diseño de prototipo iot para el ahorro de energía

Diseño de Prototipo IoT para el ahorro de energía eléctrica y agua a partir de la medición de consumos en el hogar.

Jenny Andrea Corredor Torres Darwin Yesid Ortiz Rodríguez

David Julián Zabala Solano Mauro Fernando Diaz Martin

Fundación Universitaria Compensar

Facultad de Ingeniería, Ingeniería de Telecomunicaciones

Bogotá, Colombia

2020

Diseño de Prototipo IoT para el ahorro de energía eléctrica y agua a partir de la medición de consumos en el hogar.

Jenny Andrea Corredor Torres Darwin Yesid Ortiz Rodríguez

David Julián Zabala Solano Mauro Fernando Diaz Martin

Trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar al título de:

Ingenieros de Telecomunicaciones

Director (a):

Ingeniero Jairo Cesar Gómez Acero

Línea de Investigación:

IoT aplicada en la medición de agua y energía

Fundación Universitaria Compensar

Facultad de Ingeniería, Ingeniería de Telecomunicaciones

Bogotá, Colombia

2020

(Dedicatoria o lema)

La vida es un sendero, que a medida que lo recorremos nos

proponemos metas y anhelamos sueños, aunque con

obstáculos y tropiezos seguimos adelante para alcanzar

nuestra paz, felicidad y regocijo. Gracias a las personas

que nos permitieron construir este camino profesional

con su apoyo incondicional y sabios consejos que nos

permiten ser mejores cada día.

Agradecimientos

Agradecimientos a los docentes del grupo de investigación de ingeniería de nuestra

Unicompensar, al profesor Libardo Gómez Diaz como autor de la idea de investigación de

proyecto de grado; al profesor Jairo Cesar Gómez Acero, por su apoyo continúo y sus aportes

en el desarrollo de nuestro proyecto que realmente nos ha aportado significativamente para

tener una visión más amplia para el desarrollo investigativo, a nuestros familiares que nos han

apoyado incondicionalmente en cada paso dado en nuestros estudios profesionales

Resumen y Abstract IX

Resumen En este proyecto se realiza el diseño de un prototipo capaz de medir el caudal de agua y la

energía eléctrica; para su desarrollo se realizaron una serie de investigaciones acerca de

tecnologías IoT capaces de cumplir con las características planteadas, se implementaron

pruebas con diferentes placas, módulos y sensores para poder llegar a un prototipo totalmente

funcional. Dentro del desarrollo y la implementación del prototipo se presentaron algunos

inconvenientes, sin embargo, de esto trata la investigación, que las pruebas nos sirvieran para

poder descartar algunas tecnologías y elementos en la implementación final de nuestro

prototipo. Se utiliza un NodeMCU ESP8266, que integra dentro de su circuito una tarjeta WIFI,

mucho más pequeña, compacta y fácil de programar; ya que tomamos datos sobre las

mediciones realizadas, uno de los grandes retos fue la captura de los datos y poderlos plasmar

en alguna plataforma o aplicativo para su monitoreo; después de realizar pruebas con bases

de datos y aplicaciones en línea, nos decidimos por la plataforma thinger.io la cual es de más

fácil acceso para un usuario final además que su interactiva interfaz gráfica nos facilita poder

ver los datos en tiempo real utilizando diagramas o medidores animados.

Palabras clave: IoT, Arduino, Arduino IDE, Programación, Comunicaciones

inalámbricas, Sistemas Embebidos, NodeMCU, Sensores, Thinger.io, Base de Datos, SQL.

Resumen y Abstract XI

Abstract In this project, we design a prototype capable of measuring the flow of water and electric

current, we do a series of investigations were carried out on IoT technologies capable of

complying with the proposed characteristics, some tests were implemented with different

plates, modules and sensors to Being able to arrive at a fully functional prototype, within the

development and implementation of the prototype there were some drawbacks, however this

is what the research should have, the tests were used to discard some technologies and

elements that would’nt serve us in the final implementation our prototype; Using a NodeMCU

ESP8266, which integrates a WIFI card into its circuit, because it is much smaller, compact and

easy to program. Since we took data on the measurements made, one of the great challenges

was to capture the data and be able to use them into a platform or application for monitoring,

after testing with databases and online applications, we decided use the platform thinger.io

which is easier to access for an end user, its interactive graphical interface makes it easy for

us to see the data in real time using diagrams or animated meters.

Keywords: IoT, Arduino, Arduino IDE, Programming, Wireless Communications,

Embedded Systems, NodeMCU, Sensors, Thinger.io, Database, SQL.

Contenido XIII

Contenido PÁG.

AGRADECIMIENTOS .............................................................................................................................. VII

RESUMEN ................................................................................................................................................. IX

LISTA DE FIGURAS .................................................................................................................................XV

LISTA DE SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS ........................................................................................... XVII

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

PREGUNTA PROBLEMA. ..................................................................................................................................... 3

ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN ....................................................................................................................... 4

OBJETIVO GENERAL .......................................................................................................................................... 7

Objetivos Específicos ................................................................................................................................ 7

ALCANCES Y LIMITACIONES ............................................................................................................................... 8

METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN. ................................................................................................................ 9

MARCO TEÓRICO ................................................................................................................................... 11

1.1 SISTEMAS EMBEBIDOS........................................................................................................................ 11

1.2 IOT .................................................................................................................................................. 11

1.3 ARDUINO .......................................................................................................................................... 12

1.3.1 NodeMCU ESP8266 ................................................................................................................... 12

1.3.2 Arduino UNO ............................................................................................................................. 14

1.4 SENSORES Y ACTUADORES ................................................................................................................. 15

1.4.1 SENSOR YF- S201 ...................................................................................................................... 16

1.4.2 SENSOR STC -013-000. .............................................................................................................. 18

PROYECTOS IOT SIMILARES ................................................................................................................. 22

1.5 SISTEMA ELECTRÓNICO DE MONITOREO Y CONTROL PARA MOVIMIENTO DE VOLÚMENES DE AGUA EN UN

LABORATORIO DE AGUAS DE BAJO COSTO USANDO UNA INTERFAZ WEB Y UN SERVIDOR EMBEBIDO USANDO EL SHIELD

ETHERNET BASADO EN EL CI WI5100 DE WIZNET .............................................................................................. 22

1.6 MONITOR DE CORRIENTE BASADO EN ARDUINO .................................................................................... 22

1.7 MONITOR DE ENERGÍA ELÉCTRICA CON INTERFAZ INALÁMBRICA PARA SISTEMA MONOFÁSICO ................... 23

1.8 DESARROLLO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE MEDICIÓN, MONITOREO Y CONTROL DE CARGA

ELECTRÓNICA PARA APLICACIONES DOMÉSTICAS. ............................................................................................... 24

1.9 DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA MONITOREO INALÁMBIRICO DE BANCO DE BATERÍAS

UTILIZANDO EN ARDUINO MEGA 2560. ............................................................................................................ 24

1.10 METODOLOGÍA PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE IOT. .............................................................................. 25

XIV Diseño de Prototipo IoT para el ahorro de energía eléctrica y agua a partir de la medición de consumos en el hogar.

1.11 MODELADO Y OPTIMIZACIÓN DE ENERGÍA EN REDES DE SENSORES INALÁMBRICAS PARA LA MEDIDA DE

PARÁMETROS MEDIOAMBIENTALES. ................................................................................................................. 25

1.12 TECNOLOGÍAS IOT PARA AHORRO ENERGÉTICO EN EDIFICIOS ................................................................. 26

DESARROLLO DEL PROTOTIPO ............................................................................................................ 27

1.13 DEFINICIÓN GENERAL ........................................................................................................................ 27

1.14 FASE DE PRUEBAS PARA LA DEFINICIÓN DEL DISEÑO ............................................................................. 27

1.14.1 Haciendo uso de Arduino UNO y tarjeta ESP 8266 .............................................................. 27

1.14.2 Utilizando Arduino NodeMCU ESP8266 e integrando un servidor local para el manejo de

datos con ayuda de MSQL ...................................................................................................................... 31

1.14.3 Utilizando NodeMCU ESP8266 y realizando la gestión y almacenamiento de datos con

thinger.io 42

1.15 DEFINICIÓN DEL DISEÑO SELECCIONADO: NODEMCU ESP8266 HACIENDO USO DE THINGER.IO ............... 42

1.15.1 Factores que se tuvieron en cuenta para la selección del diseño ........................................ 42

1.15.2 Desarrollo de software NodeMCU ESP8266 ........................................................................ 42

1.15.3 Elementos utilizados - Plano del prototipo .......................................................................... 49

1.15.4 Integración Thinger.io .......................................................................................................... 49

1.15.5 Pruebas realizadas y resultados .......................................................................................... 53

1.15.6 Resultado final. ..................................................................................................................... 57

APLICACIONES FUTURAS. ..................................................................................................................... 67

CONCLUSIONES ...................................................................................................................................... 68

ANEXO: MANUAL DE USUARIO ............................................................................................................. 69

BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................................................ 70

Contenido XV

Lista de figuras PÁG.

