa a cap u a la supe icie del agua en el depósi o. Es a cáma a cap u a
en iempo eal la imagen de la supe icie del agua, pe mi iendo ob ene una ep esen ación
isual del pa ón analizado y los cambios que ocu en en el agua du an e el expe imen o.
Pa a log a una imagen cla a y ní ida del pa ón, se conside an a ios ac o es. En p ime
luga , se cuida la iluminación del á ea pa a ga an iza una adecuada isibilidad de la
supe icie del agua. Se u ilizan uen es de luz adecuadas y se e i an somb as o e lejos
que puedan in e e i con la cap u a de la imagen.
Además, se ajus an los pa áme os de la cáma a, como el en oque, la exposición y la
elocidad, pa a ob ene una imagen óp ima del pa ón. Es os ajus es pe mi en cap u a
de alles p ecisos de la supe icie del agua y minimiza el uido o la dis o sión.
Una ez que la cáma a cap u a la imagen del pa ón en el depósi o, la imagen se p ocesa
y se analiza u ilizando un so wa e especializado, donde se aplican algo i mos de
p ocesamien o de imágenes pa a eco a la imagen y así mejo a , eliminando las pa es
no in e esan es de la imagen.
3.3.2. Equipo u ilizado
El expe imen o equie e de un equipo especí ico pa a ob ene esul ados p ecisos y
con iables. Seguidamen e se desc iben los p incipales componen es del equipo u ilizado
en es e expe imen o:
• Depósi o de agua: a a de un ecipien e anspa en e y de o ma adecuada pa a
con ene el agua en es udio. Debe se lo su icien emen e g ande pa a pe mi i la
obse ación y manipulación del agua y p e e iblemen e ene pa edes lisas y
anspa en es pa a e i a dis o siones en la isualización. Se u iliza un depósi o de

Sis ema de Visión po Compu ado pa a la e aluación de la calidad del agua Pág. 65
35 x 24,8 x 17,5 cm lleno de agua has a los 8,2 cm de al u a.
Figu a 3.3.2: Depósi o de agua de 35x24,8x17,5 cm de dimensión.
• Pa ón: consis e en un pa ón isual de líneas e icales de ecuencia 32. Es e
pa ón se coloca en el ondo del depósi o y si e como e e encia pa a e alua la
u bidez del agua. Se imp ime en una hoja A3. Pe o, con el eco e de la imagen
que se gene a en la adquisición de la imagen del pa ón, la imagen a es udia se
con ie e en un pa ón de ba as de una ecuencia de 7.
Figu a 3.3.3: Pa ón de ba a de ecuencia 32 que se analiza en el expe imen o.
• Fuen e de iluminación: se u iliza una uen e de luz pa a ilumina el pa ón y el agua
del depósi o. La iluminación debe se uni o me y ene la in ensidad adecuada pa a
pe mi i una buena isualización de las ca ac e ís icas del pa ón y los e ec os de
u bidez.
Pàg. 66 Memo ia
Figu a 3.3.4: Iluminación u ilizada en el expe imen o.
• Cáma a: se u iliza como disposi i o de cap u a de imágenes, pa a egis a y
documen a el aspec o del pa ón y el agua en el depósi o. De es a mane a, pe mi e
ob ene egis os isuales que se pueden analiza pos e io men e.
Figu a 3.3.5: Cáma a u ilizada en el expe imen o.
• O denado : pa a c ea un código pa a analiza las imágenes cap u adas y medi la
u bidez del agua. Es e código ealiza mediciones obje i as, como el cálculo de la
po encia, y gene a g á icos que ep esen an la u bidez de mane a cuan i a i a.
• Con aminan e: Se aplica un con aminan e simulado, como el cacao en pol o, pa a
imi a la p esencia de sedimen os y aguas esiduales en el agua. El cacao en pol o
se mezcla con el agua en el depósi o, c eando pa ículas suspendidas que gene an
una u bidez isualmen e de ec able.
Sis ema de Visión po Compu ado pa a la e aluación de la calidad del agua Pág. 67
Figu a 3.3.6: Can idad de con aminan e que se le añade al agua en cada paso.
Todo es e equipo se mon a de la siguien e mane a pa a ealiza el expe imen o:
Figu a 3.3.7: Mon aje del equipo pa a el expe imen o del depósi o.
