Evaluación de calidad de aire en el edificio de ingenierías
La pandemia de COVID-19 ha generado una mayor conciencia acerca de la importancia de la calidad del aire en el control de la propagación del virus. La inhalación de partículas suspendidas en el aire se ha demostrado ser uno de los medios más comunes de contagio y los espacios cerrados, como las aula...
- Autores:
-
Gomez Alsina, Wilfred David
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2022
- Institución:
- Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
- Repositorio:
- Repositorio UNAB
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
- oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/19145
- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/20.500.12749/19145
- Palabra clave:
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Carbon dioxide
Mecatrónica
Teoría de las máquinas
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Calidad de aire
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La pandemia de COVID-19 ha generado una mayor conciencia acerca de la importancia de la calidad del aire en el control de la propagación del virus. La inhalación de partículas suspendidas en el aire se ha demostrado ser uno de los medios más comunes de contagio y los espacios cerrados, como las aulas de clases, tienen una tendencia a concentrar estas partículas. La ventilación adecuada puede ayudar a disminuir la cantidad de partículas en el aire, pero es necesario seguir recomendaciones específicas. En este proyecto de grado, se llevará a cabo una evaluación cuantitativa de la calidad del aire en cinco aulas del edificio de ingenierías de la Universidad Autónoma de Bucaramanga. Para lograr esto, se implementarán al menos cinco dispositivos de medición de la calidad del aire que recopilarán información relevante, con un énfasis principal en las concentraciones de CO2, humedad y temperatura. Los datos obtenidos serán analizados en tiempo real mediante un protocolo de comunicación basado en la tecnología de Internet de las cosas y podrán ser visualizados a través de una interfaz HMI. Finalmente, se formularán soluciones viables para mejorar la calidad del aire en las aulas elegidas. Este estudio proporcionará una información valiosa sobre la calidad del aire en los espacios cerrados y dará lugar a futuras mejoras en este campo. |
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Lazaro Maradey, Jessica Gissellaadd71ede-dbbf-4951-b69e-f043f99ec4e5Gomez Alsina, Wilfred David515e97c4-e24a-486f-b1b0-bb0453130dbcMaradey Lázaro, Jessica Gissella [0000040553]Maradey Lázaro Jessica Gissella [000-0003-2319-1965]Maradey Lázaro, Jessica Gissella [57207878442]Maradey Lázaro Jessica Gissella [jessica-gissella-maradey-lázaro]Bucaramanga (Santander, Colombia)2022-1 y 2022-2UNAB Campus Bucaramanga2023-03-01T12:34:15Z2023-03-01T12:34:15Z2022-06-22http://hdl.handle.net/20.500.12749/19145instname:Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNABreponame:Repositorio Institucional UNABrepourl:https://repository.unab.edu.coLa pandemia de COVID-19 ha generado una mayor conciencia acerca de la importancia de la calidad del aire en el control de la propagación del virus. La inhalación de partículas suspendidas en el aire se ha demostrado ser uno de los medios más comunes de contagio y los espacios cerrados, como las aulas de clases, tienen una tendencia a concentrar estas partículas. La ventilación adecuada puede ayudar a disminuir la cantidad de partículas en el aire, pero es necesario seguir recomendaciones específicas. En este proyecto de grado, se llevará a cabo una evaluación cuantitativa de la calidad del aire en cinco aulas del edificio de ingenierías de la Universidad Autónoma de Bucaramanga. Para lograr esto, se implementarán al menos cinco dispositivos de medición de la calidad del aire que recopilarán información relevante, con un énfasis principal en las concentraciones de CO2, humedad y temperatura. Los datos obtenidos serán analizados en tiempo real mediante un protocolo de comunicación basado en la tecnología de Internet de las cosas y podrán ser visualizados a través de una interfaz HMI. Finalmente, se formularán soluciones viables para mejorar la calidad del aire en las aulas elegidas. Este estudio proporcionará una información valiosa sobre la calidad del aire en los espacios cerrados y dará lugar a futuras mejoras en este campo.1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................... 12 1.1 DESCRIPCIÓN BREVE DEL PROBLEMA ................................................... 12 1.2 JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA .............................................................. 14 2. OBJETIVOS ....................................................................................................... 17 2.1 OBJETIVO GENERAL. ................................................................................. 