UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL -...

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS

CARRERA INGENIERIA EN NETWORKING Y

TELECOMUNICACIONES

“DISEÑO DE UN SISTEMA DE BAJO COSTO PARA LA SUPERVISIÓN

Y CONTROL DE LA CALIDAD DEL AIRE”

PROYECTO DE TITULACIÓN

Previo a la obtención del Título de:

INGENIERO EN NETWORKING Y

TELECOMUNICACIONES

AUTORES:

BELTRÁN RAMBAY IVÁN DEMETRIO

VILLACÍS SERRANO CARMEN ALEXANDRA

TUTOR:

ING. JACOBO RAMÍREZ URBINA, M.Sc

GUAYAQUIL – ECUADOR

2019

REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA

FICHA DE REGISTRO DE TESIS

TÍTULO: “Diseño de un sistema de bajo costo para la supervisión y control de la calidad del aire.”

AUTORES: Beltrán Rambay Iván Demetrio Villacís Serrano Carmen Alexandra

TUTOR: Ing. Jacobo Ramírez Urbina, Msc

REVISOR:

INSTITUCIÓN: Universidad de Guayaquil

FACULTAD: Ciencias Matemáticas y Físicas

CARRERA: Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones

FECHA DE PUBLICACIÓN: 2019 No. DE PÁGS:

ÁREAS TEMÁTICAS: Desarrollo Biotécnica, conservación y aprovechamiento sostenible de los recursos naturales y adaptación cambio climático.

PALABRAS CLAVE: diseño, calidad, aire, sensor, base de datos, polución.

RESUMEN: El presente trabajo de titulación tiene como objetivo general diseñar un sistema

de bajo costo para la supervisión y control de la calidad del aire utilizando sensores específicos que nos permitan captar los niveles de gases nocivos encontrados en el aire como del monóxido de carbono(CO) con el sensor MQ-7 y del dióxido de carbono(CO2) con el sensor MQ-135, definir las diferentes variables para determinar la calidad del aire tomando en consideración su costo y beneficio, una placa con microcontrolador ESP32 con software de código abierto, transmisión inalámbrica, herramienta XAMPP que contiene la base de datos de MySQL y el servidor APACHE, presentación de los resultados en una interfaz gráfica desarrollada en PHP, con el fin de monitorear los diferentes tipos de gases contaminantes emitidos por ejemplo de vehículos, industrias, incendios forestales, etc.

No. DE REGISTRO (en base de datos):

No. DE CLASIFICACIÓN:

DIRECCIÓN URL (tesis en la web):

ADJUNTO PDF: x SI NO

CONTACTO CON AUTORES: Beltrán Rambay Iván Demetrio Villacís Serrano Carmen Alexandra

Teléfono: 0992345983 0967771820

E-mail: [email protected] carmen.villací[email protected]

CONTACTO EN LA INSTITUCIÓN: Nombre: Secretaría de la Facultad

Teléfono:

E-mail:

mailto:[email protected]

mailto:carmen.villací[email protected]

ii

CARTA DE APROBACIÓN DEL TUTOR

En mi calidad de Tutor del trabajo de titulación “DISEÑO DE UN SISTEMA DE

BAJO COSTO PARA LA SUPERVISIÓN Y CONTROL DE LA CALIDAD DEL

AIRE.” elaborado por los Sres. BELTRÁN RAMBAY IVÁN DEMETRIO y

VILLACÍS SERRANO CARMEN ALEXANDRA, Alumnos no titulados de la

Carrera de Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones, Facultad de Ciencias

Matemáticas y Físicas de la Universidad de Guayaquil, previo a la obtención del

Título de Ingeniero en Networking y Telecomunicaciones, me permito declarar que

luego de haber orientado, estudiado y revisado, la apruebo en todas sus partes.

Atentamente

Ing. Jacobo Ramírez Urbina, M.Sc.

TUTOR

iii

DEDICATORIA


A Dios, por ser el pilar principal que me sostiene en cada momento para lograr mis

objetivos, a mi padre que desde el cielo me ha cuidado, a mi madre por siempre apoyarme y darme fuerzas, a mi hijo Mathias Beltrán por

ser mi inspiración para superarme cada día, a mis abuelos a mis hermanos y todos mis

demás familiares que de una u otra forma me han impulsado a seguir superándome.


A Dios quien fue el que me guio hacia este

momento, fortaleciendo mis pasos y

brindándome sabiduría, permitiéndome cumplir

este objetivo para poder convivirlo con mis

seres queridos.

A mis familiares que me dieron ese impulso

para seguir adelante, a mi papá, a mis tías y en

especial a mi mamá, mi motor principal.

iv

AGRADECIMIENTO

VILLACÍS SERRANO CARMEN

ALEXANDRA

Agradezco a Dios por darme vida y salud para

día a día poder levantarme y seguir a mis

familiares por su apoyo incondicional en el

transcurso de la carrera.

A todos los profesores que compartieron

conmigo todos sus conocimientos y

estuvieron prestos a ayudarnos y

colaborarnos en lo que fuera necesario.


Agradezco a Dios, a mi mamá Erika y Rosa

quienes fueron las que me impulsaron a

seguir esta carrera hasta lograr culminarla.

Agradezco de manera especial a Tamara por

su apoyo Incondicional que me brinda

siempre.

Y a todas las personas que se cruzaron en el

camino hacia la meta final.

v

TRIBUNAL PROYECTO DE TITULACIÓN

__________________________ __________________________

Ing. Fausto Cabrera Montes, M.Sc. Ing. Abel Alarcón Salvatierra, M.GS.

DECANO DE LA FACULTAD DIRECTOR DE LA CARRERA DE

CIENCIAS MATEMÁTICAS Y INGENIERÍA EN NETWORKING Y

FÍSICAS TELECOMUNIACIONES

____________________________ ____________________________

Ing. Leonel Vasquez Cevallos, Ph.D Ing. Manuel Chaw Tutiven, MGS.

PROFESOR REVISOR DEL PROFESOR DE AREA

PROYECTO DE TITULACIÓN DESIGNADO EN EL TRIBUNAL

________________________

Ing. Jacobo Ramírez Urbina, M.Sc.

DIRECTOR DEL PROYECTO

DE TITULACIÓN

__________________________

Ab. Juan Chávez Atocha, Esp

SECRETARIO (E) DE LA FACULTAD

vi

DECLARACIÓN EXPRESA

“La responsabilidad del contenido de este

Proyecto de Titulación, nos corresponden

exclusivamente; y el patrimonio intelectual

de la misma a la UNIVERSIDAD DE

GUAYAQUIL”.



vii


FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS

CARRERA DE INGENIERIA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES

“DISEÑO DE UN SISTEMA DE BAJO COSTO PARA LA SUPERVISIÓN Y

CONTROL DE LA CALIDAD DEL AIRE”

Proyecto de Titulación que se presenta como requisito para optar por el título de

INGENIERO EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES.

Autores: Beltrán Rambay Iván Demetrio

C.I.: 0931820237

Villacís Serrano Carmen Alexandra

C.I.: 0950766774

Tutor: Ing. Jacobo Ramírez Urbina, M.Sc

Guayaquil, 1 de octubre de 2019

viii

CERTIFICADO DE ACEPTACIÓN DEL TUTOR

En mi calidad de Tutor del Proyecto de Titulación, nombrado por el Consejo

Directivo de la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la

Universidad de Guayaquil.

CERTIFICO:

Que he analizado el Proyecto de Titulación presentado por los

estudiantes BELTRÁN RAMBAY IVÁN DEMETRIO y VILLACÍS SERRANO

CARMEN ALEXANDRA, como requisito previo para optar por el título de

Ingeniero en Networking y Telecomunicaciones cuyo tema es:


CONTROL DE LA CALIDAD DEL AIRE”.

Considero aprobado el trabajo en su totalidad.

Presentado por:

Beltrán Rambay Iván Demetrio Cédula de ciudadanía N°

0931820237

Villacís Serrano Carmen Alexandra Cédula de ciudadanía N°

0950766774

Tutor: Ing. Jacobo Ramírez Urbina, M.Sc.

Guayaquil, 1 de octubre de 2019

ix

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS


Autorización para publicación de Proyecto de Titulación en Formato Digital

1. Identificación del proyecto de titulación

Nombres alumnos: Beltrán Rambay Iván Demetrio Villacís Serrano Carmen Alexandra

Dirección:

Teléfono: 0992345983 0967771820

E-mail: [email protected] [email protected]

Facultad: Ciencias Matemáticas y Físicas

Carrera: Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones

Título al que opta: Ingeniero en Networking y Telecomunicaciones

Profesor guía: Ing. Jacobo Ramírez Urbina, M.Sc.

Título del Proyecto de titulación: “Diseño de un sistema de bajo costo para la supervisión y control de la calidad del aire.”

2. Autorización de Publicación de Versión Electrónica del Proyecto de

Titulación.

A través de este medio autorizo a la Biblioteca de la Universidad de

Guayaquil y a la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas a publicar la

versión electrónica de este Proyecto de Titulación.

Tema del Proyecto de Titulación:



x

Publicación electrónica:

Inmediata X Después de 1 año

Firma Alumno:

3. Forma de envío

El texto del proyecto de titulación debe ser enviado en formato Word, como

archivo .Doc. O .RTF y. Puf para PC. Las imágenes que la acompañen

pueden ser: .gif, .jpg o .TIFF.

DVDROOM CDROOM X

xi

INDICE GENERAL

CARTA DE APROBACIÓN DEL TUTOR ............................................................ ii

DEDICATORIA ................................................................................................... iii

AGRADECIMIENTO ........................................................................................... iv

TRIBUNAL PROYECTO DE TITULACIÓN ......................................................... v

DECLARACIÓN EXPRESA ............................................................................... vi

CERTIFICADO DE ACEPTACIÓN DEL TUTOR .............................................. viii

RESUMEN ...................................................................................................... xviii

ABSTRACT ...................................................................................................... xix

INTRODUCCIÓN ................................................................................................. 1

CAPITULO I ........................................................................................................ 3

EL PROBLEMA................................................................................................... 3

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ................................................................. 3

Ubicación del Problema en un Contexto .......................................................... 3

Situación Conflicto, Nudos Críticos ................................................................. 5

Causas y consecuencias del problema............................................................ 6

Delimitación del problema ................................................................................ 7

Formulación del problema ................................................................................ 7

Evaluación del problema ................................................................................... 8

OBJETIVOS ........................................................................................................ 9

OBJETIVO GENERAL ..................................................................................... 9

OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................ 9

ALCANCES DEL PROBLEMA ........................................................................... 9

JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA .................................................................. 10

METODOLOGÍA................................................................................................ 11

CAPÍTULO II ..................................................................................................... 12

MARCO TÉORICO ............................................................................................ 12

Antecedentes Del Estudio .............................................................................. 12

FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA ........................................................................ 14

PRINCIPALES GASES CONTAMINANTES ................................................... 14

Monóxido de Carbono (CO) ........................................................................... 15

Dióxido de carbono (CO2) .............................................................................. 16

Benceno ......................................................................................................... 17

Dióxido de nitrógeno (NO2) ............................................................................ 17

xii

CONTAMINACIÓN DEL AIRE ........................................................................ 17

Partes por millón (PPM) ................................................................................. 19

DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS ................................................................. 20

Arduino .......................................................................................................... 20

Arduino uno atmega 328p .............................................................................. 20

Módulo ESP12e ............................................................................................. 22

Módulo ESP32 ............................................................................................... 23

Sensores ........................................................................................................ 24

Sensores MQ ................................................................................................. 25

Sensor MQ7 ................................................................................................... 25

Sensor MQ135 ............................................................................................... 26

Módulo GPS ................................................................................................... 27

Módulo GPS GY-GPS6MV2 ........................................................................... 27

OPEN SOURCE ............................................................................................. 29

BASE DE DATOS .......................................................................................... 30

SISTEMA DE BASE DE DATOS (SBD) ......................................................... 30

MYSQL .......................................................................................................... 30

SERVIDOR WEB ........................................................................................... 30

INTERFAZ DE USUARIO .............................................................................. 31

PHP (PERSONAL HOME PAGE)................................................................... 31

FUNDAMENTACIÓN LEGAL............................................................................ 31

DEFINICIONES CONCEPTUALES ................................................................... 34

Microcontrolador ............................................................................................ 34

Ide .................................................................................................................. 34

Software libre ................................................................................................. 34

Código de programación ................................................................................ 34

Dispositivos de medición ................................................................................ 34

PM ................................................................................................................. 34

Contaminación Atmosférica............................................................................ 35

GPS ............................................................................................................... 35

SOC ............................................................................................................... 35

Medio Ambiente ............................................................................................. 35

Ecosistema .................................................................................................... 35

Emisión .......................................................................................................... 35

xiii

Polución ......................................................................................................... 35

XAMPP .......................................................................................................... 35

CAPÍTULO III .................................................................................................... 37

PROPUESTA TECNOLÓGICA ......................................................................... 37

ANÁLISIS DE FACTIBILIDAD ........................................................................ 37

Factibilidad Operacional ................................................................................. 37

Factibilidad técnica ..................................................................................... 38

Factibilidad Legal ........................................................................................... 39

Factibilidad Económica ............................................................................... 40

ETAPAS DE LA METODOLOGÍA DEL PROYECTO ...................................... 41

Investigación De Campo ................................................................................ 41

Investigación Bibliográfica .............................................................................. 42

Desarrollo De La Propuesta ........................................................................... 42

ARQUITECTURA DEL SISTEMA................................................................... 42

ARDUINO ...................................................................................................... 44

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS DISPOSITIVOS ........................... 46

Arduino Uno ................................................................................................... 46

ELEMENTOS DE ARDUINO UNO ................................................................. 47

ATMEGA328 .................................................................................................. 51

Sensor MQ-135 .............................................................................................. 52

Sensor MQ-7 .................................................................................................. 52

Gps GY-GPS6MV2 ........................................................................................ 53

Módulo Relay 2PH63091A ............................................................................. 54

IDE DE PROGRAMACIÓN ARDUINO ........................................................... 55

Instalación de Arduino .................................................................................... 55

NODE MCU - ESP32 ..................................................................................... 56

ALGORITMO: ................................................................................................ 62

ESTRUCTURA DEL SOFTWARE ARDUINO................................................. 63

XAMPP .......................................................................................................... 64

Instalación De Xampp .................................................................................... 64

SERVIDOR WEB ........................................................................................... 69

VISOR DE INFORMACIÓN ............................................................................ 69

REPORTES ................................................................................................... 71

ENTREGABLES DEL PROYECTO ................................................................ 73

xiv

CRITERIOS DE VALIDACIÓN DE LA PROPUESTA ..................................... 73

PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS ................................................................... 74

CAPÍTULO IV .................................................................................................... 89

INFORME DE ACEPTACIÓN Y APROBACIÓN PARA PRODUCTOS ........... 89

CONCLUSIONES .............................................................................................. 95

RECOMENDACIONES ...................................................................................... 97

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................. 98

ANEXOS ......................................................................................................... 102

ANEXO 1 - MODELO DE ENTREVISTA ......................................................... 102

ANEXO 2 – MODELO DE ENCUESTA ........................................................... 103

ANEXO 3 – HARDWARE EN FUNCIONAMIENTO ......................................... 104

ANEXO 4 – TOMA DE MEDICIONES ............................................................. 106

ANEXO 5 – DATASHHEET SENSOR MQ-7 ................................................... 109

ANEXO 6 – DATASHHEET SENSOR MQ-135 ............................................... 112

Anexo 7 - Lugares de toma de muestras de los gases CO2 y CO .............. 114

xv

ÌNDICE DE GRÁFICA

Gráfica 1. Ubicación de Facultad de Ciencias Matemáticas y Física ............. 3

Gráfica 2. Localización de las estaciones de Red de Monitoreo de la Calidad

del Aire de Cuenca ..................................................................................... 4

Gráfica 3. Arduino ATMEGA 328P .................................................................. 21

Gráfica 4. Módulo ESP12E ............................................................................. 23

Gráfica 5. Módulo ESP32 ................................................................................. 24

Gráfica 6. Sensor MQ-7 ................................................................................... 26

Gráfica 7. Sensor MQ 135 ................................................................................ 27

Gráfica 8. GPS GY-GPS6MV2 .......................................................................... 28

Gráfica 9. Partes del protoboard .................................................................... 29

Gráfica 10. Arquitectura con Arduino Genuino Uno ..................................... 43

Gráfica 11. Diseño con ESP32 ........................................................................ 44

Gráfica 12. Conexiones de hardware ............................................................. 46