Como se puede obse a en la imagen, el depósi o es á lleno has a los 8,2 cm de agua
donde se le a añadiendo una can idad especi ica de cacao en pol o como se mues a en
la Figu a 3.3.6.
3.3.3. Ejecución del expe imen o
El expe imen o consis e en cap u a la imagen del pa ón median e la cáma a pa a pode
analiza la. Es as cap u as se ealizan desde el ins an e en el que el agua no con iene
ningún con aminan e has a que el depósi o enga an o con aminan e que el pa ón no se
dis ingue, añadiendo en cada ejecución la misma can idad de con aminan e de inida.
Pàg. 68 Memo ia
Una ez se ob iene la imagen eco ada del pa ón, se le ealiza la ans o mada de Fou ie
pa a ob ene la g á ica de los espec os. En es a g á ica, al igual que en la simulación, se
ienen ecuencias que no in e esan y po an o se eliminan median e la aplicación el il o
ideal pasa banda. Los lími es de es e il o ienen en cuen a el alo de la ecuencia del
pa ón, pa a que la dis ancia de la ecuencia undamen al se encuen e den o de los
angos de los lími es.
Median e la ecuencia undamen al se puede log a la in o mación de la po encia de la
imagen que se analiza y así pode ob ene la in o mación necesa ia pa a pode c ea la
g á ica de la e olución de la calidad del agua.
3.3.4. G á ica
Es a g á ica, a di e encia de la g á ica de la simulación eó ica, elaciona o as a iables.
La elación que se ob iene median e es a g á ica es la can idad de cucha ada de cacao en
pol o añadido espec o al alo de la po encia de la imagen del pa ón. Sin emba go, la
g á ica que se ob iene como esul ado debe p esen a una o ma simila a la simulación,
ya que a a de e i ica el mé odo plan eado, po lo que deben se equi alen es.
Es a g á ica se puede elaciona con la u bidez de dos mane as. Po una pa e, como es
lógico, cuan o mayo con aminan e hay en el agua, el alo de la po encia es meno pe o
el alo de la u bidez es mayo . Y, po o a pa e, se puede u iliza la elación de la
Ecuación 1, donde elaciona la can idad de con aminan e p esen e en el agua con el alo
de la u bidez en NTU.
Sis ema de Visión po Compu ado pa a la e aluación de la calidad del agua Pág. 69
4. Resul ados
En es e apa ado se mues an los esul ados ob enidos median e la simulación eó ica y el
expe imen o del depósi o, y inalmen e se compa an las dos g á icas ob enidas pa a
e alua la iabilidad del mé odo p opues o.
4.1. Simulación eó ica
Hay que ema ca que, como el pa ón del expe imen o del depósi o con iene una
ecuencia de 7, se ha escogido un pa ón de ba as de 8 ecuencias pa a ob ene los
esul ados simila es y así pode compa a .
En cuan o a los esul ados, p ime o de odo, se mues an las imágenes de la e olución de
los pa ones mien as el empeo amien o a aumen ando y después el esul ado de la
g á ica de las po encias. Eso se puede obse a en las imágenes mos adas a
con inuación:
Figu a 4.1.1: Imagen del pa ón de la simulación eó ica sin ningún con aminan e
[Fuen e: código de MATLAB].
Figu a 4.1.2: Imagen del pa ón de la simulación eó ica con el il o Gaussiano
aplicado una ez [Fuen e: código de MATLAB].

Pàg. 70 Memo ia
Figu a 4.1.3: Imagen del pa ón de la simulación eó ica con el il o Gaussiano
aplicado dos eces [Fuen e: código de MATLAB].
Figu a 4.1.4: Imagen del pa ón de la simulación eó ica con el il o Gaussiano
aplicado es eces [Fuen e: código de MATLAB].
Figu a 4.1.5: Imagen del pa ón de la simulación eó ica con el il o Gaussiano
aplicado cua o eces [Fuen e: código de MATLAB].
Sis ema de Visión po Compu ado pa a la e aluación de la calidad del agua Pág. 71
Figu a 4.1.6: Imagen del pa ón de la simulación eó ica con el il o Gaussiano
aplicado cinco eces [Fuen e: código de MATLAB].