Ilustración 1. Ilustración Pinout del chip ESP8266-12E. Creación Propia ....................................... 13

Ilustración 2. Placa Arduino UNO. Creación propia ................................................................................... 14

Ilustración 3. Tipos de Sensores. Creación propia. ..................................................................................... 15

Ilustración 4. Funcionamiento interno del sensor YF-S201. Creación propia. ............................... 17

Ilustración 5, Diagrama interno del sensor. Creación propia. ............................................................... 18

Ilustración 6. Resistencia de Carga o de Burden. Creación propia. ..................................................... 19

Ilustración 7. Offset en DC. Creación propia usando Tinkercad............................................................ 21

Ilustración 8. Conexión de Arduino a protoboard. Creación propia. .................................................. 27

Ilustración 9. Conexión entre Arduino y ESP8266. Creación propia. ................................................. 28

Ilustración 10. Conexión entre Arduino y un PC. Creación propia. ..................................................... 28

Ilustración 11. IDE de Arduino. Creación propia......................................................................................... 29

Ilustración 12.Configuración para ESP8266 desde IDE de Arduino. Creación propia. ............... 30

Ilustración 13. Compilando la configuración en el microcontrolador. ............................................... 30

Ilustración 14.Error al compilar. Creación propia. ..................................................................................... 31

Ilustración 15. Activación de Apache y MySQL en XAMPP. Creación propia. .................................. 32

Ilustración 16. Host local desde el navegador. Creación propia. .......................................................... 32

Ilustración 17. Interfaz gráfica del host local. Creación propia. ........................................................... 35

Ilustración 18. Diagrama final. Creación propia. ......................................................................................... 49

Ilustración 19. Creación de nombre y clave Thinger.io. Creación propia. ........................................ 50

Ilustración 20. Creación de interfaz grafica en Thinger.io. Creación propia. .................................. 50

Ilustración 21. Registro del ESP8266 en Thinger.io. Creación propia. .............................................. 51

Ilustración 22. Configuración de graficas. Creación propia. ................................................................... 52

Ilustración 23.Base de datos creada. Creación propia. ............................................................................. 52

Ilustración 24. Toma de datos. Creación propia. ......................................................................................... 53

Ilustración 25. Conexiones para node MCU. Creación propia. ............................................................... 53

Ilustración 26. Prueba caudal de agua. Creación propia .......................................................................... 54

Ilustración 27. Datos tomados del IDE. Creación propia. ........................................................................ 54

Ilustración 28. Grafica de valores de Caudal. Creación propia. ............................................................. 55

Ilustración 29.Prueba de corriente. Creación propia. ............................................................................... 55

Ilustración 30. Pruebas de caudal y corriente. Creación propia ........................................................... 56

Ilustración 31. Placa PCB soldada. Creación propia. .................................................................................. 57

Ilustración 32. Elementos electrónicos soldados. Creación propia. .................................................... 58

Ilustración 33. Vista externa del prototipo. Creación propia. ................................................................ 58

XVI Diseño de Prototipo IoT para el ahorro de energía eléctrica y agua a partir de la medición de consumos en el hogar.

Ilustración 34. Conexión hacia sensor de flujo YF-S201. Creación propia........................................ 59

Ilustración 35. Conexión hacia sensor de corriente SCT-013-000. Creación propia. ................... 60

Ilustración 36.Resultados de las pruebas finales #1. Creación propia. .............................................. 61

Ilustración 37. Resultados de las pruebas finales #2. Creación propia. ............................................ 61

Ilustración 38. Datos finales vistos desde el IDE de Arduino. Creación propia. ............................. 62



Ilustración 41. Histórico de consumo de agua #1. Creación propia. ................................................... 63

Ilustración 42. Histórico de consumo de agua #2. Creación propia. ................................................... 64

Ilustración 43. Histórico de consumo eléctrico #1. Creación propia. ................................................. 64

Ilustración 44. Histórico de consumo eléctrico #2. Creación propia. ................................................. 65

Ilustración 45. Tabla de resultados en tiempo real. Creación propia. ................................................ 66

Anexo B. Nombrar el anexo B de acuerdo con su contenido XVII

Lista de Símbolos y abreviaturas

Símbolos con letras latinas Símbolo Término Unidad SI Definición

P Potencia W V.I

V Voltaje V I .R

f Frecuencia Hz Ec. 1

Q Caudal L/min Ec. 1

L Litros L Ec. 1

Is Intensidad secundaria A Ec. 2 Ip

Intensidad primaria A

Ec. 2

W Watts W V.I

Subíndices Subíndice Término p Devanado primario s Devanado secundario RMS Valor eficaz de corriente

Abreviaturas Abreviatura Término IoT Internet of things WEP Wired Equivalent Privacy WWW World Wide Web WPA Internet Protocol Security WPA2 Internet Information Services TCP Wi-Fi Protected Access IP Protocol Internet GND Ground PWM Pulse-width modulation

Introducción

El desarrollo del primer microprocesador y demás avances tecnológicos en la era reciente ha

permitido contar con microprocesadores de tamaño reducido y bajo consumo de energía, con

capacidad de automatizar procesos y ofrecer soluciones en torno al internet de todas las cosas;

estos son la base fundamental en el desarrollo de este proyecto. Hoy más que antes, contamos

con la mayor facilidad para innovar y ofrecer soluciones de alto impacto. Con este proyecto de

grado, se estudiarán tecnologías, diseños y proyectos implementados, asociados al internet de

todas las cosas en el área de la domótica y captura de datos, mediante el uso de sensores

inteligentes, con especial énfasis en Arduino.

Se realizo el diseño de un prototipo IoT fácil de usar y de gran utilidad para poder ser

visualizado a través de un aplicativo móvil en tiempo real, el consumo de agua y energía que

hay en los hogares, ya que desde nuestra experiencia diaria conocemos la importancia

económica y social, que estos gastos tienen para las familias y en general para la comunidad;

en el siguiente trabajo de grado se detallará la metodología que se usó para lograr diseñar el

prototipo.

En vista de que se ha tenido un gran impacto en el desarrollo de la tecnología en la actualidad,

las tecnologías IoT son más frecuentes al igual que los proyectos de innovación en materia de

eficiencia energética, como en algunos estudios se determina que cada que pasa el tiempo el

mundo está más conectado; el estudio realizado por Dave Evans y la compañía Cisco han

logrado precisar que cada que pasa el tiempo el mundo está más conectado, es así como se

prevé que para el 2020 se tendrán 50 mil millones conectados (Evans, 2011). De acuerdo con

IDC (Worldwide Global DataSphere IoT Device and Data Forecast), “41.6 mil millones de

dispositivos – incluidos smartphones, asistentes de hogar y electrodomésticos inteligentes –

estarán conectados a internet para 2025. Incluso antes, para 2021, 94% de los negocios

encuestados utilizarán IoT, de acuerdo con un reporte de investigación de Microsoft IoT Signals

2 Introducción

y, en casi cada caso (97%), esas compañías están preocupadas por los potenciales riesgos a la

seguridad” (Microsoft, 2019). Con base en ello, se realiza una investigación en la que se

integran las tecnologías IoT con la medición del flujo de agua y el consumo de energía, que a

futuro pueda implementarse masivamente por parte de los proveedores de agua y energía, de

tal forma que no se requiera la toma manual de datos de consumo sino que sean

automáticamente enviados a una base de datos que genera automáticamente el valor facturado

para el usuario, y además sirva al interior de las casas que cuentan con varias unidades

familiares y un único registro principal, de modo que se pueda calcular el consumo individual

por unidad residencial. En consecuencia, en el desarrollo de la investigación se asume que la

medición del consumo de agua y energía se pueden lograr con ayuda de tecnologías IoT.

El propósito de este trabajo de fin de grado ha sido analizar y desarrollar un prototipo que sea

capaz de capturar datos relacionados al consumo energético y el consumo de agua.

Introducción 3

Pregunta problema.

¿Cómo es posible medir el consumo de energía y agua en los hogares colombianos con ayuda

de tecnologías IoT?

4 Introducción

Antecedentes y Justificación

La eficiencia energética y el buen aprovechamiento de los recursos hídricos son términos que

cada vez son más frecuentes; en los últimos años, se han llegado a convertir en un campo de

estudio en las ramas de la ingeniería, no solo por el bajo costo que esto representa para los

usuarios, sino porque su optimización contribuye al desarrollo sostenible, que se puede lograr

con la implementación de las nuevas tecnologías.

A nivel mundial se ha percibido un incremento en la adaptación de políticas en lo que se refiere

a eficiencia energética y un sin número de campañas de concientización social sobre el

adecuado uso del agua, sin embargo, en Colombia no se han logrado avances significativos para

poner en práctica tecnologías referentes al tema, debido a distintas variables tales como el

costo de implementar y mantener. La falta de estudios que muestren el impacto real, la falta

de personal capacitado para trabajar en este campo, la falta de desarrollo tecnológico y entre

otros, son costos que muchas personas y empresas no están dispuestas a asumir o que

simplemente desconocen la importancia y el impacto de este tipo de soluciones.

Existen diferentes estudios realizados sobre ahorro de energía para ser implementados en

edificios y campus universitarios; como ejemplo el proyecto “Diseño e implementación de un

sistema inteligente para un edificio mediante IoT utilizando el protocolo de comunicación

lorawan” desarrollado por la Universidad Francisco José de Caldas y el proyecto “Diseño de un

Sistema de Monitoreo IoT Smart Solar Lighting para Aplicación” de la Universidad Nacional.

Teniendo en cuenta estos proyectos es claro que el IoT está más presente en este tipo de

soluciones, sin embargo, no hay investigaciones especificas a nivel nacional sobre el desarrollo

de soluciones para la medición integrada de servicios de agua y energía en los hogares, que a

futuro puedan ser implementadas por proveedores y usuarios para su uso particular. Podemos

tener en cuenta como antecedente la problemática surgida recientemente en medio de la

pandemia en la que algunos operadores o proveedores no pudieron realizar la toma de datos

de consumo para el usuario, por el riesgo que representaba para el recurso humano. Una

solución IoT que capture este tipo de datos sin intervención de las personas, es una directa

solución a este tipo de adversidades que se puedan presentar.

Introducción 5

Teniendo en cuenta el estudio realizado en 2012 por Fedesarrolo en ayuda de la empresa de

energía de Bogotá, donde se tuvo en cuenta una zona en concreto formada por 26 municipios

a la cual denominaron zona de la sub-sabana, se pudo referenciar que el mayor consumismo que

se presenta en dicha zona de Colombia es en la capital del país Bogotá D.C. y más específicamente

en el sector residencial tomando un 40% del consumo total alrededor de 3.700 GW-h y el segundo

campo que presentó más consumo fue el área comercial con el 32% del consumo total

(Fedesarrollo, 2013).