Gráfica 13. Arduino UNO ................................................................................. 47

Gráfica 14. Estructura de Arduino UNO ......................................................... 48

Gráfica 15. Características de Arduino UNO ................................................. 50

Gráfica 16. Pines del ATMEGA328 ................................................................. 51

Gráfica 17. Módulo MQ-135 ............................................................................. 52

Gráfica 18. Módulo MQ-7 ................................................................................ 53

Gráfica 19. GPS GY-GPS6MV2 ....................................................................... 54

Gráfica 20. Estructura del relay ...................................................................... 54

Gráfica 21. Pantalla de inicio de Arduino ....................................................... 55

Gráfica 22. NodeMcu ESP32 ........................................................................... 56

Gráfica 23. Sistema de control de versiones ................................................. 58

Gráfica 24. Administración de placa ESP32 .................................................. 59

Gráfica 25. Disposición de pines en placa ESP32 ......................................... 60

Gráfica 26. Diseño de propuesta con placa ESP32 ....................................... 61

Gráfica 27. Diagrama de flujo de datos ......................................................... 62

Gráfica 28. Estructura del programa Arduino ................................................ 63

Gráfica 29. Logotipo de Xampp ..................................................................... 64

Gráfica 30. Versiones de Xampp para Windows ........................................... 65

xvi

Gráfica 31. Versiones de Xampp para Windows ........................................... 65

Gráfica 32. Componentes a instalar .............................................................. 66

Gráfica 33. Ruta de almacenamiento ............................................................. 66

Gráfica 34. Panel de control de XAMPP ......................................................... 67

Gráfica 35. Modelo de base de datos ............................................................. 68

Gráfica 36. Datos almacenados ..................................................................... 68

Gráfica 37. Inicio de sesión ............................................................................. 69

Gráfica 38. Pantalla principal .......................................................................... 70

Gráfica 39. Pantalla principal ......................................................................... 70

Gráfica 40. Administración de usuarios ........................................................ 71

Gráfica 41. Reporte de CO2............................................................................ 72

Gráfica 42. Reporte de CO ............................................................................. 72

Gráfica 43. Promedio diario de CO2 ............................................................... 73

Gráfica 44. Resultados de las mediciones ..................................................... 75

Gráfica 45. Resultados de las mediciones ..................................................... 76

Gráfica 46. Promedio por día – CO2 .............................................................. 76

Gráfica 47. Promedio por día – CO ................................................................. 77

Gráfica 48. Promedio de CO2 a nivel mundial .............................................. 78

xvii

ÍNDICE DE TABLA

Cuadro 1. Causas y Consecuencias ................................................................. 6

Cuadro 2. Delimitación del problema ............................................................... 7

Cuadro 3. Niveles permisibles de monóxido de carbono ............................. 15

Cuadro 4. Niveles permisibles del dióxido de carbono ................................ 16

Cuadro 5. Niveles Máximos Permisibles ........................................................ 18

Cuadro 6. Niveles de contaminación .............................................................. 19

Cuadro 7. Especificaciones Técnicas ............................................................ 21

Cuadro 8. Características de hardware de computadora ............................. 38

Cuadro 9. Herramientas informáticas instaladas .......................................... 38

Cuadro 10. Costos del proyecto ..................................................................... 40

Cuadro 11. Dispositivos utilizados en el proyecto ........................................ 40

Cuadro 12. Resultados de las pruebas de caja negra ................................... 78

Cuadro 13. Resultados de la pregunta 1 ........................................................ 79












Cuadro 25. Criterios de aceptación del producto .......................................... 89

Cuadro 26. Criterios de aceptación - Funcionalidad ..................................... 89

Cuadro 27. Criterios de aceptación - usabilidad ........................................... 90

Cuadro 28. Criterios de aceptación – eficiencia ............................................ 91

Cuadro 29. Criterios de aceptación – facilidad de mantenimiento ............... 91

Cuadro 30. Criterios de aceptación – confiabilidad ...................................... 92

Cuadro 31.Verificación del sistema – Módulo Acceso .................................. 92

Cuadro 32. Verificación del sistema – Recopilación de información ........... 94

xviii





CONTROL DE LA CALIDAD DEL AIRE”



Tutor: Ing. Jacobo Ramírez Urbina, Msc

RESUMEN

El presente trabajo de titulación tiene como objetivo general diseñar un sistema

de bajo costo para la supervisión y control de la calidad del aire utilizando sensores

específicos que nos permitan captar los niveles de gases nocivos encontrados en

el aire como del monóxido de carbono(CO) con el sensor MQ-7 y del dióxido de

carbono(CO2) con el sensor MQ-135, definir las diferentes variables para

determinar la calidad del aire tomando en consideración su costo y beneficio, una

placa con microcontrolador ESP32 con software de código abierto, transmisión

inalámbrica, y la herramienta XAMPP que contiene la base de datos de MySQL y

el servidor APACHE, la presentación de los resultados en una interfaz gráfica

desarrollada en PHP, con el fin de monitorear los diferentes tipos de gases

contaminantes emitidos por ejemplo de vehículos, industrias, incendios forestales,

etc. Con la finalidad de conocer la polución que está el aire que se respira,

evitando estar en lugares con mayor concentración de gases tóxicos para

salvaguardar la integridad de la salud de las personas y el cuidado del medio

ambiente.

Palabras claves: diseño, calidad, aire, sensor, base de datos, polución.

xix




"DESIGN OF A LOW COST SYSTEM FOR SUPERVISION AND

CONTROL OF AIR QUALITY"



Tutor: Ing. Jacobo Ramírez Urbina, Msc

ABSTRACT

The general objective of this titration work is to design a low-cost system for

monitoring and controlling air quality using specific sensors that allow us to capture

the levels of harmful gases found in the air as carbon monoxide (CO) with the

sensor MQ-7 and carbon dioxide (CO2) with the sensor MQ-135, define the

different variables to determine air quality taking into consideration its cost and

benefit, an ESP32 microcontroller board with open-source software, wireless

transmission, XAMPP tool containing MySQL database and APACHE server,

presentation of the results in a graphical interface developed in PHP, in order to

monitor the different types of polluting gases emitted e.g. from vehicles, industries,

forest fires, etc. With the purpose of knowing the pollution that is the air that is

breathed, avoiding to be in places with greater concentration of toxic gases to

safeguard the integrity of the people's health and the care of the environment.

Keywords: design, quality, air, sensor, database, pollution.

1

INTRODUCCIÓN

Según los últimos estudios realizados por la Organización Mundial de la Salud

(OMS), se ha demostrado que las personas mueren a causa de la contaminación

de gases tóxicos que se propagan en el aire, emitidos por algunos factores como:

el sector vehicular, incendios forestales, sector industrial, etc. Existen

contaminantes que afectan de forma letal a la salud de las personas, entre ellos

está el monóxido de carbono (CO), el dióxido de carbono (CO2), óxido de

nitrógeno (N02) dióxido de azufre, entre otros. En Ecuador, según el Instituto

Nacional de Estadísticas y Censos (INEC), muestra que hubo un aumento en el

parque automotor, esto influye en gran parte en el incremento de difusión de

monóxido de carbono (CO).

Hay diversos sistemas que están ayudando al monitoreo de la calidad del aire los

mismos que se encuentran ubicados en ciudades grandes con equipos y

dispositivos de gran volumen a costos elevados y por lo tanto no son factibles

económicamente para su adquisición e implementación en todos los lugares

donde se los requiere. Quito y Cuenca son ciudades que ya cuentan con una red

de sistemas de monitoreo operativa. Bajo estos motivos el Ecuador debería

enfocarse en la implementación de estos sistemas en las demás ciudades para la

supervisión de la calidad del aire, para luego optar por medidas de precaución

tanto en beneficio de los habitantes y también del medio ambiente.

El presente proyecto tiene como finalidad estudiar y diseñar un sistema que

permita la supervisión de gases tóxicos usando sensores que capten

específicamente los niveles de monóxido de carbono y dióxido de carbono, estos

sensores estarán conectados a una placa con microcontroladores embebidos, la

cual transmitirá los datos de forma inalámbrica y se almacenaran en una base de

datos, los mismos que se reflejaran en una interfaz gráfica mostrando los

resultados que han sido recolectados.

A continuación, se detallarán los capítulos de nuestro proyecto de titulación:

2

En el capítulo uno se encontrará la descripción de problema sobre las principales

consecuencias por la emanación de gases tóxicos en la ciudad de Guayaquil, el

planteamiento del objetivo general, los objetivos específicos, el alcance del

proyecto, justificación e importancia y los beneficios que se pueden obtener con

la realización de este proyecto.

En el capítulo dos se relata los antecedentes del estudio, los fundamentos teóricos

en que se basa el sistema, el funcionamiento básico de los equipos, componentes

y servicios aplicados en la investigación que se realizará para este proyecto.

En el capítulo tres indica la metodología que se va a utilizar, el desarrollo de cada

fase, así mismo se detallará el proceso que se llevó a cabo para la implementación

del prototipo y del sistema de monitoreo de la calidad del aire que se aplicará luego

en diferentes lugares en donde se procederá a la toma de resultados obtenidos

en tiempo real para luego ser consultados y analizados.

En el capítulo cuatro se detalla los criterios de aceptación, la factibilidad, el análisis

de resultados encontrados en la medición de los gases contaminantes por medio

del sistema presentado, luego mostrar conclusiones relevantes en cuanto a los

datos que se obtuvieron y tomar medidas de prevención para disminuir los riesgos

en la salud.

3

CAPITULO I

EL PROBLEMA

En este capítulo se encontrará la descripción del problema sobre las principales

consecuencias por la emanación de gases tóxicos en la ciudad de Guayaquil, el

planteamiento del objetivo general, los objetivos específicos, el alcance del

proyecto y los beneficios que dará su implementación, la justificación e

importancia de este proyecto para que se lleve a cabo y se ponga en práctica para

beneficio de la salud de los habitantes.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Ubicación del Problema en un Contexto

En la ciudad de Guayaquil, en los exteriores del edificio de la Facultad de Ciencias

Matemáticas y Física de la Universidad de Guayaquil ubicada en la parte céntrica

de la ciudad con dirección: Víctor Manuel Rendón entre Baquerizo Moreno y

General Córdova. En la Grafica 1 se muestra la ubicación de la facultad antes

mencionada.

Gráfica 1. Ubicación de Facultad de Ciencias Matemáticas y Física

Fuente: Google Maps

Elaboración: Google Maps

4

Debido al aumento de población, el tránsito vehicular, el consumo de combustible

y los gases tóxicos que son expedidos por las grandes industrias se está en la

necesidad de implementar un sistema de bajo costo que permita recolectar,

transmitir, almacenar, monitorear y mostrar los datos obtenidos de los gases

contaminantes presentes en el aire en tiempo real para que se tome alguna

medida de prevención ya que aquellos gases tóxicos son perjudiciales para la

salud y el ecosistema. Esta medición ayudará a que las personas estén al tanto

del tipo de gas encontrado y que medidas de prevención deben tomar.

Principalmente en zonas cerradas como oficinas, centro de estudios, zonas

céntricas y zonas de mayor concentración de transporte en horas pico es donde

se debe poner a funcionar este sistema, en donde ayudara a tener datos reales

de polución por monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2), dióxido de

azufre (SO2), entre otros, ya que el cuerpo humano solo soporta la absorción de

un cierto porcentaje de estos gases, aunque ningún porcentaje es seguro para la

salud.

Como se puede observar en la Grafica 2 está la ciudad de Cuenca que cuenta con

una Red de monitoreo de la calidad del aire pasiva la misma que ha ido creciendo

y a partir del 2012 dispone con una estación automática de calidad del aire en el

centro de la ciudad, esto permite contar con información de gran calidad, continúa

y precisa para poder orientar la generación de políticas de mejoras de la calidad

de aire en beneficio de la población más sensible. (EMOV, 2015)

Gráfica 2. Localización de las estaciones de Red de Monitoreo de la Calidad del Aire de Cuenca

5

Fuente: Informe de la calidad del aire 2015

Elaboración: Datos de la Investigación

Situación Conflicto, Nudos Críticos

Debido a la emanación de gases malignos producidos por la circulación de gran

cantidad de vehículos que arrojan monóxido de carbono y también a la ubicación

de ciertas industrias en zonas urbanas de la ciudad de Guayaquil, la salud de sus

habitantes se está viendo afectada. Cada cuerpo reacciona de manera distinta a

la inhalación de estos contaminantes, cuanto menos contaminado este el aire

mejor será la salud cardiovascular y respiratoria de los habitantes, tanto a largo

como a corto plazo. (OMS, 2018)

Este tipo de gases no pueden ser evitados por el ser humano ya que son incoloros

e inodoros y porque pasan desapercibidos a simple vista. (TELEGRAFO, 2016)

Afirma que: “el 39% de la contaminación del aire en la ciudad de proviene de los

automotores y el 72% de las cargas residuales del río Guayas de las zonas

residenciales de la ciudad, según una evaluación del proyecto Huella de Ciudades”.

De acuerdo a las observaciones realizadas en los párrafos anteriores implementar

un sistema de monitoreo y control que muestre los gases tóxicos encontrados en

el aire y los niveles de contaminación que se obtiene de cada uno. El sistema y

los componentes que intervienen deben ser de bajo costo y fácil manejo ya que

será más rápida su adquisición e implementación en las diferentes partes de la

6

ciudad en donde se evidencien problemas de contaminación de aire y de esta

forma proceder a tomar medidas de prevención para la salud y para cuidar el

medio ambiente.

Causas y consecuencias del problema

De los principales gases contaminantes que están en el aire, la OMS informa que

en el año 2016, el 58% de las muertes tempranas están relacionadas a

cardiopatías isquémicas y accidentes cerebrovasculares, mientras que el 18% de

las muertes se debió a enfermedades pulmonares obstructiva crónica e

infecciones respiratorias agudas, y que el 6% de las muertes se asocian al cáncer

de pulmón. (OMS, 2018)

En el siguiente Cuadro 1. Se detallan los gases encontrados con más frecuencia

en el aire y las consecuencias que ocasionan al estar expuestos o en contacto con

alguno de estos:

Cuadro 1. Causas y Consecuencias

CAUSAS CONSECUENCIAS

Elevadas concentraciones de

Monóxido de carbono (CO)

Disminución de oxigenación en la

sangre, tejidos y órganos


Dióxido de carbono (CO2)

Aceleración en el pulso

Daños en el sistema respiratorio


Dióxido de nitrógeno (NO2)

Se elevan las infecciones pulmonares

Acumulación de líquido en pulmones y

provocar la muerte.


material particulado (MP10)

Función pulmonar reducida y muerte

prematura en personas con

enfermedades cardiacas o pulmonares.

Elaboración: Iván Beltrán y Carmen Villacís

Fuente: Datos de la investigación

7

Delimitación del problema

El presente trabajo se limita a diseñar e implementar un sistema de bajo costo que

permita vigilar el grado de contaminación de algunos gases en el aire mediante la

integración de software de código abierto y hardware, además de la interpretación

de los datos obtenidos por los sensores y representados en una interfaz gráfica.

Cuadro 2. Delimitación del problema

CAMPO:

Desarrollo Biotecnológico, conservación y

aprovechamiento sostenible de los recursos

naturales y adaptación al cambio climático.

ÁREA: Medio ambiente

ASPECTO: Tecnológico

TEMA:

Diseño de un sistema de bajo costo para la

supervisión y control de la calidad del aire.

DELIMITACIÓN ESPACIAL: Centro de la ciudad de Guayaquil – Ecuador

Elaboración: Iván Beltrán y Carmen Villacís


Formulación del problema

En la ciudad de Guayaquil, se ha observado el incremento del parque automotor

que emite gases contaminantes al medio ambiente y en horarios donde hay un

tránsito elevado se provoca la concentración elevada de emisiones de gases tales

como; el monóxido de carbono (CO) y dióxido de carbono (CO2), es por esta razón

que nos conduce a formularnos las siguientes interrogantes:

¿De qué manera afecta la emisión de gases contaminantes a la ciudadanía

Guayaquileña?

¿Qué beneficios obtendría la ciudad de Guayaquil al diseñar un sistema que

controle la calidad del aire de manera constante y remota?

¿Qué beneficios tendrían las personas en su salud al contar con información sobre

los niveles de gases tóxicos que están en el aire?

8

¿Es necesario mantener la información actualizada sobre los gases dañinos

encontrados en el aire?

Evaluación del problema

Delimitado.

El problema surge en la ciudad de Guayaquil, ya que no existe un sistema que

controle los niveles de contaminación en el aire en tiempo real, para luego estos

mismos datos almacenarlos y mostrarlos en una interfaz gráfica.