Figu a 4.1.7: Imagen del pa ón de la simulación eó ica con el il o Gaussiano
aplicado seis eces [Fuen e: código de MATLAB].
Figu a 4.1.8: Imagen del pa ón de la simulación eó ica con el il o Gaussiano
aplicado sie e eces [Fuen e: código de MATLAB].
Pàg. 72 Memo ia
Figu a 4.1.9: Imagen del pa ón de la simulación eó ica con el il o Gaussiano
aplicado ocho eces [Fuen e: código de MATLAB].
Figu a 4.1.10: Imagen del pa ón de la simulación eó ica con el il o Gaussiano
aplicado nue e eces [Fuen e: código de MATLAB].
Figu a 4.1.11: Imagen del pa ón de la simulación eó ica con el il o Gaussiano
aplicado diez eces [Fuen e: código de MATLAB].
Sis ema de Visión po Compu ado pa a la e aluación de la calidad del agua Pág. 73
Figu a 4.1.12: Imagen del pa ón de la simulación eó ica con el il o Gaussiano
aplicado once eces [Fuen e: código de MATLAB].
Figu a 4.1.13: Imagen del pa ón de la simulación eó ica con el il o Gaussiano
aplicado doce eces [Fuen e: código de MATLAB].
Figu a 4.1.14: G á ico de la e olución de la calidad del agua en la simulación
eó ica [Fuen e: código de MATLAB].
Pàg. 80 Memo ia
Figu a 4.2.19: Imagen del pa ón del expe imen o del depósi o con 18 cc.
Figu a 4.2.20: Imagen del pa ón del expe imen o del depósi o con 19 cc.
Figu a 4.2.21: Imagen del pa ón del expe imen o del depósi o con 20 cc.

Sis ema de Visión po Compu ado pa a la e aluación de la calidad del agua Pág. 81
Figu a 4.2.22: G á ico de la e olución de la calidad del agua en expe imen o del
depósi o.
4.3. Compa ación de la simulación y del expe imen o del
depósi o
En es e apa ado se compa an los alo es de las po encias ob enidas y los g á icos. En
cuan o a las po encias, se mues a en una abla los alo es de las po encias. Po una pa e,
las de la simulación eó ica espec o a la can idad de eces que se aplica el il o
Gaussiano, y po o o lado, los alo es del expe imen o espec o a la can idad de cc. Y,
además, se añade el alo de la NTU pa a pode compa a espec o a es a p opiedad.
Donde los alo es de las NTU y los g de cacao en pol o en el agua se ob ienen median e
el expe imen o del depósi o.
Tabla 1: Da os de los esul ados de la simulación eó ica y del expe imen o del
depósi o.
An es de comen a los esul ados ob enidos, hay que acla a que se han adap ado los
esul ados mu uamen e, ya que en el expe imen o del depósi o se han ob enido 21
mediciones con una magni ud de *e14, y en cambio, en la simulación se han conseguido
14 alo es con una magni ud de *e10. Po an o, conside ando que se han ajus ado es o
alo es, si se compa an las po encias en e el mé odo eó ico y el expe imen al, se puede
obse a que los esul ados ob enidos son muy simila es. Ya que en los dos se ob ienen
unos esul ados muy lógicos al se dec ecien es y lineales espec o a la e olución de la
adición del con aminan e.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Po encia simulación (*e10) 1,5145 1,3368 1,1051 0,8701 0,6458 0,4502 0,2964 0,1865 0,1141 0,0695 0,0437 0,0297 0,0229 0,0202
Po encia expe imen o (*e14) 2 1,498 1,0986 0,7977 0,5512 0,4577 0,3833 0,2871 0,1851 0,157 0,109 0,852 0,0554 0,456 0,0362 0,0271 0,0201 0,0169 0,0119 0,012 0,0131
g cacao en el agua 0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045 0,05 0,055 0,06 0,065 0,07 0,075 0,08 0,085 0,09 0,095 0,1
NTU 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60
CANTIDAD DE CC
Pàg. 82 Memo ia
Es o se puede ema ca compa ando es as po encias con los alo es de NTU de cada
medición. Pues o que, a la ez que el alo de la po encia aya disminuyendo, el alo de
la u bidez debe i aumen ado. Y es o se puede con i ma en la abla de esul ados, donde
la u bidez comienza en un alo 0, y a empeo ando has a llega a 60 NTU, donde el
pa ón ya es indis inguible.
