Desarrollo de un medidor integrado de estrés térmico y calidad del aire para evaluación sistémica de ambientes laborales

Autores
Berrini, Mauro Alejandro
Año de publicación
2025
Idioma
español castellano
Tipo de recurso
documento de conferencia
Estado
versión publicada
Descripción
Fil: Berrini, Mauro Alejandro. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ingeniería; Argentina.
Fil: Vera, Luis Horacio. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ingeniería; Argentina.
Fil: Zini, Luciano Atilio. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ingeniería; Argentina.
La creciente preocupación por la calidad del aire interior y las condiciones ambientales en entornos de trabajo continúa siendo un eje central de estudio en el ámbito de la salud ocupacional y la eficiencia energética. En 2024 se dio inicio a un proyecto con el objetivo de desarrollar un equipo multifunción capaz de medir y registrar variables ambientales críticas como temperatura, humedad relativa, presión, dióxido de carbono y estrés térmico. Este dispositivo busca contribuir tanto a la prevención de enfermedades asociadas al 'Síndrome del Edificio Enfermo', reconocido por la OMS, como al diseño de soluciones energéticamente eficientes y sustentables. El desarrollo del proyecto se estructuró en tres etapas, de las cuales, durante los años 2024 y 2025, se avanzó en las dos primeras. En la primera etapa se trabajó en la selección, prueba y calibración de sensores de temperatura, humedad relativa y CO2, estableciendo rectas de corrección mediante comparación con instrumentos de referencia como el Testo 435. En la segunda etapa se desarrolló un prototipo funcional utilizando un sistema embebido basado en la placa ESP32, que ofrece conectividad Wi-Fi. El prototipo incorporó sensores DHT11 (temperatura y humedad), BH1750 (intensidad lumínica) y BMP280 (presión atmosférica), con visualización local mediante pantalla LCD y posibilidad de envío remoto de datos. Esta etapa permitió validar el funcionamiento del sistema en condiciones reales y sentar las bases para la futura integración de un equipo definitivo. Uno de los avances más significativos fue la integración de alertas automáticas que se activan cuando los valores medidos superan ciertos umbrales críticos definidos por el operario. Estas alertas se generan de forma sonora mediante un buzzer en el sitio y se notifican simultáneamente por correo electrónico, mejorando sustancialmente la capacidad de respuesta ante posibles fallas del sistema de climatización u otros riesgos ambientales. El sistema también realiza el registro de datos históricos mediante la integración con Google Sheets, utilizando un script de Google Apps Script, lo que permite no solo almacenar las mediciones, sino también graficar su evolución temporal y facilitar el análisis de tendencias. La vinculación con la nube, mediante Google Sheets, y la interfaz web local alojada en la placa permitieron visualizar gráficos en tiempo real y gestionar los datos de forma remota. La metodología incluyó: selección y conexión del hardware; desarrollo y programación del sistema en Arduino IDE; ensamble físico del prototipo; y la integración completa del sistema IoT. Las pruebas funcionales evidenciaron una correcta adquisición y visualización de datos, tanto local como remota, y una efectiva emisión de alertas. El código implementado permite la medición periódica y la presentación gráfica de datos, así como la configuración automática de red Wi-Fi, almacenando las credenciales en la memoria interna del ESP32. Además, se estableció un modo AP (Access Point) para su configuración inicial o recuperación ante pérdida de conectividad. El trabajo realizado en las dos primeras etapas permitirá avanzar hacia una tercera y última fase, que consistirá en la incorporación de un sensor de CO2, la implementación de la ecuación WBGT en el código, el reemplazo del sensor DHT11 por el AHT10 y la inclusión de un sensor de temperatura de globo. Además, se prevé el diseño físico definitivo mediante la impresión 3D de la carcasa y la adquisición de una esfera metálica (de cobre o aluminio) de 15 cm de diámetro, en la cual se alojará el sensor de temperatura de globo. El objetivo es ensamblar un equipo completo, robusto y calibrado, destinado a la evaluación ambiental en entornos laborales.