En cuanto a estudios enfocados en la optimización del recurso hídrico, en Colombia

encontramos la investigación realizada por estudiantes de la Universidad Cooperativa de

Colombia, para la optimización del uso del agua en entornos de producción agroindustrial; por

parte de la Universidad de los Andes se han realizado estudios de elementos mecánicos que

pueden aportar en la optimización de consumo sin tener ese componente tecnológico que

consideramos una herramienta muy útil en esta nueva era de conectividad y de tecnologías de

la información y las comunicaciones. Un dispositivo con el cual contamos una cantidad

considerable de personas es el smartphone; articular una solución IoT que podamos controlar

desde nuestro smartphone será aún más útil para que las personas se adapten y encajaría

adecuadamente ya que es un dispositivo móvil que usualmente tenemos al alcance de nuestras

manos.

El comportamiento del consumo de recursos naturales como el agua son el reflejo de hábitos,

costumbres y patrones que se ven reflejados en diferentes escalas ambientales como lo son

locales, regionales y mundiales. Según estudios realizados por la Secretaría Distrital de

Planeación – SDP, la Secretaría Distrital de Ambiente – SDA y el Departamento Administrativo

Nacional de Estadística – DANE, tomaron los indicadores realizados en el 2012 por la Empresa

de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá – EAAB; la cantidad de agua potable desperdiciada

oscila alrededor del 32 al 34 por ciento de la total consumida, aunque en la ciudad de Bogotá se

tengan algunas reservas hídricas capaces de abastecer a su población , es bien sabido que el agua

potable es un recurso con poco nivel de recuperación y en la capital Colombiana se están

desperdiciando alrededor de 1’800.000 metros cúbicos de agua al año (RCN, 2014), como

consumo básico establecido en Colombia por cada subscriptor a las diferentes empresas de

acueducto, se estableció como consumo promedio mensual hasta los 20 metros cúbicos de

agua; se consideran consumos complementarios entre los 21 y los 40 metros cúbicos y se

6 Introducción

consideran gastos suntuarios los superiores a 40 metros cúbicos mensuales; por dichas

razones y precedentes en el consumo y mal uso del recurso natural del agua, queremos con

este proyecto realizar una solución que nos permita cuantificar la cantidad de agua que

consumimos en nuestros hogares mensualmente y de esta forma ser conscientes del

despilfarro que se tiene a dicho recurso, ya que cada uno de estos consumos establecidos en

Colombia también traen un costo proporcional elevado dependiendo del consumo mensual,

buscando que los consumidores se concienticen, usen y ahorren de mejor manera el agua

potable que en algún momento se verá más escasa y afectara de manera considerable nuestros

hábitos de vida tradicional y nuestra economía personal. El medio ambiente, la flora y la fauna

se verán beneficiadas directamente con este consumo inteligente del recurso del agua potable,

además de poder ayudar a otras regiones del territorio colombiano distantes a la capital.

Por estas razones se ha propuesto este proyecto, en el cual vamos a plantear una propuesta

que aporte a optimizar el consumo de agua y energía eléctrica a nivel residencial en la zona de

Bogotá. Consideramos que, si los usuarios conocen el consumo de agua y energía, pueden

visualizar en tiempo real cuando se está teniendo un alto consumo de estos servicios, lo que

les permitirá tomar acciones o hábitos que reduzcan el consumo de agua y energía,

concientizando al usuario para que se tomen acciones amigables con el medio ambiente.

Introducción 7

Objetivo General

Diseñar un prototipo IoT que mida y capture los datos del consumo de agua y energía en el

hogar, transmitiéndolos de forma inalámbrica a un servidor y que a la vez puedan visualizarse

mediante una aplicación Web.

Objetivos Específicos

• Investigar proyectos de interés IoT actualmente implementados en los hogares para la

medición de energía eléctrica y agua.

• Evaluar cómo implementar una solución IoT con NodeMCUESP8266 para la medición

del consumo de energía eléctrica y agua, articularla con diferentes dispositivos de

control con el uso de sensores mediante la interconectividad wifi o bluetooth.

• Identificar y analizar parámetros de diseño necesarios para implementar una solución

IoT para que mida el consumo de energía y agua, capturando y almacenando los datos

para su registro histórico.

• Realizar pruebas del prototipo diseñado para analizar el desempeño y aporte real; de

esta manera evaluar que funcione de acuerdo con las características de diseño

planteadas inicialmente.

8 Introducción

Alcances y Limitaciones

La investigación que desarrollamos se enfoca en una solución IoT que utilice

conectividad wifi y que permita medir el consumo de energía y agua en los hogares; de

tal forma que el usuario pueda visualizar dicho consumo en tiempo real, esto comprende

investigar cómo articular diferentes componentes electrónicos conectados a una red

inalámbrica, investigar proyectos similares que ya se hayan desarrollado y mejorarlos

mediante la programación de NodeMCUESP8266, de tal modo que permitan automatizar

mediciones y toma de datos, brindando facilidades para la accesibilidad del histórico de

consumo del usuario.

El producto principal resultado de la investigación será el diseño del prototipo IoT, el

cual se propenderá sea implementado haciendo uso de componentes compatibles con el

IDE de Arduino, además de un módulo inalámbrico wifi, sensores para la medición del

flujo de agua y corriente eléctrica en el hogar.

Introducción 9

Metodología de la Investigación.

Dentro de nuestro proyecto de investigación seleccionamos como Área principal el Internet

de Todas las Cosas (IoT) del cual se desprenden temáticas que serán tratadas dentro del

desarrollo del mismo y que están relacionadas con el desarrollo en Arduino, las

comunicaciones inalámbricas, las interacciones M2M y M2P, de las cuales se pueden

desprender campos de aplicación o subtemas como las smarthomes. La importancia

investigativa del proyecto radica en el uso de dispositivos IoT que incluyen el uso de

microcontroladores como Arduino, comunicaciones WIFI y sensores para la medición de

variables relacionadas con el flujo de agua y consumo de energía, de tal forma que pueda

desarrollarse dentro de este campo, nuevos elementos importantes dentro del conjunto de

soluciones tecnológicas para las smarthomes, haciendo especial énfasis en la importancia

de empezar a investigar y obtener datos que permitan incluir la medición del consumo de

agua y energía como parte esencial dentro de este conjunto de soluciones con un enfoque

de sostenibilidad ambiental.

Haciendo un análisis de la viabilidad del proyecto, encontramos como recurso fundamental

la información necesaria para el desarrollo del prototipo, sobre el cual se realizó a nivel

grupal una investigación de documentos de base científica como tesis de grado, enfocadas

al uso de tecnologías IoT para la medición de recursos de energía eléctrica y agua en los

hogares, encontramos una muy buena base documental en diferentes tesis de grado que

están plasmadas dentro del desarrollo del proyecto; a nivel práctico se observó que el

proyecto podría tener una alta viabilidad con el uso de herramientas open source para el

desarrollo de software y hardware GPL, que es ampliamente discutido por una comunidad

de desarrolladores de código abierto con especial énfasis en Arduino, es así como a través

de propuestas base, de foros de discusión web se obtuvieron diferentes alternativas para

crear una solución integrada con los desarrollos actuales y que a la vez fuera innovadora. A

nivel general los proyectos basados en Arduino suelen ser soluciones económicas, al alcance

de nuestros recursos económicos, sin que se requiera de un patrocinador externo. Con el fin

de asegurar que la investigación fuese innovadora se realizaron visitas a comercios de venta

de soluciones tecnológicas IoT como Easy y Homecenter con el fin de verificar que no

hubiese una solución con la misma funcionalidad en el mercado, y efectivamente no la

encontramos.

10 Introducción

La investigación se desarrolla en el periodo académico 2020-II en la ciudad de Bogotá

DC, en las fechas comprendidas entre el mes de agosto y octubre de 2020. Después de

verificar los diferentes tipos de investigaciones, consideramos que nuestra investigación

es de tipo evaluativa, ya que se realizará una evaluación de los recursos tanto

documentales como físicos necesarios para la elaboración de un prototipo, como

solución a la problemática planteada, es por esto que se tuvieron en cuenta estos

recursos para la evaluación alternativas, con el fin de evaluar cuál sería el hardware y

código de programación más preeminente de acuerdo a las funcionalidades buscadas.

Marco teórico

1.1 Sistemas embebidos

Desde el procesamiento de la información a través del desarrollo de chips o circuitos

integrados, se avanzó a gran velocidad en el desarrollo tecnológico mundial, estos chipsets se

convirtieron en elemento fundamental de lo que hoy llamamos Sistemas Embebidos, un

Sistema Embebido es la integración de un hardware o circuito de procesamiento de datos, un

sistema operativo o software de control y un software de aplicación que provee las

funcionalidades al sistema, específicamente se llama sistema embebido a aquel sistema de

cómputo de tamaño reducido y diseñado para brindar funcionalidades específicas. Gracias a

los sistemas embebidos se ha logrado automatizar un sin número de tareas, desarrollados bajo

diferentes lenguajes de programación, estos sistemas pueden funcionar bajo interacciones

M2P (máquina a persona) o ser totalmente autónomos para funcionar bajo interacciones M2M

(máquina a máquina).

1.2 IoT

Con el desarrollo del Internet, se empezó a hablar de un término que hoy en día es muy común

encontrar, el "Internet de todas las cosas", término acuñado a los sistemas embebidos con

conexión a internet, se dice que en específico son sistemas embebidos ya que son

implementados para objetos que cumplen funciones específicas, pero no basta con que sea un

sistema embebido conectado a internet, sino que también debe incluir la integración de

sensores con la capacidad de realizar acciones basados en los datos recolectados a través de

estos, de tal forma que permita automatizar procesos y optimizar el uso de estos objetos.