En conclusión, analizando la abla de los esul ados, se puede conclui que la me odología
p opues a es muy iable al consegui unas magni udes de po encia muy simila es a los de
la simulación. Y además, las po encias del expe imen o del depósi o man ienen una
elación lógica con los alo es de NTU.
Figu a 4.3.1: Compa ación de las g á icas de e olución de la calidad del agua.
Po o o lado, pa a consegui es a compa ación g á ica, se han expues o las po encias de
las dos me odologías (simulación y expe imen al) espec o a la misma base. Tal y como
se puede obse a en la g á ica, los esul ados ob enidos median e el expe imen o del
depósi o mues an una disminución g adual muy lineal en gene al. Y, si se compa a con el
esul ado de la simulación, se puede conclui que las dos g á icas son p ác icamen e
iguales, po lo que el mé odo p opues o en es e TFM iene una buena iabilidad y se puede
conside a un mé odo alido.
Sis ema de Visión po Compu ado pa a la e aluación de la calidad del agua Pág. 83
5. Plani icación
En el p esen e apa ado, se abo da la plani icación del p oyec o que iene como obje i o
a a el p oblema de la con aminación de los océanos y cue pos de agua median e el uso
de un mé odo de isión po compu ado pa a medi la calidad median e la u bidez sin ene
con ac o di ec o con el agua.
La plani icación es una ase esencial pa a ga an iza el éxi o y la e ec i idad del p oyec o,
pe mi iendo es ablece las bases sólidas y los pasos necesa ios pa a su implemen ación.
En es e apa ado, se aden a en los aspec os cla e de la plani icación del p oyec o,
incluyendo la de inición de obje i os cla os y alcanzables, que se han de inido en el
apa ado de Obje i os del abajo y Obje i os especí icos y a eas. Pa a es a plani icación
se u iliza el Diag ama de Gan .
5.1. Diag ama de Gan
El Diag ama de Gan es una he amien a aliosa en la plani icación de p oyec os, ya que
ayuda a isualiza y o ganiza las a eas, es ablece dependencias y plazos, asigna
ecu sos y ealiza un seguimien o del p og eso. Con ibuye a una plani icación más
e icien e y e ec i a, lo que acili a la ges ión y el éxi o del p oyec o en su conjun o.
A con inuación, se mues a el Diag ama de Gan de es e p oyec o de in de más e , donde
se pueden ap ecia los iempos ocupados po cada a ea.
Figu a 5.1.1: Diag ama de Gan .
SISTEMA DE VISIÓN POR COMPUTADOR PARA EVALUAR LA CALIDAD DEL AGUA
Esc iba el nomb e de la compañía en la celda B2.
Esc iba el nomb e del esponsable del p oyec o en la celda B3. Esc iba la echa de comienzo del p oyec o en la celda E3. Inicio del p oyec o: la e ique a se encuen a en la celda C3.