Claro

Según las muestras que se obtendrán con el sistema de medición y con la

información que presentará será de gran ayuda para tomar medidas de protección,

prevención y precaución en cuanto a la contaminación de los gases tóxicos que

se encuentren en el aire.

Factible

Las herramientas de hardware y software que se utilizarán en el proyecto son

fáciles de adquirir para el usuario y de bajos costos. El sistema de control de

calidad del aire contempla una solución y mejora para el ambiente y ciudadanía.

Contextual

Este tema de titulación diseñara un sistema que permita la integración de

herramientas, sensores, hardware y software, tecnología que se enfocara en el

sector del medio ambiente contribuyendo con la sociedad ya que el aire es

indispensable para el ser humano.

Evidente

Vivir en un ambiente sano es esencial para la salud de las personas, entonces un

sistema que permita mostrar los niveles de contaminación que hay en el aire es

muy beneficioso ya que hay muchos de estos que son incoloros, inodoros e

insípidos y se ignora el daño que están causando en el organismo.

9

Relevante

El sistema propuesto es muy relevante ya que permitirá acceder a datos obtenidos

por los sensores referentes al grado de contaminación que hay en el aire que nos

rodea, permitiendo tomar medidas preventivas para salvaguardar la salud de las

personas y el cuidado el medio ambiente.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Diseñar un sistema de bajo costo para la supervisión y control de la calidad del

aire, utilizando placas con microcontroladores embebidos.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Establecer los parámetros necesarios dentro de un sistema de

medición de calidad del aire.

Desarrollar la arquitectura del diseño para el dispositivo que permitirá

supervisar y controlar la calidad del aire.

Diseñar una interfaz gráfica para la supervisión y el control del sistema

de medición de la calidad del aire.

Proponer un sistema integral de hardware y software para medición y

control de la calidad del aire

ALCANCES DEL PROBLEMA

El presente proyecto tiene como finalidad diseñar un sistema de bajo costo que

permita supervisar y controlar en tiempo real la calidad de aire en la ciudad de

Guayaquil específicamente en los alrededores de la Facultad de Ciencias

Matemáticas y Física, los datos receptados se almacenaran en una base de datos

y serán mostrarlos en una interfaz gráfica, en este caso una página web, para que

puedan ser visualizados por cualquier usuario que tenga acceso a un dispositivo

10

tecnológico que esté conectado a la red y así poder interpretar la información del

estado del aire.

Se analizarán los principales gases tóxicos que afectan a la calidad del aire, luego

de eso se incorporarán sensores MQ por cada gas a evaluar, cada uno con

características distintas, pero con una función específica que es la de recoger

información, la cual servirá para mostrar la concentración de contaminantes que

definen los niveles de alerta, de alarma y de emergencia que hay en el aire según

lo establece la Norma de Calidad del Aire Ambiente Ecuatoriana (NECA).

JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA

La contaminación en las ciudades se ha ido incrementando con el paso de los

años por el aumento de emisiones de diferentes fuentes tales como industrias,

aumento del parque automotor, negocios que manipulan o generan

contaminantes, entre otros factores.

En la Constitución de la República del Ecuador artículo 276, número 4, establece

que uno de los objetivos del régimen de desarrollo será recuperar y conservar la

naturaleza y mantener un ambiente sano y sustentable que garantice a las

personas y colectividades el acceso equitativo, permanente y de calidad al agua,

aire y suelo, y a los beneficios de los recursos del subsuelo y del patrimonio

natural; por lo tanto debemos contar con herramientas adecuadas para realizar el

monitoreo de los diferentes parámetros medio ambientales. (Ecuador, 2008)

Se realizó una búsqueda en las páginas web de algunos municipios ecuatorianos

con información acerca de la implementación de un sistema de monitoreo en

tiempo real, el cual solo cuenta en los Municipios de Quito y Cuenca, sin embargo,

los equipos utilizados en las estaciones son de gran volumen lo que conllevan a

costos altos.

Un dispositivo de bajo costo para la recopilación de información acerca de la

presencia de contaminantes en el aire podrá ser accesible para su implementación

en los lugares que se lo requiera lo que permitiría a las autoridades competentes

11

tomar las decisiones que correspondan para subsanar la situación y promover un

ambiente seguro para la ciudadanía.

Con el uso de placas con microcontroladores embebidos se busca promover

diseños de dispositivos tecnológicos acorde a las necesidades actuales, lo que

servirá de guía para aprender a manipular equipos de supervisión y control de la

calidad del aire.

METODOLOGÍA

Para el desarrollo de este proyecto se aplicará la metodología de investigación

deductiva la misma que parte de lo general a algo específico luego de haber

aplicado un razonamiento lógico, está compuesta por fases que se basan en

investigaciones bibliográficas del estado del arte en cuanto al desarrollo de

indicadores ambientales, dispositivos de medición, transmisión y tratamiento de la

información.

Una vez obtenida dicha información se realiza los diseños técnicos pertinentes

que cubran todos los aspectos del objeto de la investigación para culminar con

una propuesta que cubrirá los indicadores ambientales que se requieran, así como

el diseño del hardware y software necesario. Esta metodología nos permitirá

obtener respuestas directas de acuerdo a las interrogantes mencionadas.

12

CAPÍTULO II

MARCO TÉORICO

Antecedentes Del Estudio

De acuerdo a investigaciones se puede determinar que en la ciudad de Guayaquil

se está desarrollando un proyecto que permitirá monitorizar la calidad del aire,

evaluar en tiempo real los diferentes factores contaminantes que están

perjudicando la capa atmosférica principalmente en zonas con gran afluencia

vehicular. Dicho proyecto no se ha implementado por completo debido a la

instalación de los equipos que demanda de un alto costo. (Expreso, 2018)

Frente a esta problemática se presenta este tema de tesis que se enfoca en utilizar

dispositivos que sean accesibles en el mercado y de bajos costos, es por esta

razón que se toma como referencias los siguientes trabajos:

En el trabajo: “Sistema de monitoreo de la calidad del aire integrado a IoT”

presentado por Ezequiel Campoli Marciszack en el año 2016. (Marciszack, 2016)

Principalmente destaca el uso de la tecnología en beneficio del medio ambiente y

la ventaja de instalar equipos en varios puntos de la ciudad con la finalidad de

contrarrestar la contaminación en el aire y a su vez predecir eventos que nos

permitan determinar acciones más certeras en base a las actividades que estén

ejecutándose en un lugar determinado.

Mediante este trabajo se puede corroborar que es óptimo desarrollar un prototipo

que controle en tiempo real la calidad del aire, ya que de esta manera se

disminuiría todo aquello que genere lo tóxico en el mismo y esto dará como

resultado una mejora en el medio ambiente.

En el artículo “Dispositivo electrónico portable para la medición de la

contaminación del aire” presentado por Diana Lancheros-Cuesta, Boris Galvis,

Jorge Pachón en el año 2017. (Lanceros-Cuesta, 2017)

Desarrollaron e implementaron un dispositivo portable que por medio de sensores

sea capaz de medir las variables contaminantes como temperatura, CO, pequeñas

13

partículas que están en el aire en diferentes asentamientos poblacionales, por lo

que exponen cada uno de los pasos que tomaron para lograr dicho objetivo, al

igual dejan en evidencias las pruebas de campos realizadas en diferentes

asentamientos.

El artículo tiene contenido favorable para nuestro trabajo, ya que expone paso a

paso y de manera fácil el desarrollo e implementación de un dispositivo, que en

tiempo real y en distintos entornos muestre resultado del estado contaminante del

aire.

En la Universidad Técnica de Ambato se desarrolló una “Plataforma cloud de

monitoreo, adquisición, visualización y predicción de la contaminación del

aire basado en modelos de redes neuronales artificiales”. (Paredes, 2018)

Este proyecto de tesis demuestra en que tiempo la salud del ser humano se ve

afectada por los factores contaminantes que están impregnados en el aire.

Para demostrar esto se diseña una plataforma móvil compuesta por sensores de

mediciones de humedad, temperatura, PM10 y PM2.5.

La información obtenida por los sensores se guarda en una base de datos, a la

que cualquier usuario tendrá acceso si cuenta con una conexión a internet. Lo que

llamó la atención de este proyecto son las predicciones que realiza cuando se

acumula en la atmósfera partículas contaminantes de PM10 y PM2.5, usaron

redes neuronales artificiales a la que dieron instrucciones por medio de la

programación.

En el informe “Informe de Calidad Del Aire en la Ciudad de Cuenca en el año

2015” presentado en el año 2015 (EMOV, 2015).

En este proyecto se implementó una red de monitoreo de calidad del aire que va

en aumento de acuerdo a las necesidades que demanda la ciudad de Cuenca

enfocándose en el centro de la urbe. Este sistema accede a información confiable,

continua y especifica.

Los resultados obtenidos y analizados en este documento, es acoplada a la Norma

Ecuatoriana de Calidad de Aire (NECA) juntos con las Guías de la Organización

14

Mundial de la Salud, para los siguientes gases: monóxido de carbono (CO),

dióxido de nitrógeno (NO2), dióxido de azufre (SO2), ozono (O3), material

particulado (PM10 y PM2.5).

Se recaudó datos de 20 estaciones estáticas y de una estación automatizada, para

llegar a conclusiones sobre qué tan contaminado está el aire en esa ciudad y

también qué medidas tomar referente a los diferentes tipos de gases que se

encuentran y que están destruyendo la salud de las personas y el medio ambiente.

En este informe “Índice Quiteño de la Calidad del Aire en Quito” presentado

por Valeria Díaz Suárez elaborado en el año 2015 (Díaz, 2015).

La siguiente red de monitoreo ya está operando y sirve para detectar gases

esparcidos en el aire por diferentes tipos de factores, en donde se obtienen

resultados de las centrales automatizadas de algunos puntos de la ciudad que son

analizados en base a la NECA (Norma Ecuatoriana de Calidad del Aire).

Los que se destaca de este informe es que cuenta con una estación automática

tipo móvil la cual envía mensajes de alarmas a estaciones remotas cuando los

niveles de gases tóxicos superan su límite para luego de detectarse la amenaza

enviar un mensaje de texto a los dispositivos móviles de los empleados que están

a cargo del REMMAQ (Red Metropolitana de Monitoreo Atmosférico de Quito),

este procedimiento se lleva a cabo gracias al sistema SIDOCA/SIROME.

FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA

En base a la investigación realizada y a la información recaudada se van

a definir los elementos a utilizar en el proyecto.

PRINCIPALES GASES CONTAMINANTES

Los gases contaminantes son elementos que retenidos en gran masa en el aire

son causantes de alteraciones perjudiciales en el medio ambiente y en la salud de

los seres vivos.

Los contaminantes se clasifican en:

15

Primarios: son los que están en la atmosfera sin alteración alguna desde

que son emanados por alguna fuente.

Secundarios: son los que han sufrido trastornos por motivo de algún

químico, también se los puede definir como la unión de dos o más

contaminantes primarios en la atmosfera.

A continuación, definimos los principales gases contaminantes:

Monóxido de Carbono (CO)

Es una sustancia ligera e inflamable que se esparce en el aire, producida

mayormente en ciudades grandes, es producto de diferentes factores como por

ejemplo el tráfico vehicular, actividades antropogénicas principalmente dadas en

el hogar y por ultimo debido a procesos naturales. (CEMCAQ, 2019)

La inhalación de monóxido de carbono es perjudicial ya que al ingresar al

organismo de un ser vivo bloquea por completo el paso del oxígeno. En el Cuadro

3 se muestran los niveles permisibles del monóxido de carbono

Cuadro 3. Niveles permisibles de monóxido de carbono

Niveles Partes por millón

Nivel de exposición permisibles 8

horas al día

25

Dolor de frente en 2 a 3 horas 400

Dolor de cabeza, mareo nauseas en

20 minutos, colapso y muerte en 1

hora

1600

Dolor de cabeza y mareo en 1 a 2

minutos. Pérdida del sentido y

muerte en 10 a 156 minutos

64000

16

Efectos inmediatos, pérdida del

sentido, peligro de muerte de 1 a 3

min

128000

Elaborado: Iván Beltrán y Carmen Villacís


Dióxido de carbono (CO2)

Conocido también como anhídrido carbónico es un gas incoloro e inodoro,

producido generalmente en la quema de sustancias que están compuesta de

carbono.

Una de las variantes que provoca el calentamiento global es la concentración de

este gas en el aire. Sin embargo, es necesaria la presencia de dióxido de carbono

para que las plantas puedan cumplir su proceso de fotosíntesis (Geoambiental,

2013)

En el Cuadro 4 se muestran los niveles permisibles del dióxido de carbono:

Cuadro 4. Niveles permisibles del dióxido de carbono

Niveles Partes por millón

Nivel normal al aire libre 350 – 450

Niveles aceptables menor a 600

Quejas de rigidez y olores 600 – 1000

Estándar (ASHRAE - OSHA) 1000

Somnolencia 1000 – 2500

17

Efectos adversos a la salud 2500 – 5000

Nivel permitido en 8 horas de

trabajo

5000 – 10000

Nivel permitido en 15 minutos de

trabajo

30000

Elaborado: Iván Beltrán y Carmen Villacís


Benceno

Tiene un olor en particular y puede hacerse adictivo. Se obtiene de los derivados

del petróleo por la combustión incompleta, en procesos industriales, tubo de

escape en automóviles y en la evaporación de la gasolina. Es genotóxico y

cancerígeno para el cuerpo y no se puede estar expuesto ningún nivel ante este

gas ya que no es seguro para la salud. (Retana, 2018)

Dióxido de nitrógeno (NO2)

Es un gas dañino, que causa irritación y que forma las partículas de nitrato que

conllevan a la producción de ácido y material particulado (2.5). Este gas se crea

mediante el proceso de combustión a temperaturas elevadas, como en medios de

transporte y en plantas eléctricas. Otra manera en que se produce es mediante el

uso en menor escala de cocinas a gas y estufas. (Espin, 2016)

CONTAMINACIÓN DEL AIRE

Surge por la introducción de partículas o sustancias nocivas que provocan un

cambio al estado natural de las variables propias del aire, causando efectos

desfavorables para los seres humanos y el medio ambiente.

Esta contaminación puede darse de manera natural por la emisión de cenizas

volcánicas, por esporas de hongos o bacterias, así como también provocadas por

18

la población en sus actividades industriales, domésticas, comerciales o mientras

conducen. (Ochoa, 2014)

A continuación, se muestra en el Cuadro 5 con los niveles permisibles según la

Norma de Calidad del Aire:

Cuadro 5. Niveles Máximos Permisibles

Contaminante Tiempo Promedio Limite Permisible

(ug/Nm3)

Monóxido de Carbono 8 horas

1 hora

10.000

40.000

Dióxido de Nitrógeno Anual

24 horas

1 hora

100

300

100

Ozono( O3) 8 horas

1 hora

160

250

Partícula Fracción (MP-

10)

Anual

24 horas

50

150

Partícula Fracción (MP-

2.5)

Anual

24 horas

15

65

La unidad expresada en la tabla es microgramos sobre metro cúbico

Elaboración: Secretaria Estado del Medio Ambiente y recursos Naturales

Fuente: http://extwprlegs1.fao.org/docs/pdf/dom60781.pdf

En el anexo 4 del libro VI en la Norma de Calidad del Aire, se precisa un sistema

que determina el grado de concentraciones contaminantes en la atmósfera bajo

condiciones de 25ºC, en cuyo sistema se reflejan tres niveles denominados nivel

de alerta, alarma y emergencia como se aprecia en el siguiente Cuadro 6.