17 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS. ....................................................................... 17 3. METODOLOGÍA ................................................................................................ 18 3.1 ACTIVIDADES A DESARROLLAR ............................................................... 21 3.2 RESULTADOS ESPERADOS ...................................................................... 24 4. MARCO TEÓRICO ............................................................................................ 25 4.1 ¿CÓMO SE DA LA CONTAMINACIÓN DE AIRE EN INTERIORES?: ......... 25 4.2 ¿QUÉ SON LOS SISTEMAS DE MONITOREO DE CALIDAD DE AIRE?: .. 26 4.2.1 • Objetivos de una evaluación de calidad de aire: .................................. 27 4.3 ¿QUÉ SOPORTES TECNOLÓGICOS SE UTILIZARÁN? ........................... 27 4.3.1 Internet de las cosas .............................................................................. 27 4.3.2 Big data .................................................................................................. 29 4.3.3 Wifi ......................................................................................................... 29 4.3.4 Red de sensores inalámbricos ............................................................... 30 4.4 ¿CÓMO GENERAR UN PLAN DE GESTIÓN DE CALIDAD DEL AIRE? .... 31 4.5 ¿QUÉ ES UNA EVALUACIÓN DE CALIDAD DE AIRE? .............................. 33 4.6 POWER BI .................................................................................................... 33 4.7 THINGER.IO ................................................................................................. 34 5. NORMATIVA ...................................................................................................... 36 6. ESTADO DEL ARTE .......................................................................................... 40 7. DESARROLLO .................................................................................................. 46 7.1 SELECCIÓN DE LOS COMPONENTES ...................................................... 46 7.1.1 Diagrama del toro ................................................................................... 46 7.1.2 Diagrama del pulpo ................................................................................ 47 7.1.3 Diagramas fast ....................................................................................... 48 7.1.4 Matriz QFD sensores y energía eléctrica ............................................... 51 7.1.5 Matriz QFD plataforma de desarrollo y software de diseño .................... 52 7.1.6 Matriz QFD procesador .......................................................................... 53 7.2 COSTOS ...................................................................................................... 53 7.3 METODOS DE MEDICIÓN DE DIOXIDO DE CARBONO, HUMEDAD Y TEMPERATURA................................................................................................. 54 7.4 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DEL CIRCUITO ............................................ 55 7.4.1 Node Mcu 8266 ...................................................................................... 55 7.4.2 Sensirium scd 30 .................................................................................... 57 7.4.3 Métodos de calibración. .......................................................................... 58 7.4.4 Sensor MHZ-19 ...................................................................................... 59 7.4.5 Métodos de calibración. .......................................................................... 60 7.4.6 Fuente reguladora de 3.3v ..................................................................... 61 7.5 PROCESO DE ENSAMBLE ......................................................................... 62 7.5.1 Resultado final ........................................................................................ 65 7.6 DISEÑO DE PROTOTIPO FINAL EN MADERA .......................................... 67 7.7 CÓDIGO. ...................................................................................................... 68 7.7.1 Código medidor MHZ-19 calibración ...................................................... 68 7.7.2 Código medidor Sensirium Scd 30 calibración ....................................... 70 7.7.3 Código medidor Sensirium Scd 30 envió de datos a thinger.io .............. 71 7.7.4 Código medidor MHZ-19 envió de datos a thinger.io ............................. 72 7.8 ADQUISICIÓN DE DATOS E INTERFAZ HMI ............................................. 74 7.8.1 Dimensionamiento de las aulas a evaluar .............................................. 75 7.8.2 Laboratorio de electrónica 2 ................................................................... 75 7.8.3 Laboratorio de electrónica 1 ................................................................... 77 7.8.4 Laboratorio de Automatización ............................................................... 79 7.8.5 Salón L5-2 .............................................................................................. 80 7.8.6 Salón L5-1 .............................................................................................. 81 7.8.7 Descripción de la interfaz hmi. ............................................................... 82 8. RESULTADOS OBTENIDOS ............................................................................. 84 8.1 MEDICIONES DE CO2 ................................................................................. 84 8.1.1 Mediciones de Co2 laboratorio de Automatización ................................ 84 8.1.2 Mediciones de Co2 laboratorio de electrónica 1 ..................................... 87 8.1.3 Mediciones de Co2 laboratorio de Electrónica 2 .................................... 89 8.1.4 Mediciones de Co2 salón L5-1 ............................................................... 91 8.1.5 Mediciones de Co2 salón L5-2 ............................................................... 93 8.2 MEDICIONES HUMEDAD Y TEMPERATURA............................................. 95 8.2.1 Mediciones de temperatura por mes ...................................................... 96 8.2.2 Mediciones de temperatura por día de la semana ................................. 97 8.2.3 Mediciones de temperatura por hora ...................................................... 98 8.2.4 Mediciones de humedad por mes......................................................... 100 8.2.5 Mediciones de humedad por día de la semana .................................... 101 8.2.6 Mediciones de humedad por hora ........................................................ 102 9. DISCUSIÓN ..................................................................................................... 105 10. PLAN DE GESTIÓN DE CALIDAD DE AIRE ................................................. 110 10.1 REVISIÓN INICIAL ................................................................................... 110 10.2 COMPROMISO INSTITUCIONAL ............................................................ 110 10.3 PLANEACIÓN........................................................................................... 111 10.4 IMPLEMENTACIÓN ................................................................................. 113 10.5 VERIFICACIÓN ........................................................................................ 113 10.6 REVISIÓN POR LA DIRECCIÓN ............................................................. 113 11. CONCLUSIONES .......................................................................................... 115 12. RECOMENDACIONES .................................................................................. 117 13. BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................. 118 14. ANEXOS ........................................................................................................ 126PregradoThe COVID-19 pandemic has raised awareness about the importance of air quality in controlling the spread of the virus. The inhalation of particles suspended in the air has been shown to be one of the most common means of contagion and closed spaces, such as classrooms, have a tendency to concentrate these particles. Proper ventilation can help decrease the amount of airborne particles, but specific recommendations need to be followed. In this degree project, a quantitative evaluation of air quality will be carried out in five classrooms of the engineering building of the Autonomous University of Bucaramanga. To achieve this, at least five air quality measurement devices will be implemented that will collect relevant information, with a main emphasis on CO2 concentrations, humidity, and temperature. The data obtained will be analyzed in real time through a communication protocol based on Internet of Things technology and can be viewed through an HMI interface. Finally, viable solutions will be formulated to improve the air quality in the chosen classrooms. This study will provide valuable information on indoor air quality and will lead to future improvements in this field.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombiahttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Evaluación de calidad de aire en el edificio de ingenieríasAir quality evaluation in the engineering buildingIngeniero MecatrónicoUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería Mecatrónicainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1finfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPMechatronicBig dataAir qualityInternet of thingsArtificial intelligenceMachine theoryMathematical modelsEnvironmentEnvironmental evaluationPressure transducersCarbon dioxideMecatrónicaTeoría de las máquinasModelos matemáticosMedio ambienteEvaluación ambientalTransductores de presiónDióxido de carbonoCalidad de aireInternet de las cosasInteligencia artificialAIROKCO2. Estudio de medición del CO2 y monitorización en 20 centros escolares (en línea). En: Medirco2 (España): 2021 (Consultada: 30, agosto, 2021). Disponible en: https://medirco2.com/blog/estudio-de-medicion-del-co%e2%82%82-y-monitorizacion-en-20-centros-escolaresALLEN, Joseph et al. Guía en 5 pasos para medir la tasa de renovación de aire en aulas (en línea). En: Harvard TH Chan. 2020 (Consultada: 12, agosto, 2021). Disponible en: https://andefil.com/wp-content/uploads/2020/09/guia_ventilacion.pdfBARRERA, Doris y TORRES, Álvaro. Evaluación de la calidad del aire interior mediante indicadores ecológicos y sociales asociados a la inmisión de material particulado (PM10) en el área de madera del taller de diseño industrial, Universidad el Bosque, sede Usaquén, periodo 2018-2. Trabajo de grado de pregrado. Bogotá: Universidad El Bosque. Facultad de Facultad de ingeniería. Programa de Ingeniería Ambiental, 2018. 67p Disponible en: https://repositorio.unbosque.edu.co/bitstream/handle/20.500.12495/3271/Barrera_Torres_Doris_Cristel_2018.pdf?sequence=8&isAllowed=yCENTROS PARA EL CONTROL Y LA PREVENCIÓN DE ENFERMEDADES. Cómo se propaga el COVID-19 (en línea). En: CDC (USA): 2021 (Consultada: 1, agosto, 2021). Disponible en: https://espanol.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/prevent-getting-sick/how-covid-spreads.html#:~:text=H%C3%A1gase%20una%20prueba%20de%20detecci%C3%B3n,dispone%20de%20agua%20y%20jab%C3%B3n.CEPAL. Introducción a los sistemas de monitoreo y evaluación (en línea). En: Naciones unidas (Ilpes): 2021 (Consultada: 20, julio, 2021). Disponible en: https://www.cepal.org/sites/default/files/courses/files/introduccion_sistemas_monitoreo_y_evaluacion.pdfCHIARA, Lavinia et al., Data driven indoor air quality prediction in educational facilities based on IoT network. En: Energy and Buildings. 2021. Vol. 236 No. 2. p. 1-16. 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MINISTERIO DE AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO TERRITORIAL. Decreto 979 de 2006. (3, abril, 2006), Por la cual se establece la Norma de Calidad del Aire o Nivel de Inmisión, para todo el territorio nacional en condiciones de referencia. Diario Oficial. Bogotá, 46.230. 2006. 6p.COLOMBIA. MINISTERIO DE AMBIENTE. Resolución 1208 de 2003. (5, septiembre, 1995), por la cual se establece la Norma de Calidad del Aire o Nivel de Inmisión, para todo el territorio nacional en condiciones de referencia. Diario Oficial. Bogotá, 1995. No. 42.131. 5p.COLOMBIA. MINISTERIO DE MEDIO AMBIENTE. Resolución 528 de 1997. (16, junio, 1997), Por medio de la cual se prohibe la producción de refrigeradores, congeladores y combinación de refrigerador - congelador, de uso doméstico, que contenga o requieran para su producción u operación Clorofluorocarbonos (CFC's), y se fijan requisitos para la importación de los mismos. Bogotá, 1997. 3p.COLOMBIA. MINISTERIO DE MEDIO AMBIENTE. Resolución 898 de 1995. (23, agosto, 1995), Por la cual se regulan los criterios ambientales de calidad de los combustibles líquidos y sólidos utilizados en hornos y caldera de uso comercial e industrial y en motores de combustión interna de vehículos automotores. Diario Oficial. Bogotá, 1995. No. 44.748. 5p.COLOMBIA. MINISTERIO DEL MEDIO AMBIENTE. Decreto 1228 de 1997. (6, mayo, 1997), Por medio del cual se modifica parcialmente el Decreto 948 de 1995 que contiene el Reglamento de Protección y Control de la Calidad del Aire. Bogotá, Diario Oficial 1997. 43.038. 5p.COLOMBIA. MINISTERIO DEL MEDIO AMBIENTE. Resolución 1619 de 1995. (21, diciembre, 1995), Por la cual se desarrollan parcialmente los artículos 97 y 98 del Decreto 948 de 1995 (modificados por el Decreto 2107 del 30 de noviembre de 1995). Diario Oficial. Bogotá, 1995. No. 42,017. 1pCOLOMBIA. MINISTERIO DEL MEDIO AMBIENTE. Resolución 619 de 1997. (7, julio, 1997), Por la cual se establecen parcialmente los factores a partir de los cuales se requiere permiso de emisión atmosférica para fuentes fijas. Bogotá, 1997. 5p.COLOMBIA. MINISTERIO DEL MEDIO AMBIENTE. Resolución 623 de 1998. (9, julio, 1998), Por la cual se modifica parcialmente la resolución 898 de 1995 que regula los criterios ambientales de calidad de los combustibles líquidos y sólidos utilizados en hornos y calderas de uso comercial e industrial y en motores de combustión interna. Diario Oficial. Bogotá, 1998. 3p.COLOMBIA. PRESIDENCIA DE LA REPÚBLICA. Decreto 02 de 1982. (11, enero, 1982), Por el cual se reglamentan parcialmente el Título I de la Ley 09 de 1979 y el Decreto Ley 2811 de 1974, en cuanto a emisiones atmosféricas. Diario Oficial. Bogotá, 1982. No. 35.944. 27p.COLOMBIA. PRESIDENCIA DE LA REPÚBLICA. Decreto 1228 de 1997. 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