1
20 21 22 23 24 25 26 27 28 1234 5 678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 12345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 123 4 5678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 1 2
TAREA
INICIO FIN l m m j s d l m m j s d l m m j s d l m m j s d l m m j s d l m m j s d l m m j s d l m m j s d l m m j s d l m m j s d l m m j s d l m m j s d l m m j s d l m m j s d l m m j s d l m m j s d l m m j s d l m m j s d l m m j s d
Obje i o 1: De ec a el es ado ac ual del agua mundial y de España
Ta ea 1 20-2-23 10-3-23
Ta ea 2 27-2-23 17-3-23
Ta ea 3 10-3-23 30-3-23
Obje i o 2: Iden i ica los con aminan es más p esen es en el agua
Ta ea 1 14-3-23 24-3-23
Ta ea 2 16-3-23 24-3-23
Obje i o 3: De ec a los con aminan es más ecuen es y los más p oblemá icos de las aguas
Ta ea 1 30-3-23 4-4-23
Ta ea 2 25-3-23 11-4-23
Obje i o 4: Iden i ica las mediciones de la calidad del agua
Ta ea 1 1-4-23 25-4-23
Ta ea 2 10-4-23 25-4-23
Ta ea 3 23-4-23 9-5-23
Ta ea 4 27-4-23 10-5-23
Obje i o 5: Diseña una simulación eó ica del expe imen o
Ta ea 1 10-5-23 24-5-23
Ta ea 2 12-5-23 18-5-23
Ta ea 3 15-5-23 20-5-23
Ta ea 4 20-5-23 28-5-23
Ta ea 5 28-5-23 30-5-23
Ta ea 6 30-5-23 31-5-23
Ta ea 7 30-5-23 31-5-23
Ta ea 8 1-6-23 15-6-23
Obje i o 6: Mon a el expe imen o
Ta ea 1 15-5-23 20-5-23
Ta ea 2 25-5-23 27-5-23
Ta ea 3 30-5-23 1-6-23
Ta ea 4 5-6-23 7-6-23
Ta ea 5 5-6-23 7-6-23
Ta ea 6 6-6-23 8-6-23
Ta ea 7 13-6-23 15-6-23
Ta ea 8 13-6-23 17-6-23
Obje i o7: Analiza el cos e económico que conlle a es e p oyec o
Ta ea 1 14-6-23 17-7-23
Ta ea 2 14-6-23 17-7-23
Ta ea 3 15-6-23 17-7-23
Obje i o 8: Iden i ica el impac o medioambien al
Ta ea 1 14-6-23 17-6-23
Ta ea 2 14-6-23 19-6-23
Obje i o 9: Indaga sob e los esul ados ob enidos en el TFM
Ta ea 1 15-6-23 19-6-23
Ta ea 2 15-6-23 18-6-23
Ta ea 3 16-6-23 17-6-23
Ta ea 4 17-6-23 24-6-23
Inicio del p oyec o:
Semana pa a mos a :
20 de ma zo de 2023
27 de ma zo de 2023
3 de ab il de 2023
10 de ab il de 2023
20/02/2023
20 de eb e o de 2023
27 de eb e o de 2023
6 de ma zo de 2023
13 de ma zo de 2023
17 de ab il de 2023
24 de ab il de 2023
1 de mayo de 2023
8 de mayo de 2023
15 de mayo de 2023
26 de junio de 2023
22 de mayo de 2023
29 de mayo de 2023
5 de junio de 2023
12 de junio de 2023
19 de junio de 2023
Pàg. 84 Memo ia
6. Es udio económico
El es udio económico es una pa e undamen al pa a e alua la iabilidad y en abilidad del
p oyec o. El obje i o del es udio económico es analiza los aspec os inancie os y
económicos elacionados con la implemen ación y el desa ollo de la p opues a p esen ada
en es e TFM.
Se ealiza un análisis de cos os pa a de e mina los ecu sos necesa ios pa a lle a a cabo
el p oyec o. Es o implica iden i ica y cuan i ica los cos os di ec os e indi ec os, como
ma e iales, equipos, mano de ob a, cos os ope a i os y cualquie o o gas o asociado.
También se conside an los cos os de in e sión inicial como la adquisición de ecnología o
licencias.
• Mano de ob a: la equi alencia de un TFM de 12 c édi os son 300 h (1 ECTS = 25
ho as) y conside ando que la ho a se paga a 15 €, el gas o en cuan o a la mano de
ob a es de 4500 €.
• Elec icidad: conside ando que odo el equipo u iliza elec icidad pa a su
uncionamien o y eniendo en cuen a los días de ejecución de la me odología como
se puede e en el Diag ama de Gan , el p oyec o consume 6772 Wh (cálculo en
el pun o 7.1). Según el p ecio del kWh en España, 0.21 €/kWh, po lo que el cos e
de la elec icidad es 1,42 € [79].
• O denado : el po á il u ilizado es un “Po á il HP Pa ilion 15-eg2000ns” que cues a
764,16 €. [80]
• Cáma a: alo de 107 €. [81]
• Pece a: 30 €. [82]
• Cacao: un paque e de cacao ale al ededo de 1,89 €. [83]
• Lampa a: 1€/unidad [88].
• Licencia MATLAB: una licencia académica cues a 262 €/anual. [84]
La implemen ación de la me odología p opues a supone un cos e de 5667,47 € sin IVA,
po an o, añadiendo un 21% del IVA a ese cos e, el cos e o al es de 6857,64 €.