(Aguiñaga, 2011)

http://extwprlegs1.fao.org/docs/pdf/dom60781.pdf

19

Cuadro 6. Niveles de contaminación

Contaminante y Período de

Tiempo

Alerta Alarma Emergencia

Monóxido de Carbono

Concentración promedio en

ocho horas (μg/m3)

15000 30000 40000

Ozono Concentración

promedio en ocho horas

(μg/m3)

200 400 600

Dióxido de Nitrógeno


una hora (μg/m3)

1000 2000 3000

Dióxido de Azufre


veinticuatro horas (μg/m3)

200 1000 1800

Material particulado PM 10

Concentración en veinticuatro

horas (μg/m3)

250 400 500

Material Particulado PM 2.5

Concentración en veinticuatro

horas (μg/m3)

150 250 350

Elaboración: Ministerio del ambiente

Fuente: http://extwprlegs1.fao.org/docs/pdf/ecu112183.pdf

Partes por millón (PPM)

Partes por millón o PPM es una medida de concentración, donde se describe las

unidades de una sustancia contenida en un determinado volumen. En este

proyecto se realiza un prototipo que medirá el monóxido de carbono y el dióxido

de carbono que se encuentra en el aire por lo tanto se registrará los PPM con

respecto a estos gases (Josue, 2018)

http://extwprlegs1.fao.org/docs/pdf/ecu112183.pdf

20

DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS

Son todos aquellos cuyas funciones son de almacenar, transportar o cambiar la

información por medio de señales eléctricas, estos dispositivos se encuentran

integrados y conectados entre sí dentro de un circuito electrónico. (Chiarena,

2017)

Arduino

Es un dispositivo compuesto por una placa electrónica al que viene adjuntado un

microcontrolador reprogramable, puertos de entrada/salida y un sinnúmero de

sensores, los cuales permiten crear fácilmente proyectos combinando la

electrónica con la programación. (Marciszack, 2016)

Por medio del entorno de desarrollo IDE, que brinda Arduino se establecen

parámetros que derivan el comportamiento de los sensores una vez que se

encuentren enlazados la placa con un computador.

Arduino uno atmega 328p

Generalmente es el más empleado en placas de Arduino por la razón que sus

especificaciones técnicas y funcionalidades son precisas en el desarrollo de

proyectos especialmente en aquellas que requieran aplicaciones automatizadas.

En la Gráfica 3 se observa el dispositivo:

21

Gráfica 3. Arduino ATMEGA 328P

Elaboración: Arduino.cl

Fuente: http://arduino.cl/que-es-arduino/

Se puede visualizar en el Cuadro 7. especificaciones técnicas de la placa arduino

atmega328p.

Cuadro 7. Especificaciones Técnicas

Microcontrolador ATmega328P

Tensión De Funcionamiento 5V

Voltaje De Entrada (Recomendado)

7-12V

Voltaje De Entrada (Límite) 6-20V

Pernos Digitales De E / S 14 (de los cuales 6 proporcionan salida PWM)

Pwm Digital I / O Pins 6

Clavijas De Entrada Analógica 6

http://arduino.cl/que-es-arduino/

http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/ATmega48A-PA-88A-PA-168A-PA-328-P-DS-DS40002061A.pdf

22

Corriente Dc Por Pin De E / S 20 mA

Corriente Dc Para 3.3v Pin 50 mA

MEMORIA FLASH

32 KB (ATmega328P) de los cuales 0.5 KB utilizados por el cargador de

arranque

Sram 2 KB (ATmega328P)

Eeprom 1 KB (ATmega328P)

Velocidad De Reloj 16 MHz

Led_Builtin 13

Longitud 68.6 mm

Anchura 53.4 mm

Peso 25 g

Elaboración: Alfonso Pérez

Fuente: https://store.arduino.cc/usa/arduino-uno-rev3

Módulo ESP12e

Viene integrado con un SoC (sistema con chip) denominado ESP8266 que es una

tarjeta de desarrollo dirigida al internet de las cosas(IOT). Se componen de un chip

altamente integrado ESP8266, que abarca muchas soluciones para lograr la

conexión con todo un mundo. El módulo ESP8266, está formado por un potente

procesador, conexión wifi, lenguajes de programación a elegir tales como Arduino

o Lua y esto le permite ser más potente que tarjetas de Arduino. (Castiblanco

& Cañon, 2019)

En la Gráfica 4 se observa de la parte frontal y del dispositivo:

https://store.arduino.cc/usa/arduino-uno-rev3

23

Gráfica 4. Módulo ESP12E

Elaborado por: Naylamp Mechatronics Perú

Fuente: https://naylampmechatronics.com/espressif-esp/176-modulo-esp8266-

esp-12e.html

Módulo ESP32

El ESP32 es un SoC (System on Chip) diseñado por la compañía china Espressif

y fabricado por TSMC. Integra en un único chip un procesador de doble núcleo de

32bits a 160Mhz (con posibilidad de hasta 240Mhz), conectividad WiFi y Bluetooth

siendo el sucesor del ESP8266. Añade funciones como un sensor de temperatura,

sensor hall, sensor táctil, reloj de tiempo real (RTC). más puertos, más buses,

diseñado para dispositivos móviles, dispositivos electrónicos portátiles e Internet

de las cosas (IoT) Ideal para aplicaciones de baja potencia. (Electronics, 2019)

https://naylampmechatronics.com/espressif-esp/176-modulo-esp8266-esp-12e.html

https://naylampmechatronics.com/espressif-esp/176-modulo-esp8266-esp-12e.html

24

Gráfica 5. Módulo ESP32

Elaborado por: Comunicaciones inalámbricashoy

Fuente: https://www.comunicacionesinalambricashoy.com/socs-modulos-

inalambricos-espressif-iot/

Sensores

Son dispositivos de medición expertos en captar información de manera

automática de variables de atmosféricas (presión, temperatura, etc.), dicha

información es procesada dando un resultado entendible y manipulable para el

usuario. (Sarzosa, 2015)

También un sensor es un dispositivo electrónico apto para captar señales de

magnitudes físicas o químicas que se denominan variables de entorno, y luego las

convierte en señales eléctricas. (Castañeda, 2016)

Los sensores se dividen en diversos tipos:

Sensores pasivos: producen energía con resultados a señales externas

y se retroalimentan de las mismas.

Sensores activos: solicitan una fuente de energía para conseguir una

señal del entorno en donde se está capturando la información.

Sensores analógicos: cogen una señal del medio en donde se

encuentra y provee un muestreo de magnitudes continuas.

https://www.comunicacionesinalambricashoy.com/socs-modulos-inalambricos-espressif-iot/

https://www.comunicacionesinalambricashoy.com/socs-modulos-inalambricos-espressif-iot/

25

Sensores digitales: obtienen la señal del entorno actual y forma datos

de salida escalonados o discretos.

De acuerdo a cada grupo mencionado obtendremos los sensores que se adapten

a la estructura de nuestro trabajo.

Sensores MQ

Son dispositivos de medición especializados en captar información

automáticamente de sustancias químicas que se encuentran en el aire.

Estos sensores por lo general se encuentran anexados a módulos de arduino los

cuales permiten leer la información para luego procesarla y generar un resultado

entendible y manipulable para el usuario. (Sarzosa, 2015)

Aunque los sensores MQ presentan limitaciones son apropiados y los más

empleados generalmente en proyectos caseros electrónicos.

A continuación, detallaremos los sensores empleados en este proyecto:

Sensor MQ7

Este tipo de sensor se caracteriza por encontrar rápidamente concentraciones de

monóxido de carbono (CO) en el aire y por su elevada sensibilidad que le tiene a

esta sustancia química.(C Castiblanco 2019)

Entre sus principales características se destacan las siguientes:

Bajo costo y fácil implementación.

Sensor estable y de larga vida.

Tiempos muy rápidos de respuestas

Empleados mayormente en proyectos para empresas, hogares, etc

La salida de la señal puede ser analógica y digital.

26

Gráfica 6. Sensor MQ-7

Elaboración: Cristian Castiblanco y Nicolás Cañón

Fuente:http://repository.unipiloto.edu.co/bitstream/handle/20.500.12277/4880/00

005094.pdf?sequence=1&isAllowed=y

Sensor MQ135

Habitualmente, los sensores MQ 135 son implementados en oficinas y/o edificios

cuya función es verificar la calidad de aire mediante la detección de Benceno,

alcohol, humo, dióxido de carbono.(C Castiblanco 2019)

Se los distinguen principalmente por sus características:

Son de extenso alcance

Sensibilidad elevada a gases como el amoniaco humo, NH3, benceno,

alcohol, óxidos de nitrógeno NOx, Co2.

Poseen salida analógica y de nivel TTL.

Buenos tiempos de respuestas.

http://repository.unipiloto.edu.co/bitstream/handle/20.500.12277/4880/00005094.pdf?sequence=1&isAllowed=y


27

Gráfica 7. Sensor MQ 135

Elaboración: Cristian Castiblanco y Nicolás Cañón

Fuente:http://repository.unipiloto.edu.co/bitstream/handle/20.500.12277/4880/00

005094.pdf?sequence=1&isAllowed=y

Módulo GPS

Es un dispositivo capacitado para obtener la posición geográfica del lugar donde

se encuentre un objeto y a su vez determinar dimensiones como latitud, longitud

y altura, prácticamente es un receptor que cuenta con una antena quien es la

encargada de receptar las señales dadas por parte de satélites que orbitan

alrededor de la Tierra. (Quishpe, 2017)

Las antenas receptoras incorporan algoritmos matemáticos que permiten

establecer un tiempo aproximado que puede tardar un individuo hasta llegar al

punto determinado.

Hay una gran variedad de módulos GPS, que se adaptan de acuerdo al propósito

que se requiera en un proyecto, por ejemplo, los Smartphone incluyen módulos

GPS que en caso de pérdida permiten rastrearlo.

Módulo GPS GY-GPS6MV2

Esta tarjeta cuenta con un módulo GPS NEO-6M u-blox con antena, una memoria

EEPROM, una pila de botón para mantener los datos de configuración y un

indicador led incorporado. Es compatible con varias tarjetas controladoras

diseñadas para trabajar con un módulo GPS. Se destacan por su buen



28

rendimiento, debido a sus prestaciones de conexión que es de 1 a 2 min

(naylampmechatronics, 2016)

En la Gráfica 8. Se muestra el dispositivo:

Gráfica 8. GPS GY-GPS6MV2

Elaboración: Naylamp Mechatronic

Fuente: Datos de Investigación.

PROTOBOARD

Es una herramienta básica para pruebas de circuitos electrónicos, se trata de un

tablero con bastantes agujeros pequeños conectados internamente entre sí en

una sola fila y en varias filas sin conductividad entre ellos, al que se añaden

eventualmente componentes electrónicos e inclusive cables sin que estos sean

soldados.

El protoboard permite comprobar el funcionamiento de un proyecto y a su vez

brinda la ventaja de modificar, montar o desmontar rápidamente el circuito

electrónico.

Se encuentra divido en las siguientes partes:

Canal Central

29

Es el que está en el centro del protoboard por donde los circuitos se

encuentran conectados cuyo propósito es separar los pines de los dos

extremos del circuito.

Buses

Son aquellos que se encuentran en los dos extremos en forma horizontal

y son diferenciados por el color de sus líneas, es decir que las líneas azules

o negras son llamadas buses negativos o de tierra y las líneas rojas son

llamadas buses positivos o de voltaje.

Pistas

Ayudan a situar los componentes, se distingue por las líneas rosas de

manera vertical.

Gráfica 9. Partes del protoboard

Elaboración: Juana Amado

Fuente: https://issuu.com/juanitamado/docs/partes_de_la_protoboard.pptx

OPEN SOURCE

Hace referencia a la libre disponibilidad por parte del usuario de un software y de

su código fuente. El código fuente está formado por líneas de instrucciones

escritas en un determinado lenguaje de programación que permita desarrollar una

https://issuu.com/juanitamado/docs/partes_de_la_protoboard.pptx

30

aplicación o un software y que este ejecute las tareas para las que ha sido

creadas. (Cobo, Gómez, Péres, & Rocha, 2005, pág. 27)

BASE DE DATOS

Es un almacén de datos relacionados con diferentes modos de organización. Una

base de datos representa algunos aspectos del mundo real, aquellos que le

interesan al usuario. Y que almacena datos con un propósito específico. Con la

palabra “datos” se hace referencia a hechos conocidos que pueden registrarse,

como ser números telefónicos, direcciones, nombres, etc. (Gutierrez Díaz, 2015,

pág. 3)

Entonces, se concluye que una base de datos es una herramienta que relaciona

datos de manera diferente ya que dispone de distintos modelos para su

organización, de manera que sean almacenados para un fin determinado.

SISTEMA DE BASE DE DATOS (SBD)

Es el nombre que adquiere un conjunto de software que dirigen una base de datos,

estos sistemas ayudan a que un usuario no altere datos de forma directa sino que

se base en estándares y también que todos dispongan de la misma interfaz para

su manejo. (Arias Á. , 2014)

MYSQL

(Coral Quinto, 2018) Afirma que: El sistema de gestión de base de datos MySql

es uno de los sistemas más accedidos en aplicaciones de código abierto, es

relacional, multihilo y multiusuario, una de sus principales funciones es la rapidez

al momento de ejecutar una instrucción.

SERVIDOR WEB

Se puede indicar que un servidor web es una aplicación informática del lado del

servidor que realiza conexiones bidireccionales y/o unidireccionales, síncronas o

asíncronas con el cliente generando una respuesta en cualquier lenguaje o

aplicación del lado del cliente (Talledo, 2015, pág. 48)

31

INTERFAZ DE USUARIO

Se puede definir a GUI como un conjunto de formas y métodos que posibilitan a

los usuarios la interacción con un sistema, empleando para esto gráficos e

imágenes. Con formas gráficas nos referimos a botones, íconos, ventanas,

fuentes, etc. los cuales representan funciones, acciones e información en el

contexto de ese sistema (Alegsa, 2016)

PHP (PERSONAL HOME PAGE)

(Arias M. Á., 2017) Afirma que es un lenguaje interpretado libre, usado

originalmente solamente para el desarrollo de aplicaciones presentes y que

actuaran en el lado del servidor, capaces de generar contenido dinámico en la

World Wide Web (pág. 13)

Se logra la instalación de PHP en gran parte de sistemas operativos de forma

gratuita lo que lo hace un gran competidor con otras marcas como Microsoft, se lo

emplea en aplicaciones como Media Wiki, Facebook, Drupal, Joomla, WordPress,

Magento y Oscommerce. (Arias M. Á., 2017)

FUNDAMENTACIÓN LEGAL

Es importante mencionar los artículos que respaldan el desarrollo de este tema de

tesis, encontrados en el marco legal de la Constitución de la República del

Ecuador y Ley Orgánica de las Telecomunicaciones que son los siguientes:

Que, el numeral 27 del artículo 66 de la Constitución de la República del

Ecuador determina lo siguiente:

“El derecho a vivir en un ambiente sano, ecológicamente equilibrado, libre de

contaminación y en armonía con la naturaleza”. (Ecuador, 2008)

Que, el artículo 73 de la Constitución de la República del Ecuador dispone:

“EI Estado aplicará medidas de precaución y restricción para las actividades que

puedan conducir a la extinción de especies, la destrucción de ecosistemas o la

alteración permanente de los ciclos naturales. (Ecuador, 2008)

32

Se prohíbe la introducción de organismos y material orgánico e inorgánico que

puedan alterar de manera definitiva el patrimonio genético nacional”.

Que, el artículo 83 de la Constitución de la República del Ecuador establece:

que algunos de los deberes y responsabilidades de los ecuatorianos, en materia

ambiental, son los siguientes: defender la integridad territorial del Ecuador y sus

recursos naturales, respetar los derechos de la naturaleza, preservar un ambiente

sano y utilizar los recursos naturales de modo racional, sustentable y sostenible,

conservar el patrimonio cultural y natural del país, y cuidar y mantener los bienes

públicos; (Ecuador, 2008)

Que, el artículo 389 de la Constitución de la República del Ecuador describe:

“El Estado protegerá a las personas, las colectividades y la naturaleza frente a los

efectos negativos de los desastres de origen natural o antrópico mediante la

prevención ante el riesgo, la mitigación de desastres, la recuperación y

mejoramiento de las condiciones sociales, económicas y ambientales, con el

objetivo de minimizar la condición de vulnerabilidad”. (Ecuador, 2008)

Que, el artículo 395 de la Constitución de la República del Ecuador reconoce

los siguientes principios ambientales:

1. El Estado garantizará un modelo sustentable de desarrollo,

ambientalmente equilibrado y respetuoso de la diversidad cultural, que

conserve la biodiversidad y la capacidad de regeneración natural de los

ecosistemas, y asegure la satisfacción de las necesidades de las

generaciones presentes y futuras. (Ecuador, 2008)

2. Las políticas de gestión ambiental se aplicarán de manera transversal y

serán de obligatorio cumplimiento por parte del Estado en todos sus

niveles y por todas las personas naturales o jurídicas en el territorio

nacional. (Ecuador, 2008)

3. El Estado garantizará la participación activa y permanente de las personas,

comunidades, pueblos y nacionalidades afectadas, en la planificación,

ejecución y control de toda actividad que genere impactos ambientales.