12 Diseño de Prototipo IoT para el ahorro de energía eléctrica y agua a partir de la medición de consumos en el hogar. Título de la tesis o trabajo de investigación

1.3 Arduino

Es un sistema embebido, cuyo software está basado en lenguaje de programación en C++, a

nivel de hardware contiene interfaces para el manejo de señales análogas y digitales, sobre las

cuales se pueden integrar componentes como sensores y diseñar circuitos con capacidad de

realizar funciones específicas, está compuesto tanto por hardware como por software de tipo

Open Source o GPL. El hecho de que sea un hardware Open Source, permite al diseñador hacer

uso de toda su estructura para innovar en el diseño de soluciones en el campo del Internet de

todas las cosas. Para la compilación del código de programación Arduino ha desarrollado

Arduino IDE para la validación y ejecución del código.

1.3.1 NodeMCU ESP8266

El ESP8266 es un circuito integrado que encapsula un módulo Wifi fabricado por Espressif,

este cuenta con la pila completa de los protocolos más importantes como son el Protocolo de

Control de Transmisión (TCP) y el Protocolo de Internet (IP) y un microcontrolador, este es

compatible con el estándar IEEE 802.11b, IEEE 802.11g, IEEE 802.11n y soporta protocolos de

seguridad inalámbrica WEP, WPA y WPA2.

El esp8266 puede programarse utilizando el entorno de desarrollo de Arduino o directamente

en lenguaje C con la API del fabricante (espressif), para diferentes aplicaciones del dispositivo

tambien es posible manejar otros lenguajes de programación como lo es Javascript, Python,

BASIC.

Este dispositivo no integra memora ROM, la capacidad de procesamiento es compartida entre

las tareas y el código cargado, este consume en memoria RAM de hasta 40Kb, sus principales

características del circuito son:

• 17 pines GPO

• 1 ADC de 10 bits

• Soporta Memoria Flash hasta 16Mb

https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Espressif&action=edit&redlink=1

Diseño de Prototipo IoT para el ahorro de energía eléctrica y agua a partir de la medición de consumos en el hogar. 13

• Wifi (cliente – punto de acceso)

• RAM de 64 Kb (instrucciones)

• RAM de 96 Kb (datos)

• CPU Tensilica Xtensa LX106 32bits a 80MHz

• Alimentación 3.3V

• Interfaz SPI y I2C

Este módulo tiene la capacidad de funcionar como estación o como punto de acceso Wireless,

lo cual proporciona la construcción de redes inalámbricas interconectando varios

dispositivos de acuerdo con la solución dada. A continuación observaremos en la ilustración

1 como están distribuidos los puertos del NODEMCU8266.

Ilustración 1. Ilustración Pinout del chip ESP8266-12E. Creación Propia


1.3.2 Arduino UNO

Para tener una mayor comprensión sobre el funcionamiento de Arduino UNO, debemos tener

en cuenta que a nivel de hardware el componente principal es el microcontrolador, está

diseñado con un microprocesador Atmega328, este microprocesador es de la matriz Atmel, el

microprocesador en específico tiene 23 GPIO (General porpouse Input/Output) o

entradas/salidas de propósito general. Es de tener en cuenta que Arduino UNO cuenta con 6

pines análogos, para ello el microprocesador cuenta con un conversor análogo digital que está

multiplexado con los 6 pines, otra de las características de Arduino a nivel de hardware es la

capacidad para temporizar, el microprocesador cuenta con un módulo temporizador de alta

precisión que está basado en PWM (Pulse Width Modulation) o modulación por ancho de

pulsos. (INCB, s.f.). En la ilustración 2 veremos más detalladamente como están distribuidas

las partes que componen la placa de Arduino UNO.

Ilustración 2. Placa Arduino UNO. Creación propia


1.4 Sensores y Actuadores

Un sensor es un dispositivo capaz de responder ante un estímulo externo mediante la

detección de acciones nos permite captar la información de los medios físicos a nuestro

alrededor, la función principal del sensor es medir las magnitudes físicas y transformarlas en

señales eléctricas de tal forma que podamos analizarlas utilizando microcontroladores, las

magnitudes que estos dispositivos son capaces de percibir son químicas o físicas.

Ilustración 3. Tipos de Sensores. Creación propia.

Los sensores entienden señales analógicas y señales binarias, son fáciles de usar y en la

actualidad se tienen sensores para la mayoría de las necesidades como lo son sensores de

movimiento, de proximidad, de temperatura, eléctricos, de flujo, de radiación, entre otros.

Un actuador es un dispositivo integrado a un sensor capas de medir la entrada física mediante

un estímulo mecánico convirtiese la salida en señales eléctricas, estos dispositivos actúan

mediante la orden enviada por un controlador permitiendo el control del medio fisco. Los

actuadores tienen la capacidad de medir variables controladas como Presión, Temperatura,

Nivel de líquidos, caudal, humedad entre otros.


1.4.1 SENSOR YF- S201

Este es un sensor de flujo o también conocido como sensor de caudal; el caudal es medido

normalmente por la cantidad de volumen que pasa por una tubería en determinado tiempo,

está dado en magnitudes de litros por hora (l/h), litros por minuto (l/m), metros cúbicos por

hora (𝑚3/h), entre otras medidas comunes. Este tipo de sensor es un sensor intruso lo que nos

indica que para su funcionamiento se debe poner directamente en la tubería de entrada que

queremos medir.

El sensor YF-S201 es un tipo de sensor para medir caudal de líquidos en tuberías de ½”

(pulgada) de diámetro. Está conformado internamente por una turbina o rotos con aspas y un

imán, externamente cuenta con tres cables para su conexión, un cable color rojo para la

alimentación (V++ a 5VDC), un cable color negro para la tierra (GND) y un cable color amarillo

para la transmisión de la información (Salida PWM – pulsos de salida con efecto Hall).

El efecto “hall” consiste en la aparición de un campo magnético el cual genera pulsos eléctricos

por separación de cargas; en la ilustración 4 podemos observar que en la turbina o rotor se

encuentra un imán con recubrimiento plástico, el cual va a pasar cada determinado tiempo por

el sensor de efecto hall, este periodo de tiempo es directamente proporcional al flujo del agua

que pasa a través del sensor YF-S201, físicamente es lo que conocemos como atracción o

repulsión de cargas, la cual nos indica que el campo eléctrico generado sobre el punto P (sensor

de efecto hall) en base al imán que se mantiene en constante movimiento por el flujo de agua,

el pulso resultante tendrá un valor de 0 cuando la parte positiva del imán este cerca del sensor

(circuito abierto ) y tendrá un valor de 1 cuando la parte negativa del imán este cerca al sensor

(circuito cerrado, se genera una carga eléctrica); en la ilustración 4 podemos detallar este

funcionamiento interno del sensor.


Ilustración 4. Funcionamiento interno del sensor YF-S201. Creación propia.

Para calcular el caudal debemos tener en cuenta la Ecuación 1. 𝑄 (𝑙

𝑚𝑖𝑛) =

𝑓(𝐻𝑧)

𝐾 ; donde Q es el

caudal o flujo que deseamos calcular, F es la frecuencia con la que gira el rotor y K es una

constante que el proveedor sugiere en su datasheet para cada tipo de sensor de flujo, para el

caso del sensor YF-S201 la constante K tendrá un valor de 7,5.

Su conexión a Arduino UNO es sencilla, tomaremos el cable rojo y lo conectaremos al puerto

que entrega 5V del Arduino; el cable negro de tierra al puerto GND y por último el cable

amarillo a un puerto digital en el Arduino que permita emplear interrupciones; estas

interrupciones Arduino las toma como dos tipos de eventos que pueden ocurrir, una

interrupción por temporizadores o una interrupción de hardware, para el sensor YF-S201 es

una interrupción de hardware conocida como Rising (ocurre en el cambio de subida ósea de

low a high), los puertos asociados para Arduino UNO con esta característica son los puertos 2

y 3.


1.4.2 SENSOR STC -013-000.

Este sensor proviene de una gran familia de sensores denominados STC-013, los cuales son

sensores de corriente no invasivos que nos permiten realizar la medida sin necesidad de cortar

o modificar el cable conductor. La medición de estos sensores se realiza por medio de

inducción electromagnética, el sensor tiene un núcleo hecho en ferromagnético el cual se

puede abrir como una pinza para rodear el cable conductor que vamos a medir y también

cuenta con dos devanados o bobinados; devanado o bobina es un cable conductor que tiene

cierta cantidad de vueltas alrededor de un material ferroso, esto se hace para aumentar la

capacidad de magnetismo. El devanado primario va a ser la fase del cable que estamos

midiendo ósea tendría solo una vuelta y el devanado secundario va a ser el interno del sensor,

que según datos extraídos del datasheet el fabricante nos indica que es de 2000 vueltas como

lo veremos en la siguiente ilustración 5.

Ilustración 5, Diagrama interno del sensor. Creación propia.

La corriente alterna que circula por el conductor, genera un flujo magnético, en el núcleo

ferromagnético, que a la misma razón genera una corriente en el devanado secundario, ahora

debemos tener en cuenta la relación que existe entre el número de espiras o giros de los

devanados y la transformación de la intensidad, que es de la siguiente forma:


Ecuación 2. 𝑰𝒔

𝑰𝒑=

𝑽𝒑

𝑽𝒔=

𝑵𝒑

𝑵𝒔

Donde los valores con índice “p” corresponden al devanado primario, los valores con índice “s”

corresponden al devanado secundario, 𝐼 es la Intensidad, 𝑉 es el voltaje y 𝑁 es la cantidad de

espiras. Para hallar la intensidad del devanado secundario (el devanado secundario será

nuestro output o salida) aplicaremos un procedimiento algebraico a la relación anterior con la

cual obtendremos la siguiente ecuación:

Ecuación 3. 𝑰𝒔

𝑰𝒑=

𝑵𝒑

𝑵𝒔= 𝑰𝒔 =

𝑵𝒑∗𝑰𝒑

𝑵𝒔

Nuestro medidor de corriente SCT-013-000 tiene algunas características especiales que lo

hacen único a comparación de los otros módulos de la familia SCT-013; puede medir

intensidad de corriente en un rango entre los 50mA y los 100 A, además no tiene una

resistencia de carga (también llamada resistencia de Burden) lo que nos permite poder agregar

una resistencia de un valor adecuado para el uso que le vayamos a dar y de esta forma ser más

precisa la medida. Ilustración 6.

Ilustración 6. Resistencia de Carga o de Burden. Creación propia.

Ahora veremos cómo medir la corriente de forma correcta a través de los siguientes pasos:


Paso 1.

Si no sabemos cuál es la corriente que deseamos medir, debemos buscarla, en lo cual

tendremos en cuenta la potencia:

Ecuación 4. 𝑃 = 𝑉 ∗ 𝐼𝑅𝑀𝑆 ⇒ 𝐼𝑅𝑀𝑆 =𝑃

𝑉

Donde P es la potencia del circuito o aparato a medir, V es el Voltaje que pasa por el circuito y

𝐼𝑅𝑀𝑆 es la corriente en valor eficaz que normalmente se ve en las ondas sinusoidales y esto

nos sirve para ver el valor entre un rango medio determinado.

Paso 2.

Ahora convertiremos la corriente máxima eficaz en una corriente de pico con la siguiente

formula:

Ecuación 5. 𝐼𝑅𝑀𝑆 =𝐼𝑝𝑖𝑐𝑜

√2 ⇒ 𝐼𝑝𝑖𝑐𝑜 = 𝐼𝑅𝑀𝑆 ∗ √2

Estos serían los pasos para el devanado primario.

Paso 3.

Hallaremos la corriente de pico del devanado secundario con la formulada de relación

hallada anteriormente:

Ecuación 6. 𝐼𝑠

𝐼𝑝=

𝑁𝑝

𝑁𝑠= 𝐼𝑠 =

𝑁𝑝∗𝐼𝑝

𝑁𝑠

Paso 4.

Tomaremos el valor de AREF que es el valor de voltaje entregado por el puerto analógico de

nuestro Arduino, que es un voltaje de ±5V, a este voltaje aplicaremos la ley de ohm utilizando

únicamente la mitad del voltaje, esto debido a que el voltaje que entrega Arduino se puede


ver como una onda sinusoidal que tiene valores entre negativo y positivo +2,5V y -2.5V. Esto

con el fin de halar la resistencia de carga o de Burden adecuada para nuestro circuito.

Ecuación 7. 𝑅 =𝐴𝑅𝐸𝐹

2

𝐼𝑠

Paso 5.

Como último paso debemos modificar nuestra onda sinusoidal de tal forma que solo tenga

valores positivos, esto debido a que nuestro Arduino solo lee valores positivos. Para esta

modificación agregaremos al circuito un offset en DC que consiste en una resistencia y un

condensador de 10µF como se muestra en la ilustración 7.

Ilustración 7. Offset en DC. Creación propia usando Tinkercad.


Proyectos IoT similares

De acuerdo con nuestra investigación hacemos un breve recuento de los proyectos similares

con el fin de evaluar la innovación de nuestra propuesta y con el fin de dar una perspectiva

más amplia de las investigaciones relacionadas con nuestro proyecto.

1.5 Sistema electrónico de monitoreo y control para movimiento de volúmenes de agua en un laboratorio de aguas de bajo costo usando una interfaz web y un servidor embebido usando el shield ethernet basado en el ci wi5100 de wiznet

Es un proyecto de grado de la Universidad Católica de Manizales, en este proyecto se diseña

un prototipo que integra un sensor de nivel de agua por cada tanque de sistema, se diseña un

sistema de reglas para el estado de los diferentes niveles de los diferentes tanques y un

conjunto de actuadores que se implementan a partir de motobombas de diferentes caudales

dependiendo de la altura que sea necesaria.

Para el desarrollo de la tesis se usaron elementos físicos tales como: Arduino, controlador CI

Wi5100 de Wiznet, arduino shield ethernet, electroválvulas y el sensor ultrasonidos HC-SR04,

y para la parte lógica del proyecto se realiza la configuración lógica del WampServer en

localhost.

1.6 Monitor de corriente basado en Arduino

Es un proyecto de grado de la Universidad de Sevilla, en el que se diseña un instrumento de

medición y seguimiento del consumo de una máquina trifásica que es usada en el

departamento de Ingeniería mecánica para realizar ensayos de transición, para el desarrollo

se usó la placa de desarrollo Arduino y el sensor de corriente SCT013-030.


En la fase de implementación y desarrollo del trabajo se realiza la programación del Arduino

y se implementa una placa PBC para realizar las conexiones físicas, también se implementa

una pantalla LCD donde va a imprimir los resultados de las tomas realizadas y estos resultados

por medio de un módulo para Arduino se guardan de igual manera una microSD en un

archivo TXT, durante las pruebas se pudo comprobar que el monitor de consumo es capaz de

tomar medidas de hasta 2000W y 3000W para cargas resistivas y únicamente en corriente de

forma sinusoidal, por lo que se determina que el uso del mismo se puede expandir a cualquier

aparato eléctrico.

1.7 Monitor de energía eléctrica con interfaz inalámbrica para sistema monofásico

Proyecto de grado en la Universidad Tecnológica de Pereira, donde se lleva a cabo el desarrollo

de un sistema que sirva para realizar el análisis de datos de variables eléctricas y que este

cuente con la función de almacenar los datos medidos durante el tiempo que esté conectado al

circuito, datos como: Voltaje, corriente, potencia y estos los ubica en el tiempo donde fueron

medidos, para efectuar el diseño se usaron herramientas matemáticas para transformar

variables analógicas como voltaje y corriente para digitalizarlas y que sean procesadas por la

placa Arduino, en la fase de implementación se utiliza el sensor de corriente SCT013 con el fin

de obtener los datos de corriente y potencia, se usa el sensor Bluetooth HC-05 para exportar

los datos y para completar la extracción de datos se usa el sensor de tiempo real DS1307 para

obtener datos como la fecha y hora y un módulo para conectar una Micro SD y tener los datos

y almacenarlos, en la parte de software se usa APP inventor con el fin de desarrollar la

aplicación para Android para conectar el dispositivo por Bluetooth y ver los datos que tiene el

monitor directamente desde el teléfono de manera inalámbrica.


1.8 Desarrollo e implementación de un sistema de medición, monitoreo y control de carga electrónica para aplicaciones domésticas.

Es un proyecto de grado de la Universidad Politécnica Salesiana, en el que se realiza un sistema

de medición monitoreo y control de carga electrónica usando la placa de desarrollo Arduino,

un sensor de corriente ACS712, un módulo inalámbrico estándar zigbee, se realizan 2 placas

PBC que tienen osciladores, un optoacoplador MOC3010, y un triac, para poder activar y des

activar circuitos y tomacorrientes, adicionalmente se utiliza una raspberry Pi donde se realiza

la toma de datos requeridos y se realiza la conexión de los sensores para que puedan ser

manipulados por medio de una página web, de igual manera se implementa una base de datos

en MySQL donde se almacenarán los datos de potencia y demás variables que contiene el

sistema.

1.9 Diseño e implementación de un sistema monitoreo inalámbirico de banco de baterías utilizando en Arduino Mega 2560.

Proyecto de grado en la Universidad Tecnológica de Pereira, donde se diseña un proyecto de

mejora que está realizado para la empresa Cime Comercial quien brinda supervisión a la

empresa de telecomunicaciones Entel Peru, se diseñó un sistema que mide los valores de

voltaje, corriente, temperatura, horas de trabajo online, se implementó por medio de sensores

que brindan la información al microcontrolador Atmega 2560 y dicha información se envía por

medio de la plataforma Thing Speak, para el desarrollo del dispositivo, se implementa la placa

de desarrollo Arduino, una pantalla LCD para ver los datos en tiempo real, el sensor de

Humedad SHT11, sensor de corriente ACS715 que será el encargado de brindar los datos de

voltaje y corriente, un módulo Wifi ESP866, un relay que define la apertura de los circuitos, la

función es ser un interruptor negando o autorizando el paso de corriente eléctrica, durante la

solución se pudo evidenciar que se lograron obtener lecturas de los sensores de voltaje,

corriente humedad y temperatura, dichas lecturas fueron procesadas por el microcontrolador


ATmega 2560 y se mostraban en el display LCD, y luego se enviaron al módulo esp8266 hacia

la plataforma Thing Speak para realizar la lectura mediante un sistema remoto.

En el trabajo de tesis “Desarrollo e implementación de un sistema de medición, monitoreo y

control de carga electrónica para aplicaciones domésticas”, se realiza un sistema de medición

monitoreo y control de carga electrónica usando la placa de desarrollo Arduino, un sensor de

corriente ACS712, un módulo inalámbrico estándar zigbee, se realizan 2 placas PBC que tienen

osciladores, un optoacoplador MOC3010, y un triac, para poder activar y des activar circuitos

y tomacorrientes, adicionalmente se utiliza una raspberry Pi donde se realiza la toma de datos

requeridos y se realiza la conexión de los sensores para que puedan ser manipulados por

medio de una página web, de igual manera se implementa una base de datos en MySQL donde

se almacenarán los datos de potencia y demás variables que contiene el sistema.

1.10 Metodología para la implementación de IoT.

En este proyecto de la Universidad Distrital, se realiza la implementación de IoT en oficinas de

trabajo entre 30 – 70 personas, se realizó el estudio de consumo de energía en dichos

establecimientos y se identifica que la iluminaria esta con tomas de corriente comunes, lo que

se planteó fue usar interruptores y toma corrientes inteligentes, con el cual se pueda

implementar el uso de la luz natural con el fin de usar la energía de manera eficiente y se

realizan simulaciones donde se identifica un ahorro considerable en el consumo de energía.

1.11 Modelado y optimización de energía en redes de sensores inalámbricas para la medida de parámetros medioambientales.

Proyecto de grado de la Universidad Politécnica de Valencia, donde se realiza el estudio en los

nodos finales de las redes de sensores inalámbricas, realizando un modelado del consumo

energético en los nodos finales y por último se realizan aplicaciones de sedes de sensores


inalámbricas con un consumo reducido esto destinado a la monitorización ambiental y

agrícola.