Aunque se a a de un impo e muy al o, hay que ene en cuen a los bene icios que se
ob end án al implemen a la me odología p opues a. Es os bene icios incluyen mejo as en
la e iciencia, educción de cos os, op imización de ecu sos, aumen o de
Sis ema de Visión po Compu ado pa a la e aluación de la calidad del agua Pág. 85
calidad…Además, en el análisis de la iabilidad de es a me odología es muy impo an e
conside a su impac o a la go plazo. Es o implica la con ibución al c ecimien o sos enible
del p oyec o, a los u u os cambios y desa íos sociales y al con ol del es ado del agua que
supone.
Po an o, conside ando odo es o, se puede conclui que, aunque el p ecio inicial es
ele ado pa a un sis ema de isión po compu ado , los bene icios que se ob ienen
median e su implemen ación e ue zan su iabilidad económica.

Pàg. 86 Memo ia
7. Es udio ambien al
La con aminación de los océanos y cue pos de agua es un p oblema u gen e en la
ac ualidad. La p esencia de plás icos, p oduc os químicos y los sedimen os amenazan la
ida ma ina y el equilib io de nues os ecosis emas acuá icos. En es e es udio, se explo an
los impac os ob enidos an o posi i amen e como nega i amen e po la medición de la
calidad del agua median e el mé odo p opues o, una solución inno ado a basada en la
isión po compu ado . Es e mé odo, u iliza la p opiedad de u bidez sin con ac o di ec o
con el agua pa a e alua su calidad, po lo que se analiza án las consecuencias gene adas
po los expe imen os ealizados con con aminan e y ambién po la apo ación añadida a
la mejo a del ecosis ema.
7.1. Impac o ambien al del expe imen o del depósi o
El expe imen o desc i o consis e en un depósi o de agua u ilizado pa a medi la e olución
de la calidad del agua a a és de la adición de un con aminan e, en es e caso, el cacao
en pol o. Es a simulación pe mi e analiza cómo la p esencia de es e con aminan e a ec a
al medioambien e. Pe o, lamen ablemen e, el esul ado del expe imen o (agua con
con aminan e) se elimina a a és del desagüe sani a io que e en ualmen e puede llega
al ma .
A con inuación, se de allan algunos indicado es que e idencian los e ec os nega i os que
es e expe imen o puede ene en el en o no na u al:
• De oche de agua: el agua de depósi o u ilizado en el expe imen o a a de agua
dulce, donde su de oche es una p eocupación global al se un ecu so limi ado y
i al pa a la ida en el plane a. Al u iliza un depósi o de 35 x 24,8 x 17,5 cm (la go
x ancho x p o undidad) y llena de agua has a una al u a de 8,2 cm (35 x 8,2 x 17,5
cm), implica una can idad ap oximada a 5 li os de agua. Se conside a que se es á
u ilizando una can idad signi ica i a de agua, aunque se compa e con olúmenes
mayo es como los cue pos de agua na u ales ( íos, lagos, ma es…). Ya que cada
go a de agua es muy ele an e y es muy impo an e se conscien e de su u ilidad.
• Agua con con aminan e: al añadi cucha adas de caco en pol o pa a simula
sedimen os, se con amina el agua u ilizada en el expe imen o. El cacao en pol o
con iene sus ancias como azuca es, g asas y o os adi i os que no son
bene iciosos pa a el medioambien e [85]. En o al se le han añadido al ededo de
0,1 g amos de cacao en pol o a 5 li os de agua, es o implica un po cen aje de
0.503% y una concen ación de 0,02 g amos/li o. Aunque, pa ezca una can idad
pequeña, es su icien e pa a al e a y empeo a la calidad del agua.
Sis ema de Visión po Compu ado pa a la e aluación de la calidad del agua Pág. 87
• E acuación del agua: al desecha el agua con aminada con la p obabilidad de
llega a los ma es, íos, e c. exis e el iesgo de que los con aminan es p esen es en
el cacao lleguen a a ec a la calidad del agua, al e ando su composición química,
ísica y biológica. Es o pe judica la ida ma ina, a ec ando a peces, algas y o os
o ganismos acuá icos. Además, los sedimen os de cacao pod ían acumula se en
el ondo ma ino, al e ando los ecosis emas ma inos y dañando los hábi a s
na u ales. Igualmen e, es a e acuación puede con ibui en la eu o ización
(p oceso donde los cue pos de agua se en iquecen con nu ien es in luyendo en el
c ecimien o excesi o de algas y plan as acuá icas).
• Consumo de ene gía: la ejecución de es e p oyec o ambién implica el consumo de
la ene gía, al ene la necesidad de u iliza códigos y algo i mos en o denado es, la
iluminación y la cáma a webcam. El consumo de es e p oyec o a ía en unción de
la po encia del equipo.
• O denado : ap oximadamen e consume 40 W po ho a un o denado de
ipo HP como el que se ha u ilizado. Po an o, conside ando que se ha
u ilizado pa a la ejecución de los expe imen os du an e 7 días, su consumo
es de 6720 Wh [86].
• Cáma a: una cáma a webcam iene un consumo ene gé ico en e 4-7 W
[87]. Pa a la ealización de su impac o medioambien al se escoge el
máximo alo , pa a que de es e modo el impac o calculado sea lo más
nega i o posible. Si la cáma a iene una consumición de 7W du an e 5 h,
su consumo o al es de 35 Wh.
• Iluminación: La iluminación a a de una bombilla de ipo LED de una
po encia de 3.4 W [88], y conside ando su u ilización du an e 5 ho as, su
consumo ene gé ico es 17 Wh.
Teniendo en cuen a odos es os consumos, en o al se gene a un consumo de 6772 Wh.
Es o signi ica que, la gene ación de ene gía eléc ica equie e ecu sos na u ales, ya sea
en o ma de combus ibles ósiles o median e el uso de ecnologías eno ables.
Dependiendo de la uen e de ene gía u ilizada, se puede ene un impac o en la
disponibilidad y la sos enibilidad de es os ecu sos.
Según la Comisión Nacional de los Me cados y la Compe encia (CNMC) [89], el o igen de
la ene gía eléc ica consumida y su impac o medioambien al en emisiones de 𝐶02
equi alen e en 2023, es 273 gCO2eq/kWh. Po lo que, en es e TFM, al consumi un 6772
Wh implica ene unas emisiones de 1848,75 g CO2eq.
En esumen, se puede deci que, po la ejecución de dicha me odología se ha gene ado
Pàg. 88 Memo ia
un impac o nega i o en el medioambien e, gene ando 1848,75 gCO2eq, de ochando 5
li os de agua que se han u ilizado en el expe imen o y con aminando la calidad del agua
po la e acuación del agua con cacao en pol o. Compa ando con la media de emisiones
de un ehículo mó il nue o (120,1 gCO2eq
km ) [90], se puede conside a que el impac o que
gene a el diseño de la me odología en cuan o a la gene ación ene gé ica no es muy
signi ica i o, ya que, equi ale a 15 km de eco ido de un coche.
7.2. Bene icio ambien al del Sis ema de Visión po
Compu ado
La c eación de una me odología basada en la isión po compu ado pa a medi la calidad
del agua gene a bene icios signi ica i os pa a el medioambien e. Es e en oque inno ado
p opo ciona he amien as p ecisas y e icien es pa a e alua el es ado del agua en
di e en es en o nos, lo que pe mi e iden i ica p oblemas y oma medidas adecuadas pa a
su mejo a. La aplicación de es a me odología iene el po encial de mejo a la si uación
ac ual del medioambien e en a ias o mas.
En p ime luga , p opo cionando un mane a ápida y p ecisa de medi la calidad del agua
median e la p opiedad de u bidez, acili a la de ección emp ana de posibles
con aminan es o agen es pe judiciales. Es o pe mi e ob ene unas espues as más ápidas
y así minimiza los iesgos asociados. La me odología p opo ciona in o mación con iable y
basada en da os sob e la calidad del agua. Es o puede ayuda a la oma de decisiones
in o madas y basadas en e idencia pa a la implemen ación de polí icas y p ác icas de
p o ección y conse ación del medioambien e.
Y, en segundo luga , al u iliza écnicas de isión po compu ado , se puede llega a educi
la necesidad de mé odos adicionales que equie en mues as de agua y análisis de
labo a o io, lo que puede llega a aho a iempo, ecu sos y cos os asociados. Ya que, de
es a mane a se puede op imiza el uso de ecu sos al educi la can idad de agua y
eac i os químicos necesa ios pa a ealiza las mediciones y con ibui a una mejo ges ión
y conse ación del agua.
Resumiendo, la gene ación de una me odología basada en isión po compu ado pa a
medi la calidad del agua no solo b inda bene icios di ec os en la mejo a de la si uación
ac ual, sino que ambién p omue e p ác icas más sos enibles y e icien es en la e aluación
y ges ión de ecu sos híd icos. Además, al iden i ica p oblemas y á eas de mejo a, se
pueden implemen a es a egias de conse ación del agua y polí icas de ges ión más
e ec i as. El es udio ambien al de la ejecución de es a me odología es undamen al pa a
ga an iza que los bene icios ambien ales supe an cualquie impac o nega i o gene ado, y
así con ibui a la p o ección y conse ación del medioambien e.
Sis ema de Visión po Compu ado pa a la e aluación de la calidad del agua Pág. 89
8. Es udio social y de igualdad de géne o
En el con ex o de la ingenie ía, y especialmen e en el sec o de la compu ación, es c ucial
abo da el es udio social y de igualdad de géne o. Aunque en es e abajo de in de más e
la au o a no ha expe imen ado desp ecio ni in a alo ación po pa e del di ec o , es
innegable que la pa icipación de las muje es en es e campo sigue siendo baja.
Ac ualmen e, se alo a cada ez más la inclusión y se busca log a una ep esen ación
equi a i a de homb es, muje es e in e sexuales (di e en es sexos según los a ibu os
biológicos) [91], pe o oda ía queda mucho po hace pa a alcanza es e obje i o.
Es impo an e econoce que la disc iminación de géne o no se limi a a los di e en es ipos
de sexo. Pe sonas con iden idades de géne o di e en es a las clásicas, di e en es ni eles
socioeconómicos, azas o eligiones, ambién pueden expe imen a ba e as y exclusiones
en el ámbi o de la compu ación y la ingenie ía. La di e sidad de géne o es esencial pa a el
p og eso y la inno ación, y es undamen al c ea en o nos inclusi os que omen en la
pa icipación de odas las iden idades de géne o.
His ó icamen e, es os campos (ingenie ía y odos sus sec o es) han es ado dominados po
homb es, lo que ha c eado ba e as pa a la pa icipación y el a ance de las muje es. Sin
emba go, según los es udios y da os apo ados po el Minis e io de Uni e sidades [92], el
po cen aje de las muje es en la ingenie ía ha aumen ado un 6% en los úl imos diez años,
ob eniendo así ap oximadamen e un 30% de muje es eg esadas en el año 2021.
En el caso de es e abajo, la impo ancia de man ene la igualdad de géne o ha adicado
en que odas las oces sean escuchadas y que se puedan ap o echa al máximo los
di e en es pun os de is a y expe iencias. Es o ha en iquecido la calidad de los esul ados
y p omue e un en o no de abajo equi a i o y sa is ac o io.
La ingenie ía y en especial la compu ación son campos que equie en c ea i idad,
pensamien o c í ico y habilidades écnicas, capacidades que no es án limi adas po el
géne o. Po lo an o, es c ucial que se p omue a un en o no inclusi o y lib e de p ejuicios
en es as á eas, pa a que odas las pe sonas, sin impo a su géne o, puedan pa icipa y
apo a su pe spec i a única, y engan las mismas opo unidades y de echos pa a
desa olla su po encial y con ibui a la sociedad de una mane a equi a i a.
En esumen, el aumen o de la can idad de muje es en la ingenie ía es un indicado posi i o
de p og eso hacia la igualdad de géne o. Es esencial isibiliza los log os an o de las
muje es como los de di e en es géne os en es as á eas y segui abajando pa a elimina
cualquie o ma de disc iminación o desigualdad. Ya que, al p omo e la igualdad en la
ingenie ía y en odos los ámbi os, se ace ca a una sociedad más jus a, equi a i a y
en iquecedo a pa a odas las pe sonas.
Pàg. 96 Memo ia
maceu icos_en_el_agua_y_su_impac o_en_el_ambien e
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