33

4. En caso de duda sobre el alcance de las disposiciones legales en materia

ambiental, estas se aplicarán en el sentido más favorable a la protección

de la naturaleza. (Ecuador, 2008)

Que, el artículo 29.- Regulación técnica de la Ley Orgánica de

Telecomunicaciones afirma el cumplimiento:

“Consistente en establecer y supervisar las normas para garantizar la

compatibilidad, la calidad del servicio y solucionar las cuestiones relacionadas

con la seguridad y el medio ambiente”.

Que, el artículo 104. Uso y Ocupación de Bienes de Dominio Público de

la Ley Orgánica de Telecomunicaciones manifiesta lo siguiente:

“Los gobiernos autónomos descentralizados en todos los niveles deberán

contemplar las necesidades de uso y ocupación de bienes de dominio público

que establezca la Agencia de Regulación y Control de las Telecomunicaciones

y, sin perjuicio de cumplir con las normas técnicas y políticas nacionales,

deberán coordinar con dicha Agencia las acciones necesarias para garantizar

el tendido e instalación de redes que soporten servicios de telecomunicaciones

en un medio ambiente sano, libre de contaminación y protegiendo el

patrimonio tanto natural como cultural.

En el caso de instalaciones en bienes privados, las tasas que cobren los

gobiernos autónomos descentralizados no podrán ser otras que las

directamente vinculadas con el costo justificado del trámite de otorgamiento

de los permisos de instalación o construcción.

Los gobiernos autónomos descentralizados no podrán establecer tasas por el

uso de espacio aéreo regional, provincial o municipal vinculadas a

transmisiones de redes de radiocomunicación o frecuencias del espectro

radioeléctrico”.

34

DEFINICIONES CONCEPTUALES

Microcontrolador

Es un chip programable que lee y ejecuta instrucciones dadas por el usuario por

medio de códigos de programación, pieza fundamental de proyectos que rigen de

un proceso automático.

Es considerado un pequeño ordenador por incorporar elementos como: memorias,

puertos de entrada/salida y CPU en su interior. (Artero, pág. 62)

Ide

Entorno de desarrollo integrado, es un software interactivo conformado por un

sinnúmero de herramientas de programación que favorecen al usuario en el

desarrollo de una aplicación. (Huércano & Villar, 2015)

Software libre

Es el código fuente de un programa al que se puede tener libre acceso, el mismo

que puede ser alterado o reproducido en diferentes versiones sin solicitar permiso

al desarrollador.

Código de programación

Son instrucciones en bloques de textos efectuadas por un desarrollador con

cualquier lenguaje de programación.

Dispositivos de medición

Son dispositivos especializados en medir magnitudes físicas de aquellos

fenómenos que están presente en el ambiente.

PM

Son partículas reducidas inhalables que se forman de sustancias orgánicas e

inorgánicas y están frecuentemente en el aire. (AEMET, 2018)

35

Contaminación Atmosférica

Es la presencia de sustancias en la atmosfera que implican molestias o riesgo

para la salud para las personas y de los demás seres vivos. (Dra. Isabel Amable

Álvarez, 2017)

GPS

Sistema de posicionamiento global, es un sistema de satélites usado en

navegación que permite determinar la posición las 24 horas del día en cualquier

lugar del mundo indistintamente de la condición climática (Alcántara, 2014)

SOC

Sistema en Chip, es un circuito integrado que incorpora gran parte de los

componentes de un ordenador, un sistema informático o electrónico (Castiblanco

& Cañon, 2019)

Medio Ambiente

Es un sistema global compuesto por elementos naturales, físicos, químicos o

biólogos que están en constate evolución en la naturaleza o por las actividades

humanas.

Ecosistema

Es la unidad básica de integración del medio ambiente resultante de los seres

vivos y los elementos en un área determinado.

Emisión

Es la expulsión de sustancias en la atmosfera que provienen de las actividades

humanas.

Polución

Es la contaminación de medio ambiente, del aire o del agua

XAMPP

Es un servidor independiente de código libre y gratuito que por sus siglas consta

con los siguientes servicios:

36

X: para cualquier sistema operativo

A: Apache, es un software de servidor web de código abierto.

M: MySQl es un sistema de gestión de base de datos

P: PHP que es un lenguaje de programación interpretado para diseño de páginas

webs.

P: Perl, un lenguaje de programación que toma características de C

37

CAPÍTULO III

PROPUESTA TECNOLÓGICA

ANÁLISIS DE FACTIBILIDAD

Factibilidad Operacional

La propuesta de titulación que presenta un dispositivo electrónico basados en

placas con microcontroladores que permite identificar la presencia de monóxido

de carbono y dióxido de carbono en el aire, en los sectores donde se instalen los

aparatos, ha sido acogida de manera positiva por las personas investigadas, a

través de la ejecución de entrevistas y encuestas, considerando que se va a poder

obtener información importante acerca de los niveles de contaminación por el

mencionado gas en diferentes sitios de la ciudad, lo que permitirá a los

administradores de la ciudad tomar las decisiones adecuadas al respecto..

En la ciudad de Guayaquil no existen centros de medición de calidad del aire o de

captación del nivel de presencia de ciertos gases que, en cantidades altas, puede

producir afectación en la salud de los ciudadanos, cuyos resultados tengan acceso

la ciudadanía. Por lo anterior, la propuesta fue comprendida y aceptada por los

encuestados, quienes expresaron, además, que la información debe estar

acompañada de planes específicos de acción en cuanto a:

Control de emisión de gases de los vehículos motorizados, fábricas,

industrias, minas y canteras;

Reforestación

Construcción con elementos orgánicos en fachadas o terrazas.

Sistemas alternos de energía limpia.

Los encuestados mencionan que el proyecto presentado, acompañado de los

planes de mitigación mencionados en el párrafo anterior aporta en el mejoramiento

del ambiente y la salud de los conciudadanos que habitan en esta importante

ciudad ecuatoriana.

38

Factibilidad técnica

Para el desarrollo del proyecto de titulación se utilizaron dispositivos digitales y

electrónicos de diferente tipo para la captación de la información medio ambiental

y, además, de diferentes aplicaciones informáticas permitieron completar la

funcionalidad necesaria requerida para el proyecto. Para el desarrollo del proyecto

se utilizó una computadora tipo laptop con las siguientes características

presentadas en el Cuadro 8:

Cuadro 8. Características de hardware de computadora

Ítem Características

Procesador Intel(R) Core(TM) I5-7200, 2.5 GHz

Memoria RAM 8.0 GB

Disco duro 1 TB

Elaboración: Beltrán Iván, Villacís Carmen

Fuente: Datos de la investigación.

En la computadora personal mencionada, se instalaron las aplicaciones para

poder desarrollar el sistema, los cuales Se presentan en el Cuadro 9:

Cuadro 9. Herramientas informáticas instaladas

Ítem Características

Panel de control XAMPP control panel v3.2.2

Servidor web Apache

Gestor de base de datos MySql Comunity Server 8.0.11

Desarrollo de modelos Microsoft Visio 2013

Ofimática Office 2013

Sistema operativo Windows 10

Ide de desarrollo Arduino 1.8.9



39

El software instalado, a excepción de Windows 10 son del tipo “Open Source” por

lo cual no es necesario pagar licencia por la descarga y el uso de las aplicaciones

mencionada. En el caso del sistema operativo Windows 10, fue responsabilidad

de los autores de la investigación la compra de la licencia de uso correspondiente.

Factibilidad Legal

El proyecto de titulación presentado no violenta ninguna ley vigente en el territorio

ecuatoriano y, más bien, aporta de manera significativa en el cumplimiento del

Código Orgánico de Ambiente, en el cual se determina que la Autoridad Ambiental

Nacional o el Gobierno Autónomo Descentralizado competente, en coordinación

con las demás autoridades que posean la capacidad legal de regular y controlar

el medio ambiente, realizarán el monitoreo y seguimiento de la calidad del aire,

agua y suelo, de conformidad con las normas reglamentarias y técnicas que se

expidan para el efecto. Esto implica que, el desarrollo de dispositivos de bajo costo

que permita el monitoreo de la calidad del aire o la presencia de gases, que en

altas concentraciones puede afectar la salud humana, es beneficioso para la

sociedad y, en uso de las autoridades competentes, permite cumplir con la

normativa legal vigente.

Adicionalmente, si los dispositivos digitales y el software desarrollado como parte

del proyecto son utilizados por las autoridades locales competentes para la

regulación y control del medio ambiente, conduciría al cumplimiento de los

derechos constitucionales de todos los ecuatorianos y extranjeros que viven en el

territorio patrio, el aseguramiento de los derechos de buen vivir determinados en

la carta magna, en la cual se reconoce el derecho de la población a vivir en un

ambiente sano y ecológicamente equilibrado, que garantice la sostenibilidad y el

buen vivir, también denominado en la Constitución de la República como “sumak

kawsay”.

La Carta Magna también define el derecho a la educación que tienen las personas

a lo largo de la vida, siendo un deber inexcusable del estado y, además, determina

que dicha educación se centrará en el ser humano y garantizará su desarrollo

holístico, en el marco del respeto a los derechos humanos, al medio ambiente

40

sustentable y a la democracia. Al desarrollar la propuesta de titulación presentada

contribuimos a garantizar el principio constitucional en el ámbito del

aseguramiento del medio ambiente sustentable.

Factibilidad Económica

Durante el desarrollo del proyecto de titulación se incurrió en una serie de egresos

económicos, con la finalidad de obtener los elementos constitutivos del dispositivo

y los gastos relacionados a la ejecución del proyecto. Estos costos se pueden

categorizar en dos grupos que son, los gastos de recursos administrativos y

aquellos relacionados a la obtención de los elementos digitales que componen el

sistema. Todos los costos que han sido generados por el proyecto se han cubierto

exclusivamente por los autores del proyecto de titulación. La Cuadro 10 presenta

los costos administrativos de la elaboración del sistema.

Cuadro 10. Costos del proyecto

EGRESOS DÓLARES

Suministros de oficina $ 60,00

Fotocopias $30,00

Impresiones $100,00

Desarrollo del sistema $1500

Anillado y empastado $100,00

Computador de desarrollo $700

TOTAL $2490,00



Así también, en la adquisición de elementos digitales para el desarrollo del

proyecto, tuvieron los costos expuestos en el Cuadro 11:

Cuadro 11. Dispositivos utilizados en el proyecto

EGRESOS CANTIDAD PRECIO TOTAL

NodeMCU ESP32 1 $20.00 $20.00

41

GPS GY-GPS6MV2 1 $ 28,00 $ 28,00

MQ Sensor MQ-135 1 $ 5,00 $ 5,00

MQ Sensor MQ-7 1 $ 5,00 $ 5,00

ProtoBoard 1 $ 4,00 $ 8,00

Módulo Relay 2PH63091A 1 $ 15,00 $ 15,00

Resistencias (distintos valores) 10 $ 0,05 $ 0,50

Leds (distintos colores) 10 $ 0,10 $ 1,00

Cable 14 6 (mts) $ 1,00 $ 6,00

Conector corriente alterna 1 $ 3,00 $ 3,00

Destornillador 1 $ 3,00 $ 3,00

Caja PVC 1 $ 5.00 $ 5,00

Foco 1 $ 1.50 $ 1.50

TOTAL $ 101.00



ETAPAS DE LA METODOLOGÍA DEL PROYECTO

En el presente proyecto se ha ejecutado en tres etapas determinadas, las cuales

se definen a continuación:

Investigación De Campo

Durante esta etapa se realiza un levantamiento de información acerca de los

elementos constitutivos del proyecto, así como la percepción de las personas que

viven o visitan Guayaquil al respecto de la instalación de sensores de calidad del

aire y de identificación de monóxido de carbono en el ambiente. Para obtener

información más precisa en cuanto a la necesidad de la ciudad en cuanto a

elementos sensores de la calidad del aire se realizó dos entrevistas a funcionarios

de la Dirección de Ambiente del Gobierno Autónomo Descentralizado Municipal

de Guayaquil que permitió identificar los elementos con los que debe contar el

sistema propuesto. El formulario de interrogantes planteadas a los funcionarios

municipales se encuentra en el Anexo 1 del presente documento.

42

Adicionalmente se realizó una encuesta a personas que se encontraban

circulando en una calle céntrica de la ciudad de Guayaquil y, en la misma, se

determinaron las opiniones de los ciudadanos en cuanto a la importancia de este

tipo de sistemas que entrega información de la situación del medio ambiente en

un momento determinado y que, de usarse adecuadamente dicha información,

puede mejorar la calidad de vida de los habitantes del cantón. El formulario con

las interrogantes realizadas a los encuestados se puede encontrar en el anexo 2

del presente documento.

Investigación Bibliográfica

Durante esta etapa del desarrollo del proyecto de titulación se realizó una

búsqueda y análisis bibliográfico en libros y textos especializados en tecnologías

de la información y comunicaciones, publicaciones científicas y demás bibliografía

relevante en torno a los temas considerados como parte sustancial del sistema

propuesto. En esta etapa se desarrolló la base conceptual sobre la cual se

fundamentaron los elementos de la propuesta y garantiza que el desarrollo del

proyecto se realiza sobre teorías académicas adecuadas.

Desarrollo De La Propuesta

En esta etapa del proyecto se desarrolló el análisis de la información obtenida en

las etapas previas, el diseño del sistema planteado, desarrollo de la solución y sus

respectivas pruebas que confirmen en buen funcionamiento del sistema

propuesto. A continuación, se presenta los elementos técnicos que forman parte

del sistema:

ARQUITECTURA DEL SISTEMA

La arquitectura se refiere a los componentes constitutivos del sistema y su forma

de interacción para obtener los resultados deseados. En la siguiente Gráfica 10.

se presenta la arquitectura general propuesta utilizando la placa genérica Arduino

Uno.

43

Gráfica 10. Arquitectura con Arduino Genuino Uno



Así también, durante el proceso de desarrollo del proyecto de titulación, se

investigó acerca de las bondades de utilizar la placa genérica NodeMCU ESP32

que, teniendo muchas características equivalentes con la placa Arduino UNO,

posee el módulo de transmisión WiFi integrado al mismo dispositivo por lo cual la

configuración de la transmisión de datos se puede realizar de manera ágil e

intuitiva.

La arquitectura del sistema considerando la mencionada placa se presenta en la

Grafica 11.

44

Gráfica 11. Diseño con ESP32



ARDUINO

Arduino “es una compañía de software y hardware abierto, así como un proyecto

y comunidad internacional que diseña y manufactura placas de desarrollo de

hardware para construir dispositivos digitales y dispositivos interactivos que

puedan detectar y controlar objetos del mundo real”. Este proyecto de la

comunidad mundial pretende desarrollar dispositivos que puedan usarse en

distintos aspectos de la vida cotidiana y, además, permite que los desarrolladores

puedan crear nuevos dispositivos basados en las mencionadas placas.

Así también (Yubal, 2018) menciona que Arduino es una “plataforma de creación

de electrónica de código abierto, la cual está basada en hardware y software libre,

flexible y fácil de utilizar para los creadores y desarrolladores. Esta plataforma

permite crear diferentes tipos de microordenadores de una sola placa a los que la

comunidad de creadores puede darles diferentes tipos de uso”. Al ser programada

por desarrolladores de todo el mundo, que tienen acceso libre a las diferentes

45

librerías de la plataforma, pueden ser utilizadas en una serie casi ilimitada de

aplicaciones reales.

Este proyecto nació en el año 2003, cuando varios estudiantes del Instituto de

Diseño Interactivo de Ivrea, Italia, con el fin de facilitar el acceso y uso de la

electrónico y programación, desarrollaron el proyecto para que los estudiantes

tuvieran una alternativa más económica a las populares placas denominadas

“BASIC Stamp” que eran populares y mucho más caras.

Diseño detallado

La siguiente Gráfica muestra el diseño detallado de las conexiones entre la placa

Arduino UNO con los diferentes dispositivos utilizados en el proyecto de titulación.

En cada una de las conexiones se debe considerar la función de cada uno de los

pines que se encuentran definidos en el programa realizado.