Materia
Confort Térmico
Instrumentación
Psicrometría
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/ar/
Repositorio
Repositorio Institucional de la Universidad Nacional del Nordeste (UNNE)
Institución
Universidad Nacional del Nordeste
OAI Identificador
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Este dispositivo busca contribuir tanto a la prevención de enfermedades asociadas al 'Síndrome del Edificio Enfermo', reconocido por la OMS, como al diseño de soluciones energéticamente eficientes y sustentables. El desarrollo del proyecto se estructuró en tres etapas, de las cuales, durante los años 2024 y 2025, se avanzó en las dos primeras. En la primera etapa se trabajó en la selección, prueba y calibración de sensores de temperatura, humedad relativa y CO2, estableciendo rectas de corrección mediante comparación con instrumentos de referencia como el Testo 435. En la segunda etapa se desarrolló un prototipo funcional utilizando un sistema embebido basado en la placa ESP32, que ofrece conectividad Wi-Fi. El prototipo incorporó sensores DHT11 (temperatura y humedad), BH1750 (intensidad lumínica) y BMP280 (presión atmosférica), con visualización local mediante pantalla LCD y posibilidad de envío remoto de datos. Esta etapa permitió validar el funcionamiento del sistema en condiciones reales y sentar las bases para la futura integración de un equipo definitivo. Uno de los avances más significativos fue la integración de alertas automáticas que se activan cuando los valores medidos superan ciertos umbrales críticos definidos por el operario. Estas alertas se generan de forma sonora mediante un buzzer en el sitio y se notifican simultáneamente por correo electrónico, mejorando sustancialmente la capacidad de respuesta ante posibles fallas del sistema de climatización u otros riesgos ambientales. El sistema también realiza el registro de datos históricos mediante la integración con Google Sheets, utilizando un script de Google Apps Script, lo que permite no solo almacenar las mediciones, sino también graficar su evolución temporal y facilitar el análisis de tendencias. La vinculación con la nube, mediante Google Sheets, y la interfaz web local alojada en la placa permitieron visualizar gráficos en tiempo real y gestionar los datos de forma remota. La metodología incluyó: selección y conexión del hardware; desarrollo y programación del sistema en Arduino IDE; ensamble físico del prototipo; y la integración completa del sistema IoT. Las pruebas funcionales evidenciaron una correcta adquisición y visualización de datos, tanto local como remota, y una efectiva emisión de alertas. El código implementado permite la medición periódica y la presentación gráfica de datos, así como la configuración automática de red Wi-Fi, almacenando las credenciales en la memoria interna del ESP32. Además, se estableció un modo AP (Access Point) para su configuración inicial o recuperación ante pérdida de conectividad. El trabajo realizado en las dos primeras etapas permitirá avanzar hacia una tercera y última fase, que consistirá en la incorporación de un sensor de CO2, la implementación de la ecuación WBGT en el código, el reemplazo del sensor DHT11 por el AHT10 y la inclusión de un sensor de temperatura de globo. Además, se prevé el diseño físico definitivo mediante la impresión 3D de la carcasa y la adquisición de una esfera metálica (de cobre o aluminio) de 15 cm de diámetro, en la cual se alojará el sensor de temperatura de globo. El objetivo es ensamblar un equipo completo, robusto y calibrado, destinado a la evaluación ambiental en entornos laborales.Universidad Nacional del Nordeste. 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La creciente preocupación por la calidad del aire interior y las condiciones ambientales en entornos de trabajo continúa siendo un eje central de estudio en el ámbito de la salud ocupacional y la eficiencia energética. En 2024 se dio inicio a un proyecto con el objetivo de desarrollar un equipo multifunción capaz de medir y registrar variables ambientales críticas como temperatura, humedad relativa, presión, dióxido de carbono y estrés térmico. Este dispositivo busca contribuir tanto a la prevención de enfermedades asociadas al 'Síndrome del Edificio Enfermo', reconocido por la OMS, como al diseño de soluciones energéticamente eficientes y sustentables. El desarrollo del proyecto se estructuró en tres etapas, de las cuales, durante los años 2024 y 2025, se avanzó en las dos primeras. En la primera etapa se trabajó en la selección, prueba y calibración de sensores de temperatura, humedad relativa y CO2, estableciendo rectas de corrección mediante comparación con instrumentos de referencia como el Testo 435. En la segunda etapa se desarrolló un prototipo funcional utilizando un sistema embebido basado en la placa ESP32, que ofrece conectividad Wi-Fi. El prototipo incorporó sensores DHT11 (temperatura y humedad), BH1750 (intensidad lumínica) y BMP280 (presión atmosférica), con visualización local mediante pantalla LCD y posibilidad de envío remoto de datos. Esta etapa permitió validar el funcionamiento del sistema en condiciones reales y sentar las bases para la futura integración de un equipo definitivo. Uno de los avances más significativos fue la integración de alertas automáticas que se activan cuando los valores medidos superan ciertos umbrales críticos definidos por el operario. Estas alertas se generan de forma sonora mediante un buzzer en el sitio y se notifican simultáneamente por correo electrónico, mejorando sustancialmente la capacidad de respuesta ante posibles fallas del sistema de climatización u otros riesgos ambientales. El sistema también realiza el registro de datos históricos mediante la integración con Google Sheets, utilizando un script de Google Apps Script, lo que permite no solo almacenar las mediciones, sino también graficar su evolución temporal y facilitar el análisis de tendencias. La vinculación con la nube, mediante Google Sheets, y la interfaz web local alojada en la placa permitieron visualizar gráficos en tiempo real y gestionar los datos de forma remota. La metodología incluyó: selección y conexión del hardware; desarrollo y programación del sistema en Arduino IDE; ensamble físico del prototipo; y la integración completa del sistema IoT. Las pruebas funcionales evidenciaron una correcta adquisición y visualización de datos, tanto local como remota, y una efectiva emisión de alertas. El código implementado permite la medición periódica y la presentación gráfica de datos, así como la configuración automática de red Wi-Fi, almacenando las credenciales en la memoria interna del ESP32. Además, se estableció un modo AP (Access Point) para su configuración inicial o recuperación ante pérdida de conectividad. El trabajo realizado en las dos primeras etapas permitirá avanzar hacia una tercera y última fase, que consistirá en la incorporación de un sensor de CO2, la implementación de la ecuación WBGT en el código, el reemplazo del sensor DHT11 por el AHT10 y la inclusión de un sensor de temperatura de globo. Además, se prevé el diseño físico definitivo mediante la impresión 3D de la carcasa y la adquisición de una esfera metálica (de cobre o aluminio) de 15 cm de diámetro, en la cual se alojará el sensor de temperatura de globo. El objetivo es ensamblar un equipo completo, robusto y calibrado, destinado a la evaluación ambiental en entornos laborales.
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