1.12 Tecnologías IoT para ahorro energético en edificios

Proyecto de grado de la Universidad Politécnica de Cartagena, donde se creó un modelo donde

se recogió la información del personal en la zona de estudio, tales como los horarios,

ocupación, equipos electrónicos etc. Con ayuda de las tecnologías IoT se logró obtener

magnitudes como temperaturas, CO2, humedad, y con estos valores de las salas y otros

exteriores, y se tomaron los datos por 3 meses donde se puede realizar una predicción del

funcionamiento de las salas, consumo y rendimiento de los equipos, adicionalmente se plantea

que con el estudio se pueden lograr proponer mejoras para aumentar la eficiencia, teniendo

en cuenta los datos ya obtenidos.


Desarrollo del Prototipo

1.13 Definición general

1.14 Fase de pruebas para la definición del diseño

1.14.1 Haciendo uso de Arduino UNO y tarjeta ESP 8266

Para nuestro primer modelo, utilizamos Arduino UNO para el desarrollo del código y lo

conectamos a una tarjeta sencilla ESP8266, sin embargo, la programación para la conexión a

una red Wireless es más compleja por la limitación en cuanto al uso de librerías WIFI, a

continuación, detallaremos el paso a paso de lo que se planteó y desarrollo según la

investigación realizada en este trabajo.

Realizamos la conexión desde la placa de Arduino hacia una protoboard para poder energizar

a 3,3V nuestra tarjeta ESP8266 como se muestra en la ilustración 8.

Ilustración 8. Conexión de Arduino a protoboard. Creación propia.


Realizamos la conexión de la tarjeta wi-fi ESP8266 a la placa de Arduino por medio de la

protoboard como se muestra en la ilustración 9.

Ilustración 9. Conexión entre Arduino y ESP8266. Creación propia.

Conectamos el Arduino por el puerto serial hacia el computador desde el que se va a realizar

la configuración utilizando un cable USB de conectores tipo A macho a tipo B macho como se

muestra en la Ilustración 10.

Ilustración 10. Conexión entre Arduino y un PC. Creación propia.


Se abre el IDE de Arduino para poder configurar el módulo ESP, aquí ya escogimos el puerto

serial COM que vamos a utilizar y ya tenemos descargadas las librerías del módulo esp8266

para que reconozca la tarjeta wi-fi. En la ilustración 11 podemos observar el IDE de Arduino.

Ilustración 11. IDE de Arduino. Creación propia.


Intentamos cargar una primera parte de la configuración donde intentaremos conectar el

módulo ESP8266 a una red wifi como se muestra en la ilustración 12.

Ilustración 12.Configuración para ESP8266 desde IDE de Arduino. Creación propia.

Aquí daremos clic en compilar y esperaremos a que compile la configuración en el módulo

como se ve en la ilustración 13.

Ilustración 13. Compilando la configuración en el microcontrolador.


Vemos que no carga la configuración y nos presenta un error de intermitencia continua como

se puede observar en la ilustración 14.

Ilustración 14.Error al compilar. Creación propia.

Realizando este laboratorio, pudimos determinar que el módulo esp8266 tiene problema con

la integración de las librerías, además que es un módulo para usos no tan prolongados, debido

a que su temperatura se eleva (se recalienta), además presenta intermitencias al momento de

configurarlo. Por estas razones descartamos el posible uso de este diseño.

1.14.2 Utilizando Arduino NodeMCU ESP8266 e integrando un servidor local para el manejo de datos con ayuda de MSQL

Para el desarrollo de este modelo se usa el módulo “NodeMCU ESP866”, el sensor de Agua

alimentado a 3V y conectado al Pin2 o D4 del NodeMCU, el sensor de corriente es conectado

de acuerdo con el circuito mostrado en la ilustración X. El manejo de datos se realizará a través

de un servidor, que para el caso de las pruebas será un servidor local y que a la vez almacenará

los datos mediante SQL.

Lo primero que se realiza es instalar XAMPP para el montaje del servidor local, activando de

Apache y MySQL como lo vemos en la ilustración 15.


Ilustración 15. Activación de Apache y MySQL en XAMPP. Creación propia.

Luego de ello validamos que todo funcione correctamente, ingresando a localhost desde

nuestro navegador como podemos apreciar en la ilustración 16.

Ilustración 16. Host local desde el navegador. Creación propia.


Para el caso de la visualización de datos, el servidor está basado en PHP, la prueba inicial la

realizamos con un simple código, que almacenaremos en la carpeta de htdocs de nuestro

XAAMP en la ruta C:\xampp\htdocs, el código en PHP es el siguiente:

<?php

//Crea un archivo de texto para guardar los datos que envía el ESP8266

if (!file_exists("miTemp&Hum.txt")){

// si no existe el archivo, lo creamos

file_put_contents("miTemp&Hum.txt", "0.0\r\n0.0");

}

// Si se recibe Datos con el Método GET, los procesamos

if (isset($_GET['Temp']) && isset($_GET['Hum'])){

$var3 = $_GET['Temp'];

$var4 = $_GET['Hum'];

$fileContent = $var3 . "\r\n" . $var4;

$fileSave = file_put_contents("miTemp&Hum.txt", $fileContent);

}

// Leemos los datos del archivo para guardarlos en variables

$fileStr = file_get_contents("miTemp&Hum.txt");


$pos1 = strpos($fileStr, "\r\n");

$var1 = substr($fileStr, 0, $pos1);

$var2 = substr($fileStr, $pos1 + 1); // de la pos1 +1 hasta el final

?>

<!DOCTYPE html>

<html lang="es">

<head>

<meta charset="utf-8">

<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">

<meta http-equiv="refresh" content="15">

<title>EJEMPLO4</title>

</head>

<style>

h1 {

color: antiquewhite;

background-color: dodgerblue;

text-align: center;

}


</style>

<body>

<header>

<h1>BIENVENIDOS AL SERVIDOR DE MONITOREO DE CONSUMO DE ENERGÍA Y

AGUA</h1>

</header>

<section>

<h3>Consumo de agua: <?php echo $var1; ?></h3>

<h3>Consumo de energía: <?php echo $var2; ?></h3>

</section>

</body>

</html>

Posteriormente ingresaremos a nuestro sitio, mediante la url

http://localhost/prueba/index.php como veremos a continuación en la ilustración 17.

Ilustración 17. Interfaz gráfica del host local. Creación propia.


Para el envío de datos usaremos el siguiente código que se montara en el NodeMCU:

/**** Incluir librerías necesarias ****/

#include <ESP8266WiFi.h>

#include <SPI.h>

#include <Wire.h>

#include "EmonLib.h"

const char* host = "::1:"; //localhost IP del PC

/*** Definiendo el modelo de sensor y el pin al que estará conectado ***/

#define LED_BUILTIN 16

#define SENSOR 2 //D2 //Sensor conectado en el pin 2

#define SCREEN_WIDTH 128 // OLED Ancho de la pantalla en pixeles

#define SCREEN_HEIGHT 64 // OLED Altura de la pantalla en pixeles

#define OLED_RESET -1 // Reset pin # (o -1 si se comparte el pin de reset Arduino)

EnergyMonitor energyMonitor;


float voltajeRed = 120.0;

// YF-S201

long currentMillis = 0;

long previousMillis = 0;

int intervalo = 1000;

volatile byte pulseCount;

byte pulse1Sec = 0;

float flowRate;

unsigned int flowMilliLitres;

unsigned long totalMilliLitres;

float CalibrationFactor = 4.5 ;

void IRAM_ATTR pulseCounter ()

{

pulseCount ++;

}


char ssid[] = "NETWORKMANAGEMENT";

char pass[] = "F3rn4nd8000";

int status = WL_IDLE_STATUS;

WiFiClient client;

void setup()

{

Serial.begin(115200);

pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);

pinMode(SENSOR, INPUT_PULLUP);

pulseCount = 0;

flowRate = 0.0;

flowMilliLitres = 0;

totalMilliLitres = 0;

previousMillis = 0;

attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(SENSOR), pulseCounter, FALLING);


//Wifi

WiFi.begin(ssid, pass);

Serial.print("Conectando a ");

Serial.print(ssid);

while (WiFi.status() != WL_CONNECTED)

{

delay(500);

Serial.print(".");

}

Serial.println();

Serial.println("Conectado a WiFi");

Serial.print("Dirección IP: ");

Serial.println(WiFi.localIP());

energyMonitor.current(0, 2.6);

}


void loop()

{

currentMillis = millis ();

if (currentMillis - previousMillis > intervalo) {

pulse1Sec = pulseCount;

pulseCount = 0 ;

// Debido a que este ciclo puede no completarse exactamente en intervalos de 1 segundo,

calculamos

// el número de milisegundos que han pasado desde la última ejecución y uso

// eso para escalar la salida. También aplicamos el factor de calibración para escalar la

salida

// basado en el número de pulsos por segundo por unidad de medida (litros / minuto en

// este caso) procedente del sensor.

flowRate = ((1000.0 / (millis () - previousMillis)) * pulse1Sec) / CalibrationFactor;

previousMillis = millis ();

// convertir a mililitros. m3


flowMilliLitres = (flowRate / 60) / 1000;

//Suma los mililitros pasados en este segundo al total acumulado

totalMilliLitres += flowMilliLitres;

double Irms = energyMonitor.calcIrms(1484);

double potencia = Irms * voltajeRed;

//-----Enviamos por el puerto serie---------------

Serial.println("[Sending a request]");

client.print(String("GET /localhost/prueba/index.php") + url + " HTTP/1.1\r\n" +

"Host: " + host + "\r\n" +

"Connection: close\r\n" +

"\r\n"

);

}


1.14.3 Utilizando NodeMCU ESP8266 y realizando la gestión y almacenamiento de datos con thinger.io

Se realiza la implementación del proyecto en mención usando únicamente en el módulo

“NodeMCU ESP866” ya que en el desarrollo en este se van a implementar dos circuitos y este

tiene la capacidad para recibir dichas conexiones y transmitir los datos y la aplicación de

Thinger.io permite sincronizar el MCU y permite exportar la información.

1.15 Definición del diseño seleccionado: NodeMCU ESP8266 haciendo uso de thinger.io

Para el diseño seleccionado se hizo un estudio de las plataformas que permiten la conexión a

internet de objetos, dispositivos, microcontroladores, etc, y que sean open source con el fin de

que se pueda crear una nube y usarla y poder interactuar de manera sencilla con las opciones

que trae, luego del estudio realizado con aplicaciones tales como Thingspeak, cosm.com,

cayenne, se tomó la decisión de usar thinger.io ya que provee grandes prestaciones de manera

gratuita a comparación de las mencionadas.

1.15.1 Factores que se tuvieron en cuenta para la selección del diseño

1.15.2 Desarrollo de software NodeMCU ESP8266

En el desarrollo se implementa la librería del MCU de ESP866 y thinger io, seguido a ello se

configura los parámetros para que se conecte el equipo a la red wifi, se configura el GPIO que

se va a usar y se configuran los datos para poder usar el módulo YF-S201 y el sensor de

corriente SCT-013.


#include <ThingerESP8266.h>

#include <ESP8266WiFi.h>

#include "EmonLib.h"

//Definimos datos de conexión WIFI

const char *ssid = "980142508167"; // SSID wifi

const char *pass = "R00t12e4"; // Clave Wifi

//Definimos datos de conexión a plataforma Thinger.io

#define USERNAME "juliancho123"

#define DEVICE_ID "ESP8266"

#define DEVICE_CREDENTIAL "K$hZIY5pfDA2"

ThingerESP8266 thing(USERNAME, DEVICE_ID, DEVICE_CREDENTIAL);

//Programación SCT010, se crea una instancia EnergyMonitor, se definen valores de votaje y

puerto

EnergyMonitor MonitorEnergia;

float voltajeRed = 120.0;

#define analogpin A0

//Programación YF-S201, se define el puerto y los valores de milis, tasas de flujo y mililitros.

#define SENSOR 2 // Gpio 2 puerto D4 En ESP / TXD1

long Millisactual = 0;

long Millisanterior = 0;


int intervalo = 1000;

volatile byte Cuentapulso;

byte pulso1Seg = 0;

float TasaFlujo;

unsigned int Flujomililitros;

unsigned long Mililitrostotales;

float FactorCalibracion = 7.5 ;

double Irms;

double potencia;

void IRAM_ATTR pulseCounter ()

{

Cuentapulso ++;

}

void setup()

{

Serial.begin(115200);

pinMode(SENSOR, INPUT_PULLUP);

Cuentapulso = 0;

TasaFlujo = 0.0;

Flujomililitros = 0;


Mililitrostotales = 0;

Millisanterior = 0;

Serial.print("\n");

attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(SENSOR), pulseCounter, FALLING);

// Número de pin: donde tenemos conectado el SCT-010 y añadimos el valor obtenido de la

calibración teórica

pinMode(analogpin, INPUT);

MonitorEnergia.current(A0, 0.6);

// Imprimimos valores de Wifi

WiFi.begin(ssid, pass);

Serial.print("Conectando a ");

Serial.print(ssid);

while (WiFi.status() != WL_CONNECTED)

{

delay(500);

Serial.print(".");

}

Serial.println();

Serial.println("Conectado a WiFi");

Serial.print("Dirección IP: ");


Serial.println(WiFi.localIP());

}

void loop()

{

Millisactual = millis ();

if (Millisactual - Millisanterior > intervalo) {

pulso1Seg = Cuentapulso;

Cuentapulso = 0 ;

// Debido a que este ciclo puede no completarse exactamente en intervalos de 1 segundo,

calculamos el número de milisegundos que han pasado desde la última ejecución y uso

// eso para escalar la salida. También aplicamos el factor de calibración para escalar la salida

basado en el número de pulsos por segundo por unidad de medida (litros / minuto en

//este caso) procedente del sensor.

TasaFlujo = ((1000.0 / (millis () - Millisanterior)) * pulso1Seg) / FactorCalibracion;

Millisanterior = millis ();

// Se convierte de mililitros a m3

Flujomililitros = (TasaFlujo / 60) * 1000;

//Suma los mililitros pasados en este segundo al total acumulado

Mililitrostotales += Flujomililitros;

//-----Enviamos por el puerto serie---------------


Serial.print("Caudal en tiempo real: ");

Serial.print( int (TasaFlujo)); // Imprime la parte entera de la variable

Serial.print( " L / min " );

Serial.println("\t");

// Imprimir espacio en la pestaña

// Imprime el total acumulado de litros fluidos desde el inicio

Serial.print( " Total Litros Consumidos: " );

Serial.print(Mililitrostotales/1000);

Serial.print( " Litros ");

Serial.print( "\t");



// Para el Irms y potencia iniciamente obtenemos el valor de la corriente eficaz y pasamos el

número de muestras que queremos tomar

Irms = MonitorEnergia.calcIrms(1484);

// Calculamos la potencia aparente

potencia = Irms * voltajeRed;

// Mostramos la información por el monitor serie

Serial.print("Irms: ");

Serial.print(Irms,3);


Serial.print("A, Potencia");

Serial.print(potencia);

Serial.println("W");

delay(1000);

thing["datos"] >> [](pson& in){

in["Consumo En Tiempo Real"] = TasaFlujo;

in[" Total Litros Consumidos "]= Mililitrostotales;

in["Potencia "]= potencia;

};

thing.stream(thing["datos"]);

thing.handle();

}

}


1.15.3 Elementos utilizados - Plano del prototipo

Para el desarrollo del prototipo se requieren los sensores de agua YF-S201, de corriente SCT-

013, un módulo ESP 8266 y los conectores. En la ilustración 18 observaremos las conexiones

que se deben realizar para el montaje del circuito.

Ilustración 18. Diagrama final. Creación propia.

1.15.4 Integración Thinger.io

Para realizar la implementación del aplicativo, se crea el ID del dispositivo y se genera la

clave para poder realizar la conexión como se muestra en la ilustración 19.


Ilustración 19. Creación de nombre y clave Thinger.io. Creación propia.

Una vez se tiene el dispositivo conectado se crean las gráficas que vamos a utilizar como se ve

en la ilustración 20.

Ilustración 20. Creación de interfaz gráfica en Thinger.io. Creación propia.


Se selecciona el dispositivo donde se van a obtener los datos. Ilustración 21.

Ilustración 21. Registro del ESP8266 en Thinger.io. Creación propia.


Se configuran las gráficas según la unidad y desde el valor mínimo al máximo que va a

mostrar. Ilustración 22.

Ilustración 22. Configuración de graficas. Creación propia.

Se genera la base de datos en Add Bucket como se muestra en la imagen 23.

Ilustración 23.Base de datos creada. Creación propia.


Por último, se selecciona de donde se va a coger la información. Ilustración 24.

Ilustración 24. Toma de datos. Creación propia.

1.15.5 Pruebas realizadas y resultados

Se realizan las conexiones físicas entre el NodeMCU8266 y los dos sensores; el sensor de

caudal y el sensor de flujo electrico como se detalla en las ilstraciones 25 y 26.

Ilustración 25. Conexiones para node MCU. Creación propia.


Ilustración 26. Prueba caudal de agua. Creación propia

Ya realizadas las conexiones físicas se abre el caudal de agua y se podrá observar el consumo

desde el IDE de Arduino como se ve en la ilustración 27.

Ilustración 27. Datos tomados del IDE. Creación propia.


También podemos observar los datos en tiempo real en las gráficas creadas en thinger io

como se ve en la ilustración 28.

Ilustración 28. Grafica de valores de Caudal. Creación propia.

Ahora se hacen pruebas conectando el sensor de corriente como se ve en la ilustración 29.

Ilustración 29.Prueba de corriente. Creación propia.


Para esta prueba conectamos un bombillo de 80W al medidor de corriente, el bombillo

simulará el circuito principal, y a la fase de este le conectamos nuestro sensor sin que se

requiera abrir el circuito, este puede ser instalado en una de las fases del contador, si es un

contador trifásico se requerirán de tres sensores para cada una de las fases y realizar así toda

la medición del consumo en el hogar, si es para un apartamento se tomará el par de cobre (fase)

principal que alimenta el circuito eléctrico, los resultados fueron exitosos; para esta prueba se

sumó el sensor de caudal y se hicieron pruebas de los dos sensores al tiempo, en la ilustración

30 vemos los resultados obtenidos.

Ilustración 30. Pruebas de caudal y corriente. Creación propia

Los resultados obtenidos muestran una potencia cercana a los 80W y un consumo de 2 a 3

litros por minuto.


1.15.6 Resultado final.

A continuación, mostraremos el resultado final de nuestro diseño del prototipo el cual

montamos sobre una placa PCB y se acopló a una estructura para ajustar todos sus

componentes y proteger el circuito de factores externos como se ven la ilustración 31.

Ilustración 31. Placa PCB soldada. Creación propia.

Se realiza conexión de los elementos electrónicos requeridos para el funcionamiento del

circuito como lo observamos en la ilustración 32.


Ilustración 32. Elementos electrónicos soldados. Creación propia.

Se realizo la construcción de una caja a la medida, de 10,4 x 8,4 cm con borneras externas

para la fácil conexión de los sensores como se muestra en la ilustración 33.

Ilustración 33. Vista externa del prototipo. Creación propia.


Se realizan las conexiones de los sensores a las borneras, en las ilustraciones 34 y 35 vemos

las conexiones realizadas y la simulación para la toma y graficación de datos en los dos

escenarios, caudal de agua y flujo eléctrico.

Ilustración 34. Conexión hacia sensor de flujo YF-S201. Creación propia.


Ilustración 35. Conexión hacia sensor de corriente SCT-013-000. Creación propia.

Se realizan pruebas en tiempo real durante dos días aproximadamente, del consumo de agua

y energía eléctrica; se ven plasmados los resultados de las pruebas en las ilustraciones 36 y

37.