En la siguiente Gráfica 12 presenta las conexiones de hardware:

46

Gráfica 12. Conexiones de hardware

X

5V



CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS DISPOSITIVOS

Arduino Uno

Arduino UNO es una placa de circuitos basada en el microcontrolador

ATMEGA328P que permite la integración de elementos electrónicos y digitales

que, en conjunto con la programación adecuada, puede ser utilizada en diversas

aplicaciones. Es una excelente placa para iniciar en la electrónica y la

47

programación y está catalogada como la más robusta, más usada y con mayor

cantidad de documentación de toda la familia Arduino. Posee 14 pines de

entrada/salida digital (6 de los cuales pueden ser utilizados para PWN), 6 entradas

analógicas, un cristal de 16Mhz, conexión USB, conector jack de alimentación,

terminales para conexión ICSP y un botón de reseteo. Tiene toda la electrónica

necesaria para que el microcontrolador opere, simplemente hay que conectarlo a

la energía por el puerto USB ó con un transformador AC-DC (Arduino, 2019). En

el siguiente Gráfica 13 presenta la placa Arduino UNO

Gráfica 13. Arduino UNO



ELEMENTOS DE ARDUINO UNO

La placa Arduino UNO tiene una serie de elementos que permiten la funcionalidad

y el uso en diferentes tipos de proyectos. (Yubal, 2018) Define a cada uno de los

elementos como sigue:

48

Gráfica 14. Estructura de Arduino UNO



1. Conector USB: Provee la comunicación para la programación y la toma

de datos, también provee una fuente de 5VDC para alimentar la placa, pero

de baja corriente por lo que no sirve para alimentar motores grandes.

2. Regulador de voltaje de 5V: Se encarga de convertir el voltaje ingresado

por el plug 3, en un voltaje de 5V regulado. necesario para el

funcionamiento de la placa y para alimentar circuitos externos.

3. Plug de conexión para fuente de alimentación externa: Provee una

entrada de energía y debe estar entre 6V y 18V, incluso 20V como máximo.

4. Puerto de conexiones: Constituido por 6 pines de conexión con las

siguientes funciones:

a) RESET: Permite resetear el microcontrolador al enviarle un cero

lógico.

49

b) Pin 3.3V: Provee una fuente de 3.3VDC para conectar dispositivos

externos como un protoboard u otros dispositivos.

c) Pin 5V: Es una fuente de 5VDC para conectar dispositivos

externos.

d) Dos pines GND: Proveen la salida de cero voltios para dispositivos

externos.

e) Pin Vin: Este pin está conectado con el positivo del plug 3 por lo

que se usa para conectar la alimentación de la placa con una

fuente externa de entre 6 y 12VDC en lugar del plug 3 o la

alimentación por el puerto USB. Este puerto esta modificado en

la versión R3 de Arduino Uno.

5. Puerto de entradas análogas: En estos puertos se conectan las salidas

de los sensores análogos. Estos pines solo funcionan como entradas

recibiendo voltajes entre cero y cinco voltios directos.

6. Microcontrolador Atmega 328, es el microcontrolador implementado en

los Arduino UNO y sobre se realiza la programación.

7. Botón de RESET, este botón permite resetear el microcontrolador

haciendo que reinicie el programa.

8. Pines de programación ICSP, son usados para programar

microcontroladores en protoboard o sobre circuitos impresos sin tener que

retirarlos de su sitio.

9. LED ON: enciende cuando el Arduino está encendido.

10. LEDs de recepción y transmisión: Se encienden cuando la tarjeta se

comunica con el PC. El Tx indica transmisión de datos y el Rx recepción.

11. Puerto de conexiones: Está constituido por los pines de entradas o

salidas digitales, desde la cero hasta la 7. La configuración como entrada

o salida debe ser incluida en el programa. Cuando se usa el terminal serial

50

es conveniente no utilizar los pines cero (Rx) y uno (Tx). Los pines 3, 5 y 6

están precedidos por el símbolo ~, lo que indica que permiten su uso como

salidas controladas por ancho de pulso PWM.

12. Puerto de conexiones, incluye 5 entradas o salidas adicionales (de la 8 a

la 12), las salidas 9, 10 y 11 permiten control por ancho de pulso; la salida

13 es diferente pues tiene conectada una resistencia en serie, lo que

permite conectar un led directamente entre ella y tierra. Finalmente hay

una salida a tierra GND y un pin AREF que permite ser empleado como

referencia para las entradas análogas.

13. Este led indica el estado del pin 13.

14. ICSP (In Circuit Serial Programming): Sirve para programar el

BootLoader del Microcontrolador ATmega y así poder cargar los

programas que creemos en el IDE directamente en el microcontrolador sin

tener que necesitar Programadores externos. En la siguiente Gráfica 15

presenta las características del Arduino UNO

Gráfica 15. Características de Arduino UNO



51

ATMEGA328

La empresa Atmel, desarrolladora del microcontrolador ATMEGA328P/PU define

dicho dispositivo como:

Circuito integrado de alto rendimiento que está basado en el microcontrolador

RISC, con memoria flash programable de 32 KB que tiene la capacidad de lectura

y escritura, memoria EEPROM de 1 KB de, memoria SRAM 2 KB, 23 líneas de

E/S de propósito general, 32 registros de proceso general, tres temporizadores /

contadores flexibles con modo de comparación con PWM, interrupciones internas

y externas, programador de modo USART, una interfaz serial orientada a byte de

2 cables, puerto serial SPI, ADC de 6-canales de 10-bit (canales en TQFP y

QFN/MLF packages), "watchdog timer" programable con oscilador interno, y cinco

modos de ahorro de energía seleccionables por software.

El dispositivo opera entre 1.8 y 5.5 voltios. Por medio de la ejecución de poderosas

instrucciones en un solo ciclo de reloj, el dispositivo alcanza una respuesta de 1

MIPS, balanceando consumo de energía y velocidad de proceso. En la Gráfica 16

se presenta los pines del microcontrolador y su definición básica. No se ahonda

en la función de cada uno de ellos por estar fuera del alcance del presente

documento.

Gráfica 16. Pines del ATMEGA328

Elaboración: Atmel


52

Sensor MQ-135

El sensor MQ-135 se utiliza en equipos de control de calidad del aire, capaz de

detectar gases como NH3 (Amoniaco), NOx (Óxido de Nitrógeno), alcohol,

benceno, humo, CO2 (Dióxido de carbono). Tiene la sensibilidad ajustable para

tener una lectura adecuada al sistema en particular. El sensor tiene un tamaño

pequeño y es muy práctico y sencillo de utilizar. El módulo tiene una salida digital

a través de un comparador con umbral ajustable y una salida analógica que la

puedes medir con cualquier microcontrolador o tarjeta de desarrollo con ADC.

Adicionalmente, para el funcionamiento del dispositivo, tiene un pin de

alimentación de energía y uno para la conexión a tierra. En la Gráfica 17 se

presenta las dimensiones y componentes del sensor.

Gráfica 17. Módulo MQ-135

Elaboración: Arduino


Sensor MQ-7

El sensor MQ-7 se utiliza en equipos de control de calidad del aire, capaz de

detectar la presencia de monóxido de carbono en el ambiente. Al igual que los

demás sensores de la familia MQ es de pequeño tamaño, muy práctico y sencillo

de utilizar. El módulo tiene una salida digital a través de un comparador con umbral

ajustable y una salida analógica que la puedes medir con cualquier

microcontrolador o tarjeta de desarrollo con ADC. Adicionalmente, para el

53

funcionamiento del dispositivo, tiene un pin de alimentación de energía y uno para

la conexión a tierra. En la siguiente Gráfica 18 se presenta las dimensiones y

componentes del sensor.

Gráfica 18. Módulo MQ-7

Elaboración: Atmel


Gps GY-GPS6MV2

El módulo GPS permite obtener la posición geográfica donde se encuentra el

dispositivo que, en su modelo GY-GPS6MV2, viene con un módulo de serie U-

Blox NEO 6M equipado en el PCB, una memoria EEPROM con configuración de

fábrica, una pila de botón para mantener los datos de configuración en la memoria

EEPROM, un indicador LED y una antena cerámica.

También posee los pines o conectores Vcc, Rx, Tx y Gnd por el que se puede

conectar a algún microcontrolador mediante una interfaz serial. Se recomienda

que, para obtener una lectura correcta, se realice las pruebas en lugares abiertos

o cerca de ventanas para que pueda obtener los datos de los satélites que

corresponden.

En la siguiente Gráfica 19 presenta la parte frontal del Módulo GPS GY-GPS6MV2:

54

Gráfica 19. GPS GY-GPS6MV2

Elaboración: Atmel


Módulo Relay 2PH63091A

El módulo relé es un interruptor operado eléctricamente que le permite encender

o apagar un circuito usando voltaje y / o corriente mucho más alto de lo que un

microcontrolador podría manejar. No hay conexión entre el circuito de bajo voltaje

operado por el microcontrolador y el circuito de alta potencia. El relé protege cada

circuito uno del otro. Cada canal en el módulo tiene tres conexiones llamadas NC,

COM y NO. Dependiendo del modo de activación de la señal de entrada, la tapa

del puente se puede colocar en alto. En la siguiente Gráfico 20 presenta la

estructura del relay:

Gráfica 20. Estructura del relay



55

IDE DE PROGRAMACIÓN ARDUINO

Para generar el software a través del cual se realicen las instrucciones necesarias

para obtener los resultados planificados, se utilizó el sistema denominado “Android

1.8.9”, el cual fue descargado directamente de la página oficial de Arduino sin

tener que cancelar ninguna licencia por el uso del mencionado sistema. En la

siguiente gráfica 21 presenta la pantalla de inicio de Arduino:

Gráfica 21. Pantalla de inicio de Arduino



Instalación de Arduino

Una vez que se ha descargado el sistema de la web oficial de Arduino se procede

con la instalación de este en el computador donde se va a desarrollar el código

fuente de la propuesta. Antes de iniciar a desarrollar el sistema se debe configurar

el tipo de placa que se va a utilizar. Dependiendo de la placa que se va a

programar se debe agregar las librerías de software necesarias para utilizar los

componentes correspondientes.

56

NODE MCU - ESP32

La tarjeta Node MCU ESP32 es una placa de desarrollo que permite realizar

proyectos de manera muy rápida que ofrece conectividad a través de wifi y

bluetooth ya que posee un potente procesador de doble núcleo Tensilica Xtensa

LX6. En la siguiente Gráfica 22 presenta el NodoMcu ESP32.

Gráfica 22. NodeMcu ESP32



Según la página oficial de la empresa desarrolladora de la placa, algunas de las

características técnicas de la placa son:

Voltaje de Alimentación (USB): 5V DC

Voltaje de Entradas/Salidas: 3.3V DC

SoC: ESP32

CPU principal: Tensilica Xtensa 32-bit LX6

57

Frecuencia de Reloj: hasta 240Mhz

Desempeño: Hasta 600 DMIPS

Procesador secundario: Permite hacer operaciones básicas en modo de

ultra bajo consumo

Wifi: 802.11 b/g/n/e/i (802.11n @ 2.4 GHz hasta 150 Mbit/s)

Bluetooth: v4.2 BR/EDR and Bluetooth Low Energy (BLE)

Xtensa® Dual-Core 32-bit LX6 microprocessors, up to 600 DMIPS

Memoria:

448 KByte ROM.

520 KByte SRAM

16 KByte SRAM in RTC

QSPI Flash/SRAM, 4 Mbytes

Pines Digitales GPIO: 24 (Algunos pines solo como entrada)

Conversor Analógico Digital: Dos ADC de 12bits tipo SAR, soporta

mediciones en hasta 18 canales, algunos pines soportan un amplificador

con ganancia programable

UART: 2

Chip USB-Serial: CP2102

Antena en PCB

Seguridad:

o Estándares IEEE 802.11 incluyendo WFA, WPA/WPA2 and WAPI

o 1024-bit OTP, up to 768-bit for customers

o Aceleración criptográfica por hardware: AES, HASH (SHA-2),

RSA, ECC, RNG

58

La tarjeta NodeMCU está diseñada especialmente para trabajar en un protoboard,

posee un regulador de voltaje en placa que le permite alimentarse directamente

del puerto USB, además que los pines de entradas/salidas trabajan a 3.3V y el

chip CP2102 se encarga de la comunicación USB-Serial. Actualmente cuenta con

gran variedad de software, lenguajes de programación, frameworks, librerias,

códigos, y otros recursos. Los más comunes a elegir son: Esp-idf (Espressif IoT

Development Framework) desarrollado por el fabricante del chip, Arduino (en

lenguaje C++), Simba Embedded Programming Platform (en lenguaje Python),

RTOS's (como Zephyr Project, Mongoose OS, NuttX RTOS), MicroPython, LUA,

Javascript (Espruino, Duktape, Mongoose JS), Basic (NayLamp, 2019).

Para utilizar la placa ESP32 se debe instalar los componentes y librerías en el

entorno de desarrollo de Arduino. Inicialmente se debe instalar en la máquina de

desarrollo el lenguaje de programación Python 2.7 para Windows.

Adicionalmente, se debe descargar el código emulador de Arduino para el ESP32

para lo cual se debe utilizar el entorno gráfico de GIT, que es es un software de

control de versiones diseñado por Linus Torvalds.

En la siguiente Gráfica 23 presenta el Sistema de control de versiones:

Gráfica 23. Sistema de control de versiones



https://www.prometec.net/micropython-nodemcu/

59

Posteriormente a la instalación, la nueva tarjeta de desarrollo estará disponible en

el IDE de Arduino para poder utilizarla en el desarrollo de la aplicación planteada.

En el siguiente Gráfico 24 presenta la compatibilidad de la placa ESP32 con el IDE

de Arduino:

Gráfica 24. Administración de placa ESP32



60

Una vez instalado el software necesario, se realizó la conexión de los

componentes de hardware a la mencionada placa, con la observación de que este

elemento soporta mayor cantidad de entradas analógicas en su configuración y,

además, establece la comunicación inalámbrica a través de Wifi, lo cual le da

mayor ventaja sobre sus predecesoras. Se debe considerar que los pines de

entrada – salida trabajan a un voltaje de 3.3 V por lo cual se debe establecer

medidas de protección para no superar dicho voltaje.

En la siguiente Gráfica 25 presenta la disposición de los pines de la placa:

Gráfica 25. Disposición de pines en placa ESP32



El diseño final de la propuesta de titulación se presenta en el diseño de la

siguiente Gráfica 26:

61

Gráfica 26. Diseño de propuesta con placa ESP32

X

5V



62

ALGORITMO:

Gráfica 27. Diagrama de flujo de datos

Inicializar variables I/O

Obtener lectura sensor MQ135

¿Lectura sobrepasa límite

configurado?

Iniciar Conexión WiFi

Enciende dispositivo de mitigación

SI

NO

Obtener lectura sensor MQ7

Obtener posición geográfica

NO

¿Ocurrió error?SI

¿Ocurrió error?SI

Transmitir datos

Almacenar datos


Fuente: datos de la investigación

63

La Grafica anterior representa los pasos generales de las acciones que han sido

programados en la placa para obtener, procesar, transmitir y almacenar los datos

obtenidos a través de los sensores y el dispositivo GPS.

ESTRUCTURA DEL SOFTWARE ARDUINO

Un sistema para ejecutarse en la placa Arduino tiene una estructura general que

consta de 3 bloques principalmente:

1. La inclusión de librerías y declaración de variables y constantes

2. La inicialización de las variables y determinación de los pines de la placa

que servirán como entrada o salida de datos.

3. Cuerpo del programa: Porción de código que se ejecutará repetitivamente

mientras el dispositivo cuente con alimentación eléctrica.

En la siguiente Grafica 28 presenta un esquema de bloques acerca de la

estructura de un programa cualquiera desarrollado para ejecutarse en una placa

Arduino.

Gráfica 28. Estructura del programa Arduino



64

XAMPP

Es un paquete de software libre, que consiste principalmente en el sistema de

gestión de bases de datos MySQL, el servidor web Apache y los intérpretes para

lenguajes de script PHP y Perl se ejecuta independientemente del sistema

operativo sobre el cual se instale.

Es uno de los softwares libres más populares del mundo, por cuanto es utilizado

por muchos sistemas web, ya que integra una base de datos MySql, el servidor

web Apache y los intérpretes para lenguajes de script: PHP y Perl.

En la siguiente Grafica 29 presenta el logo de Xampp

Gráfica 29. Logotipo de Xampp



Instalación De Xampp

Para instalar la última versión de la plataforma se debe descargar del sitio oficial

de la plataforma donde se podrá seleccionar el sistema operativo en la cual se va

a instalar.

Para el desarrollo del proyecto se descargó e instaló la versión 7.1.30 para

Windows, tal como se muestra en el siguiente Grafico 30:

65

Gráfica 30. Versiones de Xampp para Windows



La instalación de Xampp en la plataforma Windows sigue el mismo formato que

cualquier otro sistema y es muy intuitivo en el transcurso de los pasos que se debe

seguir para la mencionada instalación. Los pasos básicos que se debe realizar

constan en la siguiente Grafica 31:

Gráfica 31. Versiones de Xampp para Windows



En la siguiente Grafica 32 seleccionamos los componentes de software que se

van a instalar en el computador.