Ilustración 36.Resultados de las pruebas finales #1. Creación propia.

Ilustración 37. Resultados de las pruebas finales #2. Creación propia.


Los datos vistos en las gráficas de thinger.io se comparan con los tomados desde el IDE de

Arduino y vemos que concuerdan como se observa en las ilustraciones de la 38 a la 44.

Ilustración 38. Datos finales vistos desde el IDE de Arduino. Creación propia.




Ilustración 41. Histórico de consumo de agua #1. Creación propia.


Ilustración 42. Histórico de consumo de agua #2. Creación propia.

Ilustración 43. Histórico de consumo eléctrico #1. Creación propia.


Ilustración 44. Histórico de consumo eléctrico #2. Creación propia.

En la ilustración 45 veremos que luego de realizar la toma de datos a través de graficas se

realiza un histórico de los datos en una pequeña tabla o base de datos en el cual podemos

observar la fecha en la que se tomaron los datos, el consumo en tiempo real del flujo de agua

y el consumo en tiempo real de la potencia eléctrica.


Ilustración 45. Tabla de resultados en tiempo real. Creación propia.


Aplicaciones Futuras.

Con el desarrollo final del proyecto una de las aplicaciones mas viables es la implementación

de la solución en las unidades residenciales con servicios compartidos, para poder tener los

valores por separado acorde al consumo real de cada familia, ya que es una implementación

menos costosa y con menos requisitos en comparación a instalar contadores de energía y de

agua para cada división residencial.

Otra aplicación seria la implementación de la solución en el área industrial, para el desarrollo

de esta aplicación se deberían modificar los sensores por unos más sofisticados para que

logren cumplir con una mayor precisión y soporten la capacidad de transmisión de datos de

todos los usuarios. Además de requerir la implementación de una plataforma basada en el

Internet de las cosas como freebase para obtener mayor facilidad en la captura de datos y su

demostración con diferentes diagramas o bases de datos.


Conclusiones

• De acuerdo a la investigación realizada se encontró que podemos realizar la medición

de consumo de agua y energía mediante diferentes tipos de tecnologías asociadas al

IoT y con el uso de diversos tipos de sensores; lo que le permitiría a futuro al grupo de

investigación de ingeniería de Unicompensar utilizar este trabajo como insumo para

seguir desarrollando esta línea de investigación.

• Para realizar el diseño se circuitos entre equipos Arduino y algunos módulos, como la

tarjeta ESP8266, se tienen algunas restricciones al momento de la implementación por

la compatibilidad entre las librerías del módulo.

• La solución implementada cumplió con las expectativas y nos permitió comprobar que

es posible tener una noción de consumo desde un aplicativo móvil de forma fácil,

incluyendo la graficación de datos en tiempo real, permitiéndonos comparar históricos

y conocer los picos de mayor consumo.

• En base a la investigación realizada logramos plantear un diseño único entre los

proyectos similares que se encuentran entre la misma área de investigación.

• Se pudo comprobar que no solamente se puede hacer manejo de datos a través de

plataformas o aplicaciones como Thinger.io, sino que además se pueden utilizar otras

opciones como la gestión de bases de datos a través de SQL.

• Según los muestreos realizados para el estudio del consumo de energía eléctrica se

pudo evidenciar que con el sensor usado se tienen márgenes de error cuando el

módulo ESP8266 se enciende, por lo cual es recomendable que para el futuro se realice

el estudio para implementar otro tipo de sensores que permitan mitigar el margen de

error.


Anexo: Manual de usuario


Bibliografía

Cavero, S. I. (2019). Diseño e implementación de un sistema de monitoreo inalambrico de

bancos de baterías utilizando en arduino mega 2560. Lima : Universidad tecnológica del peru .

Comisión de Regulación de Agua Potable y Saneamiento Básico, Ministerio de Vivienda.

(2015). Documento de trabajo proyecto general (RANGO DE CONSUMO BÁSICO) (p.

https://www.cra.gov.co/documents/Documento_de_Trabajo_y_Participacion_Ciudadana_750.p

df). Bogotá: Comisión de Regulación de Agua Potable y Saneamiento Básico, Ministerio de

Vivienda.

Coronell Orozco, J. E., & Chajín Beltrán, Y. G. (2020). Diseño de un Sistema de Monitoreo IOT

Smart Solar Lighting para Aplicación de Iluminación de Exteriores.

https://repository.unad.edu.co/bitstream/handle/10596/33397/ygchajinb.pdf?sequence=1&is

Allowed=y

Decreto contra el derroche de agua. (2019). Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio de

Colombia. http://www.minvivienda.gov.co/sala-de-prensa/noticias/2019/abril/gobierno-

nacional-expidio-decreto-contra-el-derroche-de-

agua#:~:text=673%20del%2024%20de%20abril,que%20tambi%C3%A9n%20hay%20condicio

nes%20de

Del Rio, Olga (2011). El proceso de investigación: etapas y planificación de la investigación, en

Vilches, L (coord.) Métodos y técnicas en la era digital. Editorial Gedisa. Pp. 67-93.

Diego Fernando Mesa Sandoval, C. R. (2016). repository.usta.edu.co. Obtenido de

https://repository.usta.edu.co/bitstream/handle/11634/2770/Mesadiego2016.pdf?sequence=1

&isAllowed=y

Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá – EAAB-, la Secretaría Distrital de Ambiente

–SDA-, Departamento Administrativo Nacional de Estadística -DANE-, Secretaría Distrital de


Planeación –SDP-. (2012). Boletín No. 40 Sobre el consumo y la producción de agua potable y

residual en el uso residencial urbano de Bogotá D.C.  (pp.

http://www.sdp.gov.co/sites/default/files/dice123-boletinconsprodaguasusores-

2012.pdf. Bogotá: Sandra Milena Cruz Silva.

Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla. (2017). Control y supervisión

mediante un sistema microcontrolador de los parámetros de calidad de agua de un estanque.

http://bibing.us.es/proyectos/abreproy/91103/fichero/TFG-AntonioPerezFinal.pdf

Espressif Systems - Wi-Fi and Bluetooth chipsets and solutions. (2020). Espressif Systems.

https://www.espressif.com

Fedesarrollo. (2013). Análisis de la situación energética. Bogotá: Fedesarrollo.

García, I. L. (2014). bdigital.unal.edu.co. Obtenido de

http://bdigital.unal.edu.co/50458/1/Estudio%20T%C3%A9cnico%20y%20Econ%C3%B3mico

%20de%20la%20transici%C3%B3n%20de%20Internet%20al%20Internet%20de%20las%20C

osas%20%28IoT%29%20en%20el%20caso%20colombiano.pdf

Gómez, A. H. (2017). Monitor de corriente basado en Arduino™. Obtenido de

http://bibing.us.es/proyectos/abreproy/91565/fichero/Memoria+TFG+Alberto+Hermosín+Gó

mez.pdf

INCB. (s.f.). NCB. Obtenido de https://www.incb.com.mx/index.php/articulos/78-

microcontroladores-y-dsps/2546-conociendo-el-microcontrolador-nucleo-core-atmega328p-

de-arduino-uno-mic019s

Lagares, J. F. (s.f.). TECNOLOGÍAS IoT PARA AHORRO ENERGÉTICO EN

EDIFICIOS. UniversidadPolitécnica de Cartagena.


Latinoamérica, N. C. (28 de Octubre de 2019). Nuevas soluciones entregan innovaciones

en IoT desde la nube hasta el entorno. Obtenido de https://news.microsoft.com/es-xl/microsoft-

anuncia-nuevas-capacidades-para-un-mundo-iot-fluido-inteligente-y-seguro/

Madrid, D. A. (2018). Metodología para la implementación de IoT. Bogota: Facultad de

Ingeniería.

Martínez Ortiz, A., Afanador, E., Gonzalo Zapata, J., Núñez, J., Ramírez, R., Yepes, T., & Garzón, J.

C. (2013, julio). ANÁLISIS DE LA SITUACIÓN ENERGÉTICA DE BOGOTÁ Y CUNDINAMARCA.

https://www.repository.fedesarrollo.org.co/.

https://www.repository.fedesarrollo.org.co/bitstream/handle/11445/369/Repor_Julio_2013_

%20Martinez_et_al.pdf?sequence=1&isAllowed=y

Microsoft. (28 de Octubre de 2019). Microsoft anuncia nuevas capacidades para un

mundo IoT fluido, inteligente y seguro. Obtenido de News.Microsoft:

https://news.microsoft.com/es-xl/microsoft-anuncia-nuevas-capacidades-para-un-mundo-iot-

fluido-inteligente-y-seguro/

Morocho, M. F. (2015). DESARROLLO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE MEDICION,

MONITOREO Y CONTROL DE CARGA ELÉCTRICA PARA APLICACIONES DOMESTICAS. Cuenca:

Universidad politécnica salesiana sede cuenca.

NodeMcu. (2020). NodeMcu. http://www.nodemcu.com

RCN. (12 de Agosto de 2014). Noticias RCN. Obtenido de Noticias.canalrcn.com:

https://noticias.canalrcn.com/nacional-bogota/bogota-desperdicia-34-agua-potable-al-ano

Sáenz, J. (09 de 09 de 2016). Wiki Sistemas Digitales. Obtenido de http://sistdig.wikidot.com

Suárez, R. (2015). Energías renovables, Impacto y Efectividad. Revista Científica Ingeniería y

Desarrollo en Energía, 48-53.


UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA. (2019). Análisis de la implementación del internet

de las cosas en la agroindustria colombiana para optimizar y aumentar los procesos de

producción.

https://repository.ucc.edu.co/bitstream/20.500.12494/12915/1/2019_an%C3%A1lisis_sistem

%C3%A1tico_internet.pdf.

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES. (2009). Tecnologías de ahorro de agua potable en viviendas

multifamiliares.

https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstream/handle/1992/23982/u346387.pdf?sequence=1

diseño de prototipo iot para el ahorro de energía

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