66

Gráfica 32. Componentes a instalar



Posteriormente, se debe seleccionar la ruta donde se almacenará todos los

archivos de la plataforma. Habitualmente, por defecto, el sistema se instala en la

carpeta Xampp dentro del disco C, como lo muestra en el siguiente Grafico 33:

Gráfica 33. Ruta de almacenamiento



67

Finalmente, una vez que el instalador ha culminado el proceso se inicia la interfaz

gráfica donde se presenta los servicios instalados y los botones para iniciar y

detener dichos procesos, tal como lo muestra en el siguiente Grafico 34:

Gráfica 34. Panel de control de XAMPP



BASE DE DATOS PARA LA INFORMACIÓN

Se desarrolló una base de datos en el servidor MySql con la finalidad de almacenar

la información generada por el dispositivo para su posterior consulta a través del

sitio web desarrollado. El sitio web permitirá el acceso a la información estadística

a través de la asignación de un usuario y contraseña correspondiente.

Dependiendo de las políticas de la institución que implemente el proyecto, se

puede disponer de la consulta en el sitio web de manera libre, sin tener que asignar

usuarios y contraseñas a los visitantes del sitio

El siguiente modelo corresponde a la estructura de la base de datos creada que

se presenta en las siguiente Grafica 35 y Grafica 36.

68

Gráfica 35. Modelo de base de datos



En la Gráfica 36 se muestra la base de datos y sus campos incluidos los datos:

Gráfica 36. Datos almacenados



69

SERVIDOR WEB

Se ha desarrollado un servidor web al cual que tiene como objetivo recibir los datos

que son enviados desde la placa programable y proceder con su almacenamiento

en la base de datos. El servidor está desarrollado en lenguaje de programación

PHP por ser de fácil uso y la gran cantidad de información disponible en la red por

la comunidad de desarrolladores por ser uno de los líderes en cuanto a software

libre se refiere.

VISOR DE INFORMACIÓN

Para la presentación de los datos obtenidos a través de los sensores y

almacenados en la base de datos, se ha desarrollado una plataforma web que

permite mostrar a través de gráficos estadísticos la evolución de los valores

obtenidos en el estudio. este módulo se ha desarrollado a través de herramientas

de gráficos en PHP para presentar de mejor manera la información al usuario.

A continuación, se describen los elementos que componen el sistema web

desarrollado como parte de la investigación. La aplicación web presenta una

interfaz para que el usuario pueda iniciar sesión en la aplicación. La persona

autorizada deberá ingresar su usuario y contraseña correspondiente.

En la siguiente Gráfica 37 presenta la interfaz de inicio de sesión:

Gráfica 37. Inicio de sesión



70

Una vez que el usuario inicia sesión correctamente, la aplicación presenta la

página principal, tal como se muestra a continuación en la siguiente Gráfica 38.

Gráfica 38. Pantalla principal



Una vez que el usuario pueda visualizar la pantalla principal, en la parte lateral

izquierda se presentan las opciones del sistema, agrupadas en dos módulos, de

acceso y reportes, tal como se muestra en la siguiente Gráfica 39:

Gráfica 39. Pantalla principal



71

Cuando se seleccione la opción “usuarios” del módulo accesos, se presentará el

listado de usuarios registrados actualmente y, además, permitirá registrar más

usuarios para que puedan tener acceso al sistema.

En la siguiente Gráfica 40 presenta la administración de usuarios:

Gráfica 40. Administración de usuarios



REPORTES

Se han desarrollado cuatro reportes completamente visuales que presentan la

información recopilada por los sensores y almacenadas en la base de datos del

sistema, con la finalidad que los usuarios puedan ver la evolución por cada uno

de los gases cuyas medidas se obtuvieron.

Los resultados del Dióxido de carbono se los visualiza en la Gráfica 41:

72

Gráfica 41. Reporte de CO2



Los resultados del monóxido de carbono se los visualiza en la Gráfica 42:

Gráfica 42. Reporte de CO



73

Resultados promedio del día se muestra en la Gráfica 43:

Gráfica 43. Promedio diario de CO2



A través de las Gráficas mostradas se puede verificar la evolución de la presencia

de los gases medidos y los usuarios podrán tomar las decisiones que se considere

pertinentes.

ENTREGABLES DEL PROYECTO

Para considerar que el proyecto de titulación se encuentra completamente

terminado, se debe presentar los siguientes productos.

Informe de proyecto (Capítulos)

Sensor de captación de gases (monóxido de carbono y calidad del aire) en

base al dispositivo ESP32 en funcionamiento.

Sistema de captura, transmisión y almacenamiento de información

ambiental.

Interfaz de visualización de información ambiental recopilada.

CRITERIOS DE VALIDACIÓN DE LA PROPUESTA

Para validar que el sistema construido cumple con las características planteadas

al inicio del proceso se verificó, a través de la metodología de prueba denominada

caja negra, que la siguiente funcionalidad mínima se cumpla:

74

a) Que los sensores de calidad del aire y de monóxido de carbono obtengan

la información del ambiente.

b) Que al momento en que el sensor de calidad de aire obtenga valores por

encima del valor referencial configurado en el sistema, se encienda un

dispositivo eléctrico como medida de contingencia y simular acciones

concretas ante lecturas por encima del valor máximo.

c) Que la placa ESP32 transmita a través de WiFi los datos obtenidos por los

sensores hacia el servidor web de aplicaciones.

d) Que el servidor de aplicaciones envíe al servidor de base de datos la

información proporcionada por la placa ESP32.

e) Que se almacene correctamente en la base de datos la información

receptada.

PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS

Técnicas para el Procesamiento y Análisis de Datos

Para la obtención de los datos ambientales se realizaron una serie de pruebas con

el dispositivo en funcionamiento en diferentes sectores de la ciudad; en el cerro

de Mapasingue, la carrera de Ingeniería en Networking y telecomunicaciones, y a

las afueras del Municipio de Guayaquil, a través de lo cual se logró registrar las

lecturas de la presencia de monóxido de carbono y dióxido de carbono en el

ambiente, después de lo cual se presenta los siguientes resultados en la Gráfica

44:

75

Gráfica 44. Resultados de las mediciones



Como se puede observar, la gráfica presenta los valores de los datos obtenidos

durante el proceso de pruebas y, se puede identificar que existen picos en las

mediciones, en la cual se realizó la recepción de datos ambientales en los lugares

mencionados con anterioridad.

La presencia de mayores niveles de CO2 en el ambiente se debe a la emisión de

gases de los vehículos que transitan por el lugar que emanan contaminantes al

ambiente, que son detectados por los sensores.

Adicionalmente, se presentan las lecturas obtenidas que corresponden a la

medida de monóxido de carbono en PPM (partes por millón) durante el proceso

de investigación, el cual lo presenta la siguiente Gráfica 45:

76

Gráfica 45. Resultados de las mediciones



Como se puede apreciar, durante la medición realizada; en el cerro de

Mapasingue, la carrera de Ingeniería en Networking y telecomunicaciones, y a las

afueras del Municipio de Guayaquil se presenta picos de valores altos en la

medición de monóxido de carbono durante dicha prueba. Los valores de monóxido

de carbono varían, de acuerdo a la cantidad de automóviles y otros elementos que

libera dicho gas en el aire. Además, como parte del proceso de análisis, se ha

desarrollado dos reportes adicionales que presentan a los usuarios registrados el

valor promedio captado de manera diaria en el lugar de concentración.

La siguiente Gráfica 46 y Gráfica 47 presentan los resultados mencionados:

Gráfica 46. Promedio por día – CO2

77



Gráfica 47. Promedio por día – CO



Los niveles de dióxido y monóxido de carbono presentes en el ambiente durante

el proceso de recopilación de información, se encuentra dentro de los niveles

aceptables que presentan las páginas oficiales que llevan la estadística de los

gases contaminantes presentes en la atmosfera a nivel mundial.

Es así que el Ministerio de trabajo y asuntos sociales de España en su estudio

(NTP 549: El dióxido de carbono en la evaluación de la calidad del aire) menciona

que el dióxido de carbono se encuentra habitualmente a niveles entre 300 y 400

ppm, pudiendo alcanzar en zonas urbanas valores de hasta 550 ppm. Sin

embargo, según el estudio, en ambientes cerrados no industriales pueden

alcanzar valores entre 2000 y 3000 ppm.

Así también, la página CO2.earth que contiene datos estadísticos de la presencia

de CO2 a nivel mundial, menciona que la presencia de este gas en la atmosfera

es, aproximadamente de 411.77 ppm. Se debe considerar, adicionalmente que,

78

con el transcurso del funcionamiento de los sensores, estos obtendrán datos más

precisos.

En la siguiente Gráfica 48, se presenta la página web que se utilizó como

referencia para el análisis de los resultados obtenidos:

Gráfica 48. Promedio de CO2 a nivel mundial



INTERFAZ WEB

Para la presentación de los datos obtenidos a través de los sensores y placa

programable, se desarrolló un pequeño sistema web que tiene como finalidad

proporcionar el acceso a los usuarios autorizados y mostrar los resultados

obtenidos.

Esta aplicación garantiza el acceso adecuado a la información y debe cumplir con

las siguientes características que se detallas en el Cuadro 12:

Cuadro 12. Resultados de las pruebas de caja negra

TRANSACCIÓN PRUEBA RESULTADO

79

Inicio de Sesión Ingreso al sistema a través del ingreso de usuario y contraseña asignado. Se verifica que se validen los datos con los registrados en la base de datos

100%

Creación de usuarios

Se verifica que la información de los nuevos usuarios se realice de manera exitosa.

100%

Generación de reporte de medición de CO2

Se genera un gráfico que muestra las mediciones de CO2 obtenidas

100%

Generación de reporte de medición de CO

Se genera un gráfico que muestra las mediciones de CO obtenidas

100%

Generación de reporte de promedio de CO2

Se genera un gráfico que muestra los promedios diarios de las mediciones de CO2 obtenidas

100%

Generación de reporte de promedio de CO

Se genera un gráfico que muestra los promedios diarios de las mediciones de CO obtenidas

100%



Adicionalmente a lo anterior, durante el proceso de investigación se realizó una

encuesta a personas elegidas al azar en el centro de Guayaquil, en la cual se le

presentó un formulario de preguntas para conocer sus opiniones acerca del tema

de titulación propuesto.

A continuación, se presentan los resultados de dicha encuesta.

Pregunta 1: ¿Considera usted que la contaminación del aire en el cantón

Guayaquil ha llegado a niveles alarmantes?

Cuadro 13. Resultados de la pregunta 1

fi Fi Ni Ni

Totalmente de acuerdo 12 12 19% 19%

80

De acuerdo 18 30 28% 47%

No opine 3 33 5% 52%

En desacuerdo 15 48 23% 75%

Total Desacuerdo 16 64 25% 100%

TOTAL 64 1



En el siguiente cuadro se muestra el gráfico estadístico de los resultados en

cuanto a la pregunta 1:




El resultado de esta interrogante nos indica que no existe una completa mayoría

de encuestados que opinen que la contaminación en la ciudad de Guayaquil ya

que, a pesar de que un 47% de los encuestados lo expresa de esa forma, una

mayoritaria cantidad de personas considera que en la ciudad aún no se llega a los

mencionados niveles de contaminación.

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

Totalmentede acuerdo

De acuerdo No opina Endesacuerdo

TotalDesacuerdo

19%

28%

5%

23% 25%

Series1 Series2 Series3

81

Esto se puede considerar como una señal de que aún no existe la percepción por

parte de la ciudadanía sobre una contaminación mayor en la ciudad.

Pregunta 2: Tienes usted conocimiento sobre si en la ciudad de Guayaquil exista

algún mecanismo de captación de datos medio ambientales que permitan conocer

la calidad del aire


Fi Fi Ni Ni


De acuerdo 3 8 5% 13%

No opina 1 9 2% 14%



TOTAL 64 1






82



Una gran mayoría de encuestados, en un 86% de los participantes, mencionan no

conocer acerca de la existencia en la ciudad de dispositivos o sistemas de

medición de calidad del aire o los mecanismos que utilizan las autoridades de la

ciudad para mantener los niveles de contaminación en niveles que no sean

considerados como peligrosos para la ciudadanía.

Pregunta 3: Considera usted que es importante conocer los niveles de

contaminación por monóxido y dióxido de carbono que tiene la ciudad.


Fi Fi Ni Ni


De acuerdo 17 36 27% 17%

No opine 8 19 13% 30%


8% 5% 2%

39%47%


83


TOTAL 64 100%








6%

11%13%

27%

44%


84

La gran mayoría de encuestados resaltan la importancia de contar en la ciudad de

Guayaquil con sistemas que permitan conocer acerca de los niveles de

contaminación del aire en los diferentes sectores de la ciudad ya que aquello

permitirá monitorear constantemente la calidad del aire y, en caso de ser

necesario, que las autoridades tomen las medidas necesarias.

Pregunta 4: Considera usted que el conocimiento de los niveles de contaminación

en el cantón permitirá a los ciudadanos a tomar medidas de mitigación adecuadas.


Fi Fi ni Ni


De acuerdo 16 43 25% 67%

No opine 5 48 8% 75%



TOTAL 64 100%






85



La gran mayoría de los encuestados refiere que en el caso de que el conocimiento

de los niveles de contaminación en la ciudad puede ayudar a la ciudadanía a tomar

diversas medidas de mitigación de los riesgos de la contaminación que pudiera

estarse presentando en el cantón.

Pregunta 5: ¿Cree usted que conocer los niveles de contaminación por monóxido

y dióxido de carbono beneficiará a los administradores de la ciudad para tomar

decisiones adecuadas?


fi Fi Ni Ni


De acuerdo 19 51 30% 80%

No opina 5 56 8% 88%


0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45



TotalDesacuerdo

42%

25%

8%11%

14%

86


TOTAL 64 100%








0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5



TotalDesacuerdo

50%

30%

8% 8%5%

87

El 80% de las personas encuestadas mencionaron que las autoridades de la

ciudad podrán tomar decisiones acertadas una vez que tengan el conocimiento

acerca de los niveles de presencia de contaminantes en el aire, por lo cual el

sistema presentado en la propuesta de titulación sería de gran ayuda para la

ciudad.

Pregunta 6: Si existiera una herramienta web para que usted conozca los

resultados de las mediciones del nivel de contaminación en Guayaquil, utilizaría

dicho servicio.


fi Fi ni Ni


De acuerdo 28 57 44% 89%

No opina 2 59 3% 92%



TOTAL 64 100%






88



En un total de 89% de los encuestados refieren que estarían de acuerdo en utilizar

una herramienta web que les permita conocer acerca de los niveles de

contaminación detectadas en la ciudad de Guayaquil. Esto permite identificar la

importancia que este tema tiene para los habitantes del cantón y que el sistema

tendría un respaldo mayoritario

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

Totalmente deacuerdo

De acuerdo No opina En desacuerdo TotalDesacuerdo

45%44%

3%5%

3%

89

CAPÍTULO IV

Una vez que se ha finalizado el desarrollo del sistema y con el objetivo de

determinar que el funcionamiento se encuentra acorde a las necesidades

planteadas al inicio de la investigación, se han realizado una serie de pruebas de

cada uno de los componentes.

En el siguiente Cuadro 25 se definen cinco aspectos fundamentales para la

aceptación del producto:

Cuadro 25. Criterios de aceptación del producto

ASPECTO CRITERIO

Funcionalidad Se evalúa que el sistema desarrollado, tanto en la parte de Hardware como de software cumpla con las funcionalidades determinadas en los alcances del proyecto.

Usabilidad El sistema de recolección de datos y la interfaz web para la visualización de reportes permiten una interacción intuitiva.

Eficiencia El sistema realiza la recolección de datos de calidad del aire de manera eficiente, sin consumir grandes cantidades de recursos informáticos ni económicos.

Facilidad de Mantenimiento

El sistema se encuentra estructurado de manera ordenada y los cambios propuestos en el futuro pueden ser desarrollados sin mayor impacto.

Confiabilidad El sistema almacena la información de manera adecuada.



INFORME DE ACEPTACIÓN Y APROBACIÓN PARA PRODUCTOS

Cuadro 26. Criterios de aceptación - Funcionalidad

FUNCIONALIDAD CRITERIO

Adecuación Las funciones desarrolladas en el sistema de recopilación, transmisión y almacenamiento de datos de calidad del

90

aire cumplen con las características definidas en el alcance del proyecto.

Seguridad El acceso al sistema web se encuentra acorde con el inicio de sesión de cada uno de los usuarios que se requiera crear en la aplicación.

Exactitud La información registrada en el sistema mantiene la exactitud con la cual fue registrada.

Conformidad Se presenta la información que fue obtenida por los sensores de calidad de aire y monóxido de carbono en el campo de pruebas.



Cuadro 27. Criterios de aceptación - usabilidad

USABILIDAD CRITERIO

Aprendizaje El sistema desarrollado es de fácil aprendizaje por parte de los usuarios y muy sencillo de utilizar.

Entendimiento Los componentes utilizados en el hardware, así como las funciones del software son de fácil entendimiento de cualquier usuario con un nivel adecuado de conocimientos en informática.

Atracción La interfaz de usuario que fue desarrollada utilizando gráficos estadísticos, ayuda a mantener la atención del usuario.

Operatividad Las operaciones del sistema de recopilación y administración de la información medio ambiental se realizan de manera correcta.



91

Cuadro 28. Criterios de aceptación – eficiencia

EFICIENCIA CRITERIO

Tiempo El sistema de recopilación de información cumple con los tiempos establecidos en la programación correspondiente.

Recursos El sistema de sensores no consume mayores recursos tecnológicos y, además, el sistema web se puede alojar en algún servidor de aplicaciones sin consumir recursos informáticos exagerados.



Cuadro 29. Criterios de aceptación – facilidad de mantenimiento

FACILIDAD DE MANTENIMIENTO

CRITERIO

Estabilidad El sistema web desarrollado cumple las funcionalidades establecidas durante la investigación y los resultados presentados están acorde a su registro.

Facilidad de Cambios El cambio de componentes o aumento en la funcionalidad del sistema se puede realizar de manera rápida.

Facilidad de Pruebas Los usuarios del sistema pueden comprobar de manera ágil la funcionalidad del software y hardware a través del análisis de la información recopilada.



92

Cuadro 30. Criterios de aceptación – confiabilidad

CONFIABILIDAD CRITERIO

Tolerancia a Errores El sistema programado en la placa ESP32 realiza los reintentos correspondientes en el caso de que se presenten errores en la obtención de datos o transmisión de estos durante un tiempo prudencial, antes de seguir obteniendo valores.

Madurez Se realizaron pruebas durante el desarrollo de la investigación, lo que permite garantizar que se han corregido todos los posibles errores que pudiera tener el sistema.

Facilidad de Recuperación

En caso de un fallo, el tiempo de recuperación del hardware es corto.



Teniendo en consideración la información presentada en los cuadros anteriores,

se realizó la validación de cada uno de los componentes del sistema, poniendo el

mismo en funcionamiento y validando que los resultados almacenados se

encuentren acorde con los datos captados por los sensores. De esto se deriva el

siguiente cuadro que contiene el informe del aseguramiento de la calidad del

producto desarrollado.

INFORME DE ASEGURAMIENTO DE LA CALIDAD PARA PRODUCTOS.

Cuadro 31.Verificación del sistema – Módulo Acceso

93

N° Funcionalidad Resultado

1 Presentar una lista de los usuarios del sistema.

Se listan los usuarios adecuadamente.

2 Registrar un nuevo usuario Se registra un nuevo usuario del sistema.

3 Editar usuario registrado. Permite editar los datos que se ingresó previamente del usuario.

4 Agregar imagen de usuario Permite agregar una imagen de un usuario del sistema.

5 Modificar la imagen del usuario.

Permite modificar la imagen cargada en el sistema.

6 Iniciar sesión Permite al usuario registrado previamente iniciar la sesión de acuerdo con su perfil asignado.



94

Cuadro 32. Verificación del sistema – Recopilación de información

N° Funcionalidad Resultado

1 Recopilación de valor numérico correspondiente a la calidad del aire y conversión a PPM de CO2, acorde a los niveles de exposición

La medición de calidad del aire, a través del sensor MQ135 se realiza de manera correcta y se transforma a PPM.

2 Recopilación de valor numérico correspondiente a la presencia de monóxido de carbono y conversión a PPM de CO, acorde a los niveles de exposición

La medición de calidad del aire, a través del sensor MQ7 se realiza de manera correcta y se transforma a PPM.

3 Transmisión de información recopilada a través de módulo WiFi.

La placa programable envía los datos recopilados a través del módulo Wifi.

4 Recepción de información en el servidor de aplicaciones y almacenamiento en la base de datos.

El servidor de aplicaciones recepta la información enviada por la placa programable y la almacena en la base de datos del sistema.

5 Presentación de informe de evolución la presencia de CO2 en el ambiente

El sistema web presenta la gráfica de evolución de las mediciones de CO2 almacenadas.

6 Presentación de informe de evolución la presencia de CO en el ambiente

El sistema web presenta la gráfica de evolución de las mediciones de CO almacenadas en la base de datos.

7 Presentación de informe de promedios diarios acerca de la presencia de CO2 en el ambiente

El sistema web presenta la gráfica de promedios diarios de las mediciones de CO2 almacenadas.

8 Presentación de informe de evolución la presencia de CO en el ambiente

El sistema web presenta la gráfica de promedios diarios de las mediciones de CO almacenadas.



95

CONCLUSIONES

Al finalizar el proyecto de titulación se puede concluir que:

Se determinó que la presencia de Monóxido y Dióxido de carbono en el

ambiente es perjudicial para la salud de las personas según indica la

Organización Mundial de la Salud por lo cual, se realizó la toma de

muestras de la presencia de dichos gases en el ambiente en los siguientes

lugares: en el cerro de Mapasingue, la carrera de Ingeniería en Networking

y telecomunicaciones, y a las afueras del Municipio de Guayaquil

obteniendo los valores considerados normales, altos o peligrosos de

exposición.

Se realizó el diseño de hardware utilizando la placa programable ESP32 y

se desarrolló el código fuente necesario que permite obtener la medición

de “calidad del aire” y “monóxido de carbono” en el ambiente, convertirlos

a unidades de partes por millón (PPM) y almacenarlos en la base de datos,

en donde permite la conexión con el servidor web instalados en una

máquina física.

Se desarrolló una interfaz web amigable que permite visualizar de manera

gráfica la evolución de las mediciones de CO y CO2 captadas a través del

sistema y que los resultados puedan observarse en tiempo real.

La propuesta para desarrollar un sistema de captación de parámetros

ambientales a través de sensores y placas programables de hardware y

software libre de bajo costo es una alternativa viable para la ciudad de

Guayaquil, ya que permitirá mantener actualizados los datos estadísticos

acerca de la presencia de los diferentes gases contaminantes en los

diferentes sectores de la ciudad o en los lugares donde se lo requiera

Según las muestras tomadas en los lugares mencionados en la primera

conclusión se observan niveles de Dióxido de carbono de entre 400 – 550

ppm y Monóxido de carbono de entre 20 - 30 ppm respectivamente de

concentración en el aire, tomando en cuenta las tablas de niveles

96

permisivos de estos gases, permanecer más de 8 horas diarias podría

tener consecuencias a largo plazo en la salud de las personas. En el anexo

7 podemos observar una tabla del promedio diario y los lugares en donde

se tomaron las muestras.

97

RECOMENDACIONES

Una vez concluida la investigación se presentan las siguientes recomendaciones:

Realizar más estudios acerca de las diferentes placas programables

que existe en el mercado y módulos adicionales con la finalidad de

descubrir nuevas aplicaciones que aporten significativamente en el

desarrollo de la comunidad.

Antes de utilizar los elementos electrónicos descritos, deberá realizar

la investigación en cuanto a los niveles de alimentación eléctrica para

evitar el daño de los dispositivos utilizados.

Presentar a las autoridades competentes la aplicación propuesta con

la finalidad de evaluar la posibilidad de desarrollarlo para la ciudad.

Agregar otros tipos de sensores a la propuesta que permitan captar

una mayor cantidad de gases y tener una cantidad de información

mayor para la mejor toma de decisiones.

Es recomendable que los sensores tengan un precalentamiento de 24

a 48 horas dependiendo del sensor que se utilice para que cualquier

tipo de humedad e impurezas desaparezcan y nos proporcione datos

fiables.

98

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

AEMET. (2018). Agencia Estatal de Meteorología. Obtenido de

https://meteoglosario.aemet.es/es/termino/381_pm10

Aguiñaga, M. (2011). Norma de Calidad de Aire. Obtenido de Norma de Calidad

de Aire: http://extwprlegs1.fao.org/docs/pdf/ecu112183.pdf

Alcántara, D. A. (2014). Topografia y sus aplicaciones. Mexico: Continental .

Alegsa, L. (23 de junio de 2016). Alegsa.com.ar. Obtenido de

http://www.alegsa.com.ar/Dic/gui.php

Anamika, S., Harshila, J., & Jagtap, D. (s.f.). System Engineering to deploy

Albatross like Envirobat. Obtenido de

https://www.irjet.net/archives/V3/i3/IRJET-V3I3232.pdf

Arduino. (01 de 07 de 2019). Arduino. Obtenido de https://www.arduino.cc

Arias, Á. (2014). Base de datos con MySQL.

Arias, M. Á. (2017). Aprende Programación Web con PHP y MySQL. IT Campus

Academy.

Artero, Ó. T. (s.f.). Arduino Curso Práctico de Formación. México: Alfaomega.

Berenguer, J., & Bernal, F. (s.f.). NTP 549: El dióxido de carbono en la

evaluación de la calidad del aire. Ministerio de trabajo y asuntos sociales

de España.

Castañeda, L. F. (2016). Sistema de monitoreo de temperatura, humedad y gas

para generar alertasde un ambiente no adecuadoen los jardines

infantiles. Bogota - Colombia.

Castiblanco, C., & Cañon, N. (2019). Prototipo de bajo costo para monitoreo de

calidad del aire e ambientes interiores. Germina, 3.

CEMCAQ. (2019). Centro de Monitoreo de calidad del Aire del Estado de

Querétaro. Obtenido de http://www.cemcaq.mx/contaminacion/bioxido-de-

carbono-co2

Cevallos, O. (2013). Implementación de sistema de monitoreo de gases

contaminantes que afectan a la ciudad de Esmeraldas. Esmeraldas -

Ecuador.

Chiarena, M. (2017). Electrónica. Obtenido de Electrónica:

https://sites.google.com/site/electronica4bys/componentes-electronicos-

basicos

99

Cobo, Á., Gómez, P., Péres, D., & Rocha, R. (2005). PHP y MYSQL Tecnologías

para el desarrollo de aplicaciones web. España.

Coral Quinto, M. (2018). Diseño e implementación de una base de datos

mediante el usode Web Services con integración de unityed para apoyo

de aplicaciones lúdicas en la materia de fundamentos de programación.

Obtenido de

http://repositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/36403/1/TESIS%20-

%20DISE%c3%91O%20E%20IMPLEMENTACI%c3%93N%20DE%20BA

SE%20DE%20DATOS%20MEDIANTE%20EL%20USO%20DE%20WEB

%20SERVICES%20CON%20INTEGRACI%c3%93N%20DE%20UNITY3

D%20PARA%20APOYO%20DE~1.pdf

Díaz, V. (2015). Indice quiteño de la calidad del aireen Quito. Quito - Ecuador.

Dra. Isabel Amable Álvarez, L. J. (2017). Influencia de los contaminantes

atmosféricos sobre la salud. Revista Médica Electrónica, 39, 12. Obtenido

de

http://www.revmedicaelectronica.sld.cu/index.php/rme/article/view/2470/3

610

Ecuador, C. d. (2008). Constitución de la Republica del Ecuuador. Obtenido de

Constitución de la Republica del Ecuuador: http://www.lexis.com.ec/wp-

content/uploads/2017/09/LI-CONSTITUCION-DE-LA-REPUBLICA-DEL-

ECUADOR.pdf

Electronics, M. (10 de agosto de 2019). Mouser Electronics. Obtenido de Mouser

Electronics: https://www.mouser.ec/new/espressif/espressif-esp32-soc/

EMOV. (2015). Informe de Calidad del Aire Cuenca. Cuenca.

Empresa Pública de Movilidad, Tránsito y Transporte. (2015). Informe deCalidad

del Aire Cuenca. Cuenca.

Espin, G. (Enero de 2016). Plataforma de sensores móviles, para medir la

contaminación en un entorno urbano. Cataluña.

Expreso. (7 de Julio de 2018). EXPRESO.EC. Guayaquil. Obtenido de

https://www.expreso.ec/guayaquil/calidad-aire-ambiente-municipal-

monitoreo-CE2262712

Geoambiental. (2013). Geoambiental. Obtenido de Geoambiental:

https://www.saludgeoambiental.org/dioxido-carbono-co2

Gutierrez Díaz, A. (2015). Base de Datos. Obtenido de Centro Cultural Itaca SC:

https://www.aiu.edu/cursos/base%20de%20datos/pdf%20leccion%201/le

cci%C3%B3n%201.pdf

100

Hidalgo, S., & Valarezo, C. (2017). Universidad de las Americas. Obtenido de

Universidad de las Americas:

http://dspace.udla.edu.ec/bitstream/33000/8310/1/UDLA-EC-TIRT-2017-

31.pdf

Huércano, F., & Villar, J. (2015). Implementación e integración de elementos

software con tecnologías basadas en componentes. IC Editorial.

Josue, G. M. (2018). PROTOTIPO DE SISTEMA DE MONITOREO DE CO2 EN

EXTERIORES POR MEDIO DE HARDWARE ABIERTO. Guayaquil.

Lanceros-Cuesta, D. G. (2017). Dispositivo electrónico portable para la medición

de la contaminación del aire. Ingenio Magno, 18.

Marciszack, E. C. (2016). Sistema de Monitoreo de la Calidad del Aire Integrado

a loT.

NayLamp, M. (20 de 07 de 2019). NayLand Mechatronics. Obtenido de

https://naylampmechatronics.com/espressif-esp/384-placa-de-desarrollo-

para-esp32-nodemcu-32.html

naylampmechatronics. (25 de julio de 2016). naylampmechatronics. Obtenido de

naylampmechatronics:

https://naylampmechatronics.com/blog/18_Tutorial-M%C3%B3dulo-GPS-

con-Arduino.html

NECA. (2011). Informe de Calidad del Aire de Quito. Quito.

Ochoa, M. (2014). Repositorio Universidad Politécnica Salesiana. Obtenido de

Repositorio Universidad Politécnica Salesiana:

Https://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/7220

OMS. (2 de Mayo de 2018). Organización Mundial de la Salud. Obtenido de

https://www.who.int/es/news-room/fact-sheets/detail/ambient-(outdoor)-

air-quality-and-health

Paredes, J. (2018). Plataforma Cloud de monitoreo, adquisición, visualización y

predicción de la contaminación del aire basado en modelos de redes

neuronales artificiales. Ambato.

Quishpe, G. (2017). Escuela Polotécnica Nacional. Obtenido de Escuela

Polotécnica Nacional:

https://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/17305/1/CD-7799.pdf

Retana, C. M. (24 de agosto de 2018). GeoSalud. Obtenido de

https://www.geosalud.com/ambiente/benceno.htm

Sarzosa, C. (2015). Implementación de un prototipo para el monitoreo de las

condiciones del. Ambato.

101

Talledo, J. (2015). MF0493_3 - Implantación de aplicaciones web en entornos

internet, intranet y extranet. Ediciones Paraninfo, S.A.

Telecomunicaciones. (2015). Ley Orgánica de Telecomunicaciones.

TELEGRAFO, E. (30 de Mayo de 2016). 36,8 toneladas de CO2 se generan

anualmente en Guayaquil. Guayaquil, Guayas, Ecuador.

Yubal, F. (21 de 07 de 2018). https://www.xataka.com/.

102

ANEXOS

ANEXO 1 - MODELO DE ENTREVISTA

103

ANEXO 2 – MODELO DE ENCUESTA

104

ANEXO 3 – HARDWARE EN FUNCIONAMIENTO

106

ANEXO 4 – TOMA DE MEDICIONES

109

ANEXO 5 – DATASHHEET SENSOR MQ-7

112

ANEXO 6 – DATASHHEET SENSOR MQ-135

114

Anexo 7 - Lugares de toma de muestras de los gases CO2 y CO

Lugar Latitud y Longitud Promedio CO

Promedio CO2

Carrera de Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones

-2.190440, -79.882141

20 ppm 350 ppm

115

Municipio de Guayaquil (al rededor)

2.194847, -79.880429

28 ppm 370 ppm

Cerro de Mapasingue -2.155361 -79.939606

18 ppm 290 ppm

Calles Boyacá y Junín -2.189000, -79.883464

22 ppm 400 ppm

Mapasingue oeste -2.154859, -79.935222

25 ppm 376 ppm

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL -...

Documents

Transcript of UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL -...