UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL CARRERA DE INGENIERÍA EN ...

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS

CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES

DISEÑO DE UN PROTOTIPO PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA

DE SEMAFORIZACIÓN INTELIGENTE QUE EVALÚE LOS NIVELES

DE LA CONTAMINACIÓN ACÚSTICA EN LA AVIACIÓN

NAVAL DE GUAYAQUIL.

PROYECTO DE TITULACIÓN

Previa a la obtención del Título de:

INGENIERO EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES

AUTORES:

Beltrán Zavala Rina Solange.

González Mantuano Daniel Stalyn.

TUTOR:

Ing. Luis Espín Pazmiño, Mg.

GUAYAQUIL-ECUADOR

2021

I

REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIAS Y TECNOLOGÍA

FICHA DE REGISTRO DE TESIS

TÍTULO: Diseño de un Prototipo para la Implementación de

un Sistema de Semaforización Inteligente que

Evalúe los Niveles de la Contaminación Acústica

en la Aviación Naval de Guayaquil.

REVISOR: Ing. Fabián Espinoza Bazán, M.Sc

INSTITUCIÓN: Universidad de Guayaquil FACULTAD: Ciencias Matemáticas y Físicas

CARRERA: Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones

AUTORES: Beltrán Zavala Rina Solange González Mantuano Daniel Stalyn

FECHA DE PUBLICACIÓN: No. DE PÁGINAS: 183

ÁREAS TEMÁTICAS:

PALABRAS CLAVES: hangar, semaforización inteligente, contaminación

acústica, página web, base de datos, impacto visual.

RESUMEN: El propósito del presente estudio es diseñar un prototipo de semaforización inteligente que evalúe los niveles de la contaminación acústica en la Aviación Naval de Guayaquil, el cual consiste en un semáforo inteligente que activa sus colores conforme varía la contaminación acústica, logrando así crear un impacto visual y de concientización sobre el inminente riesgo existente, además de una página web que recibe dicha información en tiempo real, almacenándola en una base datos y ser presentados gráficamente para su respectivo estudio y análisis, contribuyendo en la realización de estrategias y procedimientos que mitiguen los efectos dañinos para el ser humano. La información obtenida demuestra que el prototipo es una herramienta de recolección y supervisión recomendable para actuar frente a la problemática en pos de toma de decisiones para los procedimientos de seguridad laboral y ocupacional.

N° DE REGISTRO (En base de datos): N° DE CLASIFICACIÓN:

DIRECCIÓN URL: (PROYECTO DE TITULACIÓN EN LA WEB)

ADJUNTO PDF: SI NO

CONTACTO CON AUTOR/ES: Teléfono: E-mail:

Beltrán Zavala Rina Solange 0961162207 [email protected]

González Mantuano Daniel Stalyn 0961943473 [email protected]

CONTACTO CON LA INSTITUCIÓN: NOMBRE: Ab. Juan Chávez Atocha

TELÉFONO: 04-2307729

CORREO: [email protected]

mailto:[email protected]

II

APROBACIÓN DEL TUTOR

En mi calidad de Tutor del trabajo de investigación, DISEÑO DE UN

PROTOTIPO PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE

SEMAFORIZACIÓN INTELIGENTE QUE EVALÚE LOS NIVELES DE

LA CONTAMINACIÓN ACÚSTICA EN LA AVIACIÓN NAVAL DE

GUAYAQUIL” elaborado por BELTRÁN ZAVALA RINA SOLANGE y

GONZÁLEZ MANTUANO DANIEL STALYN, alumnos no titulados de la

Carrera de Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones, Facultad de

Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de Guayaquil, previo a

la obtención del Título de Ingeniero en Networking y

Telecomunicaciones, me permito declarar que luego de haber orientado,

estudiado y revisado, la Apruebo en todas sus partes.

Atentamente,


TUTOR

III

DEDICATORIA

Dedico con todo mi corazón este

proyecto a mis padres Mario Beltrán y

Rina Zavala, por formarme e inculcarme

ser mejor persona y hacer el bien, por

estar conmigo en mis logros y derrotas.

A mis hermanos Edwin y Raquel por

siempre alentarme a perseguir mis

sueños, y así poderles demostrar que

todo se logra con esfuerzo y dedicación,

por último, dedico este proyecto a mi

esposo Daniel González por luchar

conmigo a perseguir nuestros sueños.

Beltrán Zavala Rina Solange

IV

DEDICATORIA

Dedico este proyecto a mi madre Adriana

Mantuano Rojas, mi padre Daniel

González Manrique que me han formado

y me siguen formando como persona

para lograr mis objetivos sin perder la

humildad, a mis hermanos Angello,

Daniela y Renato, a mi hijo Mauricio

González Molina y a mi esposa Rina

Beltrán Zavala que sin lugar a duda han

contribuido de una u otra manera para

que esta meta, que es nuestra meta, se

cumpla. Los amo.

González Mantuano Daniel Stalyn

V

AGRADECIMIENTO

Quiero agradecer a nuestro Dios por

permitirme lograr cumplir una meta más

en mi vida; a mis queridos padres por su

sacrificio diario en mi etapa de

estudiante, también expresar mi gratitud

a la célebre Universidad de Guayaquil

que a través de los docentes han

impartido todo el conocimiento necesario

para mi carrera, y agradecer a mi

compañero de tesis que ha sido un gran

apoyo para hacerlo posible.

Beltrán Zavala Rina Solange

VI

AGRADECIMIENTO

Agradezco a mi Dios por brindarme salud

y vida para dar este paso importante, a

mi familia por ser ese combustible que

me da fuerzas para seguir luchando en la

vida, y por último, pero no menos

importante a todos mis compañeros de la

prestigiosa Aviación Naval que de una u

otra manera me ayudaron para hacer

realidad este proyecto.

González Mantuano Daniel Stalyn

VII

TRIBUNAL PROYECTO DE TITULACIÓN

Ing. José González Ruíz, M.Sc.

DECANO DE LA FACULTAD

CIENCIAS MATEMÁTICAS Y

FÍSICAS

Ing. Abel Alarcón Salvatierra, Mgs.

DIRECTOR DE LA CARRERA DE

INGENIERÍA EN NETWORKING Y

TELECOMUNICACIONES

Ing. Fabián Espinoza Bazán, M.Sc

PROFESOR REVISOR DEL

ÁREA TRIBUNAL

Ing. William Rodríguez López, M.Sc.

PROFESOR DEL ÁREA TRIBUNAL


PROFESOR TUTOR DEL PROYECTO

DE TITULACIÓN

Ab. Juan Chávez Atocha, Esp

SECRETARIO TITULAR

VIII

DECLARACIÓN EXPRESA

“La responsabilidad del contenido de

este Proyecto de Titulación, me

corresponden exclusivamente; y el

patrimonio intelectual de la misma a la

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL”

BELTRÁN ZAVALA RINA SOLANGE

GONZÁLEZ MANTUANO DANIEL STALYN

IX




DISEÑO DE UN PROTOTIPO PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA



NAVAL DE GUAYAQUIL.

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

INGENIERO EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES

Autor: Beltrán Zavala Rina Solange

C.I. 0952830727

Autor: González Mantuano Daniel Stalyn

C.I. 0928357755

Tutor: Ing. Luis Espín Pazmiño, Mg.

Guayaquil, Marzo del 2021

X

CERTIFICADO DE ACEPTACIÓN DEL TUTOR

En mi calidad de Tutor del proyecto de titulación, nombrado por el Consejo

Directivo de la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de

Guayaquil.

CERTIFICO:

Que he analizado el Proyecto de Titulación presentado por el/la

estudiante BELTRÁN ZAVALA RINA SOLANGE Y GONZÁLEZ MANTUANO

DANIEL STALYN, como requisito previo para optar por el título de Ingeniero en

Networking y Telecomunicaciones cuyo problema es:

La contaminación auditiva causada por el transporte aéreo, especialmente en las

maniobras de despegue y aterrizaje de las aeronaves. Aquello es producto de

preocupación para el personal de la Aviación Naval en la protección de la calidad

de vida, dado que se encuentran ubicados en la zona denominada lado aire en el

Aeropuerto “José Joaquín de Olmedo” de Guayaquil. Este ruido excesivo

sobrepasa los umbrales de audición, ocasionando impactos negativos en la salud.

Sería fundamental adoptar medidas de protección al personal en los niveles

acústicos.

Considero aprobado el trabajo en su totalidad.

Presentado por:

Beltrán Zavala Rina Solange C.I. 0952830727

González Mantuano Daniel Stalyn C.I. 0928357755

Tutor: Ing. Luis Espín Pazmiño, Mg.

Guayaquil, Marzo del 2021

XI




AUTORIZACIÓN PARA PUBLICACIÓN DE PROYECTO DE TITULACIÓN EN

FORMATO DIGITAL

1. Identificación del Proyecto de Titulación

Nombre del alumno: Beltrán Zavala Rina Solange

Dirección: Luis Pauta (2da Sedalana) entre Guerrero Martínez y Leonidas

Plaza.

Teléfono: 0961162207 E-mail: [email protected]

Nombre del alumno: González Mantuano Daniel Stalyn

Dirección: Luis Pauta (2da Sedalana) entre Guerrero Martínez y Leonidas Plaza.

Teléfono: 0961943473 E-mail: [email protected]

Facultad: Ciencias Matemáticas y Físicas

Carrera: Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones

Proyecto de titulación al que opta: Ingeniero en Networking y

Telecomunicaciones

Profesor tutor: Ing. Luis Espín Pazmiño, Mg.

Título del Proyecto de Titulación:

DISEÑO DE UN PROTOTIPO PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE SEMAFORIZACIÓN INTELIGENTE QUE EVALÚE LOS NIVELES DE LA CONTAMINACIÓN ACÚSTICA EN LA AVIACIÓN NAVAL DE GUAYAQUIL.

Tema del Proyecto de Titulación: PROTOTIPO, SEMAFORIZACIÓN

INTELIGENTE, CONTAMINACIÓN, ACÚSTICA, GUAYAQUIL.



XII

2. Autorización de Publicación de Versión Electrónica del Proyecto

de Titulación.

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

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

electrónica de este Proyecto de titulación.

Publicación electrónica:

Inmediata X Después de un año

Firma del alumno: Beltrán Zavala Rina Solange

Firma del alumno: González Mantuano Daniel Stalyn

3. Forma de envío:

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

.Doc. O .RTF y Puf para PC. Las imágenes que la acompañen pueden ser: .gif,

.jpg o .TIFF.

DVDROM CDROM

X

XIII

ÍNDICE GENERAL

APROBACIÓN DEL TUTOR .................................................................................. II

DEDICATORIA ....................................................................................................... IV

AGRADECIMIENTO ............................................................................................... V

TRIBUNAL PROYECTO DE TITULACIÓN .......................................................... VII

DECLARACIÓN EXPRESA ................................................................................. VIII

CERTIFICADO DE ACEPTACIÓN DEL TUTOR ................................................... X

AUTORIZACIÓN PARA PUBLICACIÓN DE PROYECTO ................................... XI

ÍNDICE GENERAL ............................................................................................... XIII

ABREVIATURAS ...............................................................................................XVIII

SIMBOLOGÍA .......................................................................................................XIX

ÍNDICE DE GRÁFICOS ........................................................................................ XX

ÍNDICE DE CUADROS ......................................................................................XXIII

RESUMEN ........................................................................................................ XXIV

ABSTRACT ....................................................................................................... XXVI

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

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

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

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

Ubicación del problema en un contexto ............................................................. 3

Situación Conflicto Nudos Críticos ..................................................................... 4

Causas y Consecuencias del Problema ............................................................. 5

Delimitación del Problema .................................................................................. 6

Formulación del Problema .................................................................................. 6

Evaluación del Problema .................................................................................... 7

Objetivos del Proyecto ........................................................................................ 8

Objetivo general .............................................................................................. 8

XIV

Objetivos específicos ...................................................................................... 8

Alcances del problema ........................................................................................ 8

Justificación e importancia .................................................................................. 9

Metodología del proyecto.................................................................................. 10

CAPÍTULO II ......................................................................................................... 11

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

Antecedentes de estudio .................................................................................. 11

Fundamentación teórica ................................................................................... 15

Contaminación Acústica ............................................................................... 15

Ruido y Sonido .......................................................................................... 16

Evaluación del ruido .................................................................................. 17

Oído Humano ............................................................................................ 23

Contaminación aérea .................................................................................... 23

Ruido y la Salud Humana ............................................................................. 24

Protección auditiva .................................................................................... 30

Redes Inalámbricas ...................................................................................... 33

Tipos de redes inalámbricas ..................................................................... 33

Red de sensores inalámbricos (WSN) ......................................................... 35

Elementos de una red de sensor inalámbrico .......................................... 36

Aplicaciones de sensores inalámbricos (WSN)........................................ 39

Características y limitaciones de las WSN ............................................... 40

Topologías de una red de sensores inalámbricos ................................... 41

Topología de red en estrella ................................................................. 42

Parámetros a considerar en redes de sensores inalámbricos ................. 42

Tarjetas de desarrollo ................................................................................... 43

Arduino ...................................................................................................... 44

Funcionamiento de Arduino .................................................................. 46

XV

Programación en Arduino ..................................................................... 46

Módulo Relé de Arduino ....................................................................... 48

NodeMCU .................................................................................................. 50

Sensor ........................................................................................................... 51

Sensores de sonido .................................................................................. 52

Importancia del sensor de sonido ......................................................... 53

Hosting .......................................................................................................... 54

Funcionamiento del hosting web .............................................................. 54

Tipos de hosting ........................................................................................ 55

CDmon .......................................................................................................... 56

Características de CDmon ........................................................................ 57

Sitio Web ....................................................................................................... 57

Clasificación de Sitios Web....................................................................... 57

Base de Datos ............................................................................................... 58

MySQL........................................................................................................... 59

Principales sentencias de MySQL ............................................................ 59

Internet de las Cosas .................................................................................... 60

Cómo funciona IoT .................................................................................... 60

Protocolos del Internet de las Cosas ........................................................ 61

Nivel de aplicación ................................................................................ 61

Nivel de transporte ................................................................................ 62

Nivel de red ........................................................................................... 62

Nivel de vínculo de datos ...................................................................... 63

Nivel físico ............................................................................................. 63

IDE de programación .................................................................................... 64

Visual Studio Code........................................................................................ 64

Dreamweaver ................................................................................................ 65

XVI

Lenguaje de Programación ........................................................................... 65

JavaScript .................................................................................................. 66

PHP ........................................................................................................... 66

HTML como lenguaje de etiqueta ............................................................. 67

Fundamentación legal ....................................................................................... 67

Pregunta científica a contestarse ..................................................................... 69

Definiciones conceptuales ................................................................................ 69

CAPíTULO III ........................................................................................................ 73

PROPUESTA TECNOLÓGICA ............................................................................ 73

Análisis de factibilidad ....................................................................................... 73

Factibilidad Operacional ............................................................................... 73

Factibilidad Técnica ...................................................................................... 75

Hardware ................................................................................................... 75

Software .................................................................................................... 76

Factibilidad Económica ................................................................................. 77

Factibilidad legal ........................................................................................... 79

Etapas de la metodología del proyecto ............................................................ 80

Fase I: Proceso de Planificación .................................................................. 81

Fase II: Proceso de Diseño........................................................................... 83

Fase III: Proceso de Ejecución ..................................................................... 89

Fase IV: Proceso de Pruebas ..................................................................... 111

Entregables del proyecto ................................................................................ 113

Criterio de validación de la propuesta ............................................................ 113

Procesamiento y análisis ................................................................................ 113

Población y muestra.................................................................................... 118

CAPITULO IV ...................................................................................................... 131

Criterios de aceptación del producto o Servicio ............................................. 131

XVII

Conclusiones ................................................................................................... 132

Recomendaciones .......................................................................................... 133

BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................... 134

ANEXOS ............................................................................................................. 142

Anexo 1: Solicitud de autorización para la recopilación de datos y la

implementación del prototipo. ............................................................................. 142

Anexo 2: Carta de aceptación. ........................................................................... 143

Anexo 3: Cronograma de actividades. ............................................................... 144

Anexo 4: Programación del módulo NodeMCU ESP8266. ................................ 145

Anexo 5: Código del sitio web. ........................................................................... 147

Anexo 6: Criterio de validación de la propuesta. ................................................ 151

Anexo 7: Encuesta. ............................................................................................. 152

Anexo 8: Datasheet del módulo NodeMCU ESP8266. ...................................... 153

Anexo 9: Datasheet del sensor DFR0034. ......................................................... 154

Anexo 10: Tabla entidad relación. ...................................................................... 155

XVIII

ABREVIATURAS

HTTP: Hypertext Transfer Protocol.

PHP: Hypertext Preprocessor.

AP: Access Point.

GPIO: General Purpose Input/Output.

TCP: Transmission Control Protocol (Protocolo de Control de Transmisión).

IP: Internet Protocol (Protocolo de Internet).

IDE: Integrated Development Environment (Entorno de Desarrollo Integrado).

IoT: Internet of Things (Internet de las cosas).

OMS: Organización Mundial de la salud.

dB: Decibel.

PMI: Project Management Institute.

PMBOK: Project Management Body of Knowledge.

NPS: Nivel de presión sonora.

DTU: Desplazamiento temporal auditivo.

DPU: Desplazamiento permanente auditivo.

WWAN: Wireless Wide Area Network.

WMAN: Wireless Metropolitan Area Network.

XIX

WLAN: Wireless Local Area Network.

WPAN: Wireless Personal Area Network.

WSN: Wireless Sensor Networks (Redes de sensores inalámbricos).

RMS: Presión sonora eficaz.

GND: Derivada de la palabra ingles ground (Tierra).

VCC: Voltaje en corriente directa.

WYSIWYG: Lo que ves es lo que obtienes.

SIMBOLOGÍA

Log: Logaritmo.

P1: Presión Sonora Eficaz.

P2: Presión sonora de referencia.

Lp: Nivel de presión sonora.

Po: Presión.

Wo: Vatios.

Hz: Hertz.

DC: Corriente Directa.

AC: Corriente Alterna.

XX

ÍNDICE DE GRÁFICOS

Gráfico 1: Escala Comparativa entre nivel de presión sonora en decibeles y

micropascales. ...................................................................................................... 18

Gráfico 2: Fórmula de los niveles de la presión sonora. ...................................... 19

Gráfico 3: Fórmula de decibeles ........................................................................... 21

Gráfico 4: Relación de decibeles y voltaje ........................................................... 21

Gráfico 5: Efectos fisiológicos producidos por exposiciones prolongadas a

elevados niveles de ruido ..................................................................................... 25

Gráfico 6: Esquema de las reacciones ante los efectos producido por el ruido .. 26

Gráfico 7: Partes de orejera auditiva. ................................................................... 31

Gráfico 8: Tapones moldeables. ........................................................................... 32

Gráfico 9: Tapones pre-moldeables. .................................................................... 32

Gráfico 10: Clasificación de las redes inalámbricas. ............................................ 33

Gráfico 11: Elementos de una red de sensores inalámbricos. ............................ 37

Gráfico 12: Elementos de un Nodo Sensor. ......................................................... 38

Gráfico 13: Topología en estrella.......................................................................... 42

Gráfico 14: Tipos de Arduino más usados. .......................................................... 45

Gráfico 15: Programación en Arduino. ................................................................. 47

Gráfico 16: Componentes del entorno de desarrollo Arduino. ............................. 48

Gráfico 17: Módulos relé. ...................................................................................... 49

Gráfico 18: Conexiones del módulo relé. ............................................................. 49

Gráfico 19: Esquema general del NodeMCU. ...................................................... 51

Gráfico 20: Tipos de sensores. ............................................................................. 52

Gráfico 21: Servicios de CDmon. ......................................................................... 56

Gráfico 22: Punto de ubicación del prototipo entre el hangar N° 1 y 2. ............... 82

Gráfico 23: Diseño de Red.................................................................................... 83

Gráfico 24: Inicio de sesión de la página web. ..................................................... 85

Gráfico 25: Registro en la página web. ................................................................ 85

Gráfico 26: Tablero de la página web. .................................................................. 86

Gráfico 27: Diseño estructural del prototipo. ........................................................ 89

Gráfico 28: Elementos que conforman el prototipo. ............................................. 89

Gráfico 29: Elaboración de la parte externa del prototipo. ................................... 90

Gráfico 30: Elaboración de la parte interna del prototipo. .................................... 90

XXI

Gráfico 31: Estructura de las conexiones. ............................................................ 91

Gráfico 32:Conexiones eléctricas del prototipo. ................................................... 91

Gráfico 33: Ubicación del módulo relé. ................................................................. 92

Gráfico 34: Diagrama de flujo de la programación del módulo NodeMCU ESP8266.

............................................................................................................................... 94

Gráfico 35: Plataforma Cloud MQTT. ................................................................... 97

Gráfico 36: Verificación de los datos. ................................................................... 97

Gráfico 37: Código para la conexión con Cloud MQTT. ...................................... 98

Gráfico 38: Instalación del prototipo. .................................................................... 99

Gráfico 39: Configuración del sitio web. ............................................................... 99

Gráfico 40: Inicio sesión de la página web. ........................................................ 100

Gráfico 41: Elementos que conforman el portal web. ........................................ 101

Gráfico 42: Indicador de los decibeles. .............................................................. 101

Gráfico 43: Código para recibir el dato y ser mostrado en el indicador. ............ 102

Gráfico 44: Semáforo digital. .............................................................................. 102

Gráfico 45: Configuración de la dinámica de los colores del semáforo. ............ 103

Gráfico 46: Código para la conexión con la Base de Datos. ............................. 103

Gráfico 47: Código para visualizar en la página web de forma gráfica los decibeles.

............................................................................................................................. 104

Gráfico 48: Representación gráfica de los decibeles. ........................................ 104

Gráfico 49: Interfaz de registro de usuario. ........................................................ 105

Gráfico 50: Código para el registro de usuario................................................... 105

Gráfico 51. Creación de usuario y contraseña en Cloud MQTT. ....................... 106

Gráfico 52: Información que brinda la plataforma MQTT. .................................. 106

Gráfico 53: Usuarios y ACL de la plataforma MQTT.......................................... 107

Gráfico 54: Configuración del usuario en el NodeMCU. .................................... 107

Gráfico 55: Configuración del usuario en la página web. .................................. 108

Gráfico 56: Configuración de los ACL´s. ............................................................ 108

Gráfico 57: Configuración del topic en el NodeMCU. ........................................ 109

Gráfico 58: Configuración del topic de la página web. ....................................... 109

Gráfico 59: Conexión con la base de datos. ...................................................... 109

Gráfico 60: Almacenamiento de los decibeles en la base de datos. ................. 110

Gráfico 61: Código para almacenar el dato. ....................................................... 110

Gráfico 62: Tabla donde se muestra el dato. ..................................................... 110

XXII

Gráfico 63: Pruebas de conexión con la base de datos. ................................... 111

Gráfico 64: Pruebas de conexión con el sensor. ............................................... 112

Gráfico 65: Sincronización de la página web y el semáforo físico..................... 112

Gráfico 66: Análisis de los datos. ....................................................................... 114







Gráfico 73: Diagrama de la edad del personal. .................................................. 120

Gráfico 74: Diagrama del área en la que trabaja el personal. ........................... 121

Gráfico 75: Diagrama de las horas laborables del personal. ............................. 122

Gráfico 76: Diagrama del conocimiento sobre los riesgos constante al ruido. .. 123

Gráfico 77: Diagrama del alto ruido de las aeronaves es un riesgo para la salud.

............................................................................................................................. 124

Gráfico 78: Diagrama de la intensidad del sonido en el trabajo. ....................... 125

Gráfico 79: Diagrama de los procedimientos para contrarrestar el ruido. ......... 126

Gráfico 80. Diagrama del listado de procedimientos. ........................................ 127

Gráfico 81: Diagrama de las molestias a causa del ruido. ................................. 128

Gráfico 82: Diagrama del padecimiento de las molestias que causa el ruido. .. 129

Gráfico 83: Diagrama de la implementación del prototipo. ................................ 130

XXIII

ÍNDICE DE CUADROS

Cuadro 1: Causas y Consecuencias. ..................................................................... 5

Cuadro 2: Delimitación del Problema. .................................................................... 6

Cuadro 3: Escala Sonora ...................................................................................... 20

Cuadro 4: Efectos nocivos del ruido y sus umbrales ........................................... 28

Cuadro 5: Valores límites permisibles para ruido continuo e intermitente. ......... 29

Cuadro 6: Dispositivos según el modelo. ............................................................. 76

Cuadro 7: Software para el uso de Servicios y Nodos......................................... 76

Cuadro 8: Presupuesto de Materiales. ................................................................. 77

Cuadro 9: Presupuesto de Software. ................................................................... 78

Cuadro 10: Presupuesto Mano de Obra............................................................... 78

Cuadro 11: Presupuesto Total. ............................................................................. 79

Cuadro 12: Comparativa de IDES de programación. ........................................... 84

Cuadro 13: Comparativa de módulos programables. .......................................... 87

Cuadro 14: Comparativa de los sensores de sonidos. ........................................ 88

Cuadro 15: Pines del NodeMCU ESP8266 conectados en el prototipo. ............. 92

Cuadro 16: Disposición de la población. ............................................................ 118

Cuadro 17: Disposición de la muestra. ............................................................... 118

Cuadro 18: Edad del personal. ........................................................................... 120

Cuadro 19: Área en la que trabaja el personal................................................... 121

Cuadro 20: Horas laborables del personal. ........................................................ 122

Cuadro 21: Conocimiento sobre los riesgos constante al ruido. ....................... 123

Cuadro 22: El alto ruido de las aeronaves es un riesgo para la salud. ............. 124

Cuadro 23: La intensidad del sonido en el trabajo. ............................................ 125

Cuadro 24: Procedimientos para contrarrestar el ruido. .................................... 126

Cuadro 25: Listado de procedimientos. .............................................................. 127

Cuadro 26: Molestias a causa del ruido. ............................................................ 128

Cuadro 27: Padecimiento de las molestias que causa el ruido. ........................ 129

Cuadro 28: Implementación de un prototipo. ..................................................... 130

Cuadro 29: Matriz de criterios de aceptación del proyecto. ............................... 131

XXIV

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS

CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES DISEÑO DE UN PROTOTIPO PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA



NAVAL DE GUAYAQUIL.

Autor: Beltrán Zavala Rina Solange

Autor: González Mantuano Daniel Stalyn Tutor: Ing. Luis Espín Pazmiño, Mg.

RESUMEN

El propósito del presente estudio es diseñar un prototipo de semaforización

inteligente que evalúe los niveles de la contaminación acústica en la Aviación

Naval de Guayaquil, el cual consiste en un semáforo inteligente que activa sus

colores conforme varía la contaminación acústica, logrando así crear un impacto

visual y de concientización sobre el inminente riesgo existente, además de una

página web que recibe dicha información en tiempo real, almacenándola en una

base datos y ser presentados gráficamente para su respectivo estudio y análisis,

contribuyendo en la realización de estrategias y procedimientos que mitiguen los

efectos dañinos para el ser humano.

De acuerdo a la metodología PMBOK la realización del proyecto se dividió en

fases por lo que elementos tanto electrónicos y eléctricos que ayudan a la

realización de este proyecto han sido cuidadosamente analizados para la correcta

compatibilidad prototipo - sitio web, así como también las factibilidades tanto

económica y técnica del sistema.

Entre los hangares #1 y #2 de la Aviación Naval fue el punto de ubicación

designado para la lectura de la contaminación acústica, así como también crear el

impacto visual deseado, el tiempo escogido para el análisis fue de un mes donde

XXV

se realizó un estudio de los primeros 5 días, luego de una semana y finalizando

con el análisis mensual.

La información obtenida demuestra que el prototipo es una herramienta de

recolección y supervisión recomendable para actuar frente a la problemática en

pos de toma de decisiones para los procedimientos de seguridad laboral y

ocupacional.

Palabras claves: Hangar, semaforización inteligente, contaminación acústica,

página web, base de datos, impacto visual.

XXVI

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS


DESIGN OF A PROTOTYPE FOR THE IMPLEMENTATION OF AN SYSTEM

OF INTELLIGENT TRAFFIC LIGHT TO ASSESS NOISE POLLUTION LEVELS

IN NAVAL AVIATION OF GUAYAQUIL.

Author: Beltrán Zavala Rina Solange Author: González Mantuano Daniel Stalyn

Tutor: Ing. Luis Espín Pazmiño Mg.

ABSTRACT

The purpose of this study is to design an intelligent traffic light prototype that

evaluates the levels of noise pollution in the Naval Aviation of Guayaquil, which

consists of an intelligent traffic light that activates its colors as noise pollution

varies, thus creating a visual impact and awareness of the imminent existing risk,

in addition to a web page which receives the information in real time, storing it in a

database and presented graphically for its respective study and analysis,

contributing to the implementation of strategies and procedures that mitigate the

effects harmful to human.

According to the PMBOK methodology, this project was divided into phases, so

both electronic and electrical elements that help to carry out this project have been

carefully analyzed for the correct prototype - website compatibility, as well as the

economic feasibilities. and system technical.

Between hangars # 1 and # 2 of Naval Aviation was the designated location point

for reading noise pollution, as well as creating the desired visual impact, the time

chosen for the analysis was one month where a study was carried out of the first 5

days, after a week and ending with the monthly analysis.

XXVII

The information obtained demonstrates that the prototype is a recommended

collection and supervision tool to act in the face of the problem towards decision-

making for work and occupational safety procedures.

Keywords: Hangar, smart traffic lights, noise pollution, website, database, visual

impact.

1

INTRODUCCIÓN

Desde tiempos antiguos hasta la actualidad la población se ve expuesta a ruido

más aún con la modernidad de las ciudades, la evolución del hombre y la

necesidad de desarrollar nuevos avances se ha visto obligado a satisfacer al ser

humano, como por ejemplo movilizarse de un lugar a otro con distancias largas y

en lapsos de tiempos cortos, surge la necesidad del transporte aéreo, lo que ha

generado preocupantes impactos ambientales como es la contaminación acústica

y va en aumento.

Los aeropuertos en el Ecuador, principalmente en las ciudades de Quito y

Guayaquil, registran mayor tráfico aéreo tanto vuelos nacionales como

internacionales, como resultado se crean más fuentes de trabajo, subiendo los

indicadores económicos y creando un impacto positivo a la sociedad, pero sin

embargo la contaminación ambiental crece proporcionalmente ocasionando

efectos negativos de preocupación, dado que se generan ruidos excesivos que

sobrepasan los umbrales auditivos provocando molestias en el entorno que a su

vez afecta la calidad de vida de los individuos.

El presente estudio se enfoca en el alto índice de niveles de contaminación

acústica en la Aviación Naval de Guayaquil, la misma que afecta directamente a

la salud de las personas que laboran en la institución e incluso a las familias que

habitan en los alrededores del Aeropuerto José Joaquín de Olmedo, por medio de

una observación de campo se ha analizado que existen empleados que usan

orejeras de protección para los oídos en sus labores cotidianas, pero al igual una

gran cantidad de empleados que no usan, por diferentes causas que van desde el

contratiempo de alguna actividad o el descuido, esto ocasiona la pérdida de

audición, alteraciones en el sistema nervioso, variaciones en el sistema

cardiovascular, y otras enfermedades, por ende se pretende buscar

concientización para el cuidado de la salud auditiva.

Considerando lo antes expuesto se plantea realizar un diseño de un prototipo para

la implementación de un sistema de semaforización inteligente que evalúe los

niveles de la contaminación acústica en la Aviación Naval de Guayaquil, para crear

el sentido de concientización al personal de manera visual, así como también

2

ayudar en las tomas de decisiones en base a los datos almacenados y

representados en un servidor web.

Para la realización del presente proyecto se analizará diferentes herramientas que

van desde el desarrollo de la plataforma web en conjunto con la programación de

la tarjeta de red NodeMCU ESP8266, así como la creación del prototipo que

cumpla con resolver la problemática.

El desarrollo del presente trabajo se divide en 4 capítulos que se detallarán a

continuación:

Capítulo 1: Se realizará el planteamiento del problema donde se detallará los

factores que han llevado a proponer una solución, al igual que la ubicación del

contexto y nudos críticos de la investigación, una tabla de causas y consecuencias

que provocan la contaminación auditiva, a su vez se delimitará el problema, se

formulará el problema, se efectuará la evaluación del problema, como también el

alcance del proyecto, objetivos generales y 5 objetivos específicos donde se

basará el proyecto, la justificación e importancia del mismo.

Capítulo 2: Iniciará con los antecedentes de estudios, los cuales se investigarán

de libros y tesis ya realizadas con temas similares que ayuden a entender la

magnitud del problema, al igual se seguirá con los fundamentos teóricos que

detallarán qué significado tiene cada herramienta a utilizar en la construcción del

prototipo, además sobre todo el marco conceptual que ayudará a captar la idea

del proyecto, por último se mencionarán las leyes a nivel Nacional en Ecuador

sobre la seguridad de redes o desarrollo de nuevas tecnologías educativas de

conocimiento.

Capítulo 3: En el presente capítulo mencionado se detallará la propuesta

tecnológica del proyecto que define cada factibilidad del proyecto incluyendo la

legal a su vez se definirá la población y la muestra de estudio y las fases de la

metodología a usar, detallando el desarrollo del sistema inteligente propuesto y

para quiénes está dirigido.

Capítulo 4: Se detallará las respectivas conclusiones y recomendaciones del

tema propuesto, para futuras mejoras.

3

CAPITULO I

EL PROBLEMA

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Ubicación del problema en un contexto

El Aeropuerto Internacional José Joaquín de Olmedo se encuentra ubicado en la

ciudad de Guayaquil, al nordeste del microcentro, fue inaugurado el 27 de julio del

año 2006, el Aeropuerto es considerado uno de los mejores en toda América por

el tamaño de 2 a 5 millones de personas y por su capacidad de admitir a 7 000 000

de pasajeros en el año, que eligen diferentes destinos para viajar ya sean en

vuelos Internacionales o Nacionales, considerando que sus destinos se extienden

a Madrid, Europa y muchos países internacionales. (Molina, 2016)

En el Aeropuerto Internacional José Joaquín de Olmedo, se encuentra la Aviación

Naval, creada en el año 1968, siendo oficializada como una de las primeras

divisiones por la Armada del Ecuador, en la actualidad la Aviación Naval cuenta

con aeronaves de ala fija y ala rotatoria, se destaca por tener una fila de 12

promociones de aviadores por las fuerzas armadas. (Armada, 2019)

Un estudio, realizado por Araujo de la Facultad de Ciencias Químicas de la Carrera

de Ingeniería Ambiental (2017), estima que “En Ecuador existen 3 ciudades con

un índice alto de contaminación sonora” (p. 14). Por lo tanto, es el enfoque del

presente proyecto dirigido a la ciudad de Guayaquil en las instalaciones de la

Aviación Naval que se encuentra dentro del Aeropuerto, donde la contaminación

acústica es causada por las unidades aeronavales, así como también por los

aviones comerciales, afectando a la salud tanto auditiva como de enfermedades

nerviosas o cardiovascular. “El Aeropuerto realiza más de 100 vuelos semanales

a diferentes países, así lo anunció un periódico nacional, indica que en verano las

personas viajan a 9 países y son 11 las aerolíneas que se encuentran operativas”

(El Comercio, 2020).

4

El reintegro de las actividades aéreas donde aviones despejan y aterrizan, genera

la contaminación acústica para los empleados que laboran constantemente en el

Aeropuerto, percibiendo el ruido de una manera desagradable y molestosa.

Al igual en la Aviación Naval se realiza constantes operaciones, pruebas de

motores de sus aeronaves, así como mantenimiento de las mismas, además de

efectuar vuelos logísticos y operaciones aeronavales para distintos sectores del

Estado Ecuatoriano. (…) Un estudio, realizado por Sánchez (2014), estimó que

“de 6 a 7 aeronaves permanecen operativas por cada periodo anual.” (p. 46) (…)

Lo que aumenta la contaminación acústica para los pilotos, tripulantes y servidores

públicos civiles que laboran en el área de hangares y plataforma.

La contaminación acústica ha tenido un gran impacto en la sociedad, por lo que

estudios de la Organización de la Salud (OMS) revelan que Quito y Guayaquil

llegan a 70 y 90 decibeles según la publicación de un artículo periódico (El

Comercio, 2020), por ende, especialistas informaron y dieron a conocer

estrategias, de crear leyes que minimice el sonido de un motor de avión, lo cual

produce nerviosismo en las personas, estrés y problemas en la voz, por la manera

de hablar alto durante la exposición del sonido.

Situación Conflicto Nudos Críticos

En el Aeropuerto de Guayaquil diariamente se generan vuelos nacionales e

internacionales en la zona denominada lado aire que es la pista de despegue y

aterrizaje de las aerolíneas, en la zona lado tierra se encuentra ubicada la Aviación

Naval en donde se realizan mantenimiento dentro de los hangares y operaciones

en la plataforma de vuelo, frecuentemente los sonidos que causan las unidades

aeronavales así como los aviones comerciales son perjudiciales para la salud,

ocasionando daño auditivo al personal.

El presente estudio se focaliza en medir los impactos del nivel acústico,

centrándose en una de las actividades puntuales más relevantes, como son las

operaciones aeronavales con las unidades de la Aviación Naval de Guayaquil y

los aviones que circulan por el lado aire del Aeropuerto.

5

Causas y Consecuencias del Problema

Dentro del Aeropuerto Internacional José Joaquín de Olmedo, está situada la

Aviación Naval de Guayaquil que se dedica a operaciones aeromarítimas, en

consecuencia es una fuente de ruido que sobrepasa los umbrales de audición,

ocasionando impactos negativos en la salud, a continuación, se señalará

elementos notables del acontecimiento que se describirán en el Cuadro 1:

Cuadro 1: Causas y Consecuencias.

CAUSAS CONSECUENCIAS

El ruido que es producido

por los chequeos de

motores y las operaciones

aeronavales como también

la circulación de las

aerolíneas por la zona

denominada lado aire.

Carencia de un sistema

que alerte de los altos

niveles de contaminación

acústica.

Genera pérdida en el órgano auditivo

a largo o corto plazo, además del

aumento de incidentes o accidentes

debido a la falta de concentración por

el entorno ruidoso, también provoca

variaciones en el sistema

cardiovascular, alterando el ritmo

cardíaco y aumentando la presión

arterial.

Falta de conocimiento y

concientización del personal, con

respecto a la contaminación

acústica en el que están

involucrado.

Elaboración: Beltrán Zavala Rina Solange. González Mantuano Daniel Stalyn

Fuente: Texto Investigativo

6

Delimitación del Problema

El presente proyecto propone diseñar un prototipo para la implementación de un

sistema de semaforización inteligente que evaluará los niveles de la

contaminación acústica dando lugar específico en la Aviación Naval de Guayaquil,

donde se estudiará el comportamiento del ruido excesivo generado por los aviones

al despegar y aterrizar en el Aeropuerto, así como las propias unidades de la

Aviación Naval, se receptará los datos por medio del sensor de sonido DFR0034

en tiempo real para ser procesados por la tarjeta de red NodeMCU ESP8266, la

cual activará el semáforo según los rangos configurados en decibeles y a su vez

almacenará la información en una base de datos que serán interpretarlos de forma

gráfica en una página web, como se menciona en el Cuadro 2.

Cuadro 2: Delimitación del Problema.

Campo: Desarrollo Software

Áreas: Sistema y Redes

Aspectos: Sistema de Semaforización

Inteligente.

Tema: Diseño de un prototipo para la

implementación de un sistema de

semaforización inteligente que evalúe

los niveles de la contaminación

acústica en la Aviación Naval de

Guayaquil.

Elaboración: Beltrán Zavala Rina Solange y González Mantuano Daniel Stalyn

Fuente: Datos Investigativo

Formulación del Problema

¿De qué manera la implementación de un sistema de semaforización inteligente

que evalúe los niveles de la contaminación acústica ayudaría al personal de la

Aviación Naval de Guayaquil a la toma de decisiones para correctos

procedimientos y evitar problemas de salud?

7

Evaluación del Problema

Delimitado: El presente proyecto será implementado en las instalaciones de la

Aviación Naval de Guayaquil, durante un mes de prueba, de manera que se

evaluará el nivel del ruido en horarios laborables y no laborables.

Claro: La Aviación Naval no cuenta con un sistema de semaforización que ayude

a visualizar el nivel de ruido, de manera que no se produce concientización en el

personal por la contaminación acústica que se exponen.

Evidente: En la Aviación Naval de Guayaquil es evidente que existe

contaminación acústica que sobrepasan los umbrales de audición, por ello al

personal se le realiza anualmente chequeos médicos, reflejando perdidas

progresivas de audición.

Concreto: El propósito de realizar el proyecto, es el desarrollo de un sistema

inteligente de semaforización que será programado en el módulo NodeMCU

ESP8266 en base a los datos recolectados por el sensor DFR0034, y usando

tecnología de redes inalámbricas para evaluar los niveles de contaminación

acústica, orientado al personal de la Aviación Naval.

Factible: El presente estudio es factible debido a que la institución no cuenta con

un sistema de semaforización inteligente que evalué los niveles de contaminación

acústica. También es factible dado que la Aviación Naval dispone de la

infraestructura para la implementación del prototipo, además que no se requiere

de gran inversión económica.

Identifica los productos esperados: El uso de herramientas tecnológicas como

el sensor de sonido DFR0034 y el módulo NodeMCU ESP8266 pondrá en

funcionalidad el semáforo, por lo tanto, es la solución propuesta al problema.

8

Objetivos del Proyecto

Objetivo general

Diseñar un prototipo para la implementación de un sistema de semaforización

inteligente que evalúe los niveles de la contaminación acústica en la Aviación

Naval de Guayaquil.

Objetivos específicos

Realizar un estudio de la infraestructura de los hangares en la Aviación

Naval de Guayaquil para puntos estratégicos de ubicación del sensor y el

semáforo.

Elaborar el prototipo de semaforización inteligente en sus partes físicas y

lógicas, donde se representará por colores el riesgo de contaminación

auditiva.

Verificar la sincronización entre el sensor de sonido DFR0034, la tarjeta de

red NodeMCU ESP8266 y la base de datos.

Crear una página web que exprese de forma gráfica los niveles de

contaminación acústica en tiempo real.

Presentar los resultados de las pruebas de funcionalidad del prototipo

como alternativa para la toma de decisiones, con respecto a la

problemática de la contaminación acústica.

Alcances del problema

El presente proyecto define su alcance por medio del desarrollo de un prototipo

para la implementación de un sistema de semaforización inteligente que estará

compuesto por diferentes factores como son:

Evaluar los niveles de la contaminación acústica en la Aviación Naval de

Guayaquil por medio del sensor de sonido para ser receptado por el

NodeMCU y así guardar los datos.

Estudiar el comportamiento de la contaminación auditiva una vez

almacenado la información en la base de datos.

9

Interpretar los datos de forma gráfica en una página web para llevar un

control de rangos sonoros que sobrepasen el umbral de audición.

Crear un impacto visual y a su vez de concientización al personal por medio

del prototipo de semaforización.

Justificación e importancia

El desarrollo del presente proyecto se debe a la contaminación acústica que

causan las aeronaves en la maniobra de despegue, aterrizaje y pruebas de

motores, por lo tanto, esto se ha convertido en una molestia de salud pública, el

medio está saturado de diversos sonidos que se miden en decibeles, el oído

humano puede tolerar hasta 55 decibeles sin ocasionar ningún daño al organismo,

pasado de esto perjudica gravemente la salud humana por no llevar el control

adecuado en su debido tiempo.

El desarrollo del proyecto nace en base a los múltiples incidentes y accidentes que

ocurren en la Aviación Naval, dado que el personal expuesto a la contaminación

acústica en los resultados médicos realizados anualmente se muestran

afectaciones preocupantes, como son la pérdida auditiva a corto y largo plazo, la

falta de concentración, el estrés, problemas digestivos, variaciones en el sistema

cardiovascular, problemas al conciliar el sueño y dificultad al hablar con otras

personas, en consecuencia el 30% de la pérdida auditiva se genera a partir de los

5 años de estar laborando constantemente en el área, las personas que trabajan

en mantenimiento y pilotos de aeronaves que necesariamente pasan en los

hangares y plataformas de vuelo se exponen a un rango de 65 a 120 dB de ruido,

cuando el oído humano puede tolerar hasta 55 dB sin ningún daño a la salud.

Este proyecto propone diseñar un prototipo para la implementación de un sistema

de semaforización inteligente que evalúe los niveles de la contaminación acústica

en la Aviación Naval de Guayaquil, creando un impacto visual al personal para el

uso de equipo de protección auditiva, y además, estudiar el comportamiento de la

contaminación auditiva en tiempo real de dicho lugar almacenando la información

en una base de datos e interpretarlos de forma gráfica en una página web para

ayudar en la toma de decisiones al Departamento de Seguridad de la Aviación

Naval.

10

Metodología del proyecto

El presente proyecto se desarrollará con la metodología PMBOK (Project

Management Body of Knowledge) es un modelo desarrollado por PMI (Project

Management Institute) que es una institución estadounidense sin fines de lucro

que reúne conocimientos profesionales relacionados con la gestión de proyectos,

esto ayudará como una guía adecuada y entendible para obtener resultados

ordenados y favorables.

A continuación, se detalla las fases:

Fase I Planificación: Se realizará el estudio, la recopilación de

información y análisis de la problemática, de tal forma que ayudará a la

elaboración de cada etapa del presente proyecto dentro de la Aviación

Naval.

Fase II Diseño: Como segundo paso se procederá a diseñar el prototipo

del sistema de semaforización permitiendo la comunicación entre el sensor

de sonido, el NodeMCU y el semáforo, sincronizándolo con la base de

datos y la página web.

Fase III Ejecución: En la presente fase se procederá a implementar la

arquitectura del prototipo y revisar la configuración de cada dispositivo.

Fase IV Pruebas: Se realizará pruebas para así llevar un control de los

rangos acústicos y verificar el correcto funcionamiento del prototipo,

comprobando el alcance establecido para medir los niveles de la

contaminación auditiva, almacenando la información en la base de datos

para luego ser interpretados en la página web y demostrar una solución

para el cuidado de la salud del personal que labora en la Aviación Naval

por medio del impacto visual que causará el semáforo.

11

CAPÍTULO II

MARCO TEÓRICO

Antecedentes de estudio

Actualmente en los últimos años el ruido es considerado un factor de alta

relevancia que genera problemas de salud y problemas ambientales que afectan

a toda una sociedad, este problema se ha incrementado a medida que crecen

diversas sociedades.

Guayaquil es una de las ciudades más sobrepobladas del país. De acuerdo al

censo realizado en el 2010 por el Instituto Nacional de Estadísticas y Censo

(INEC), la población fue de 2.350.915 habitantes. El grado de desarrollo de la

ciudad y crecimiento poblacional trae como consecuencia problemas

ambientales. (Hidalgo Sánchez, 2017, p. 18)

Un estudio por parte de la OMS, indica que el ruido es un factor de peligro, por lo

que produce la contaminación auditiva en muchas partes del mundo y es

considerado como la causa de la contaminación ambiental más grande e

incrementa con rapidez trayendo enfermedades perjudiciales.

Según datos de la OMS:

El ser humano puede soportar 60 decibeles en el día y 50 en las noches.

Estudios realizados por la Fundación Médica contra el Ruido, Ambientes

Contaminantes y Tabaquismo (Funcorat) en Guayaquil y Quito, los niveles

sobrepasan los 80 decibeles, lo que representa riesgos directos en la salud de

las personas. (Hidalgo Sánchez, 2017, p. 18)

Una exposición continua y prolongada de niveles de presión sonora sobrepasando

los 130 (dB), según lo establecido por la Organización mundial de la salud (OMS),

puede producir pérdida de la audición gradualmente, esto se ha transformado en

una contaminación acústica, ocasionado por los aeropuertos, a su vez aumenta

las afecciones en la salud de las personas que se encuentran expuestas al ruido

aeronáutico (Escobar Guarnizo, 2017).

12

Cabe resaltar que los aviones ofrecen muchas ventajas para trasportar a largas

distancias, pero actualmente con el crecimiento de la población y de muchas

personas que se trasladan existe el tráfico aéreo, que es considerado un factor de

la contaminación acústica en el medio ambiental, un avión o aeronave puede

producir un sonido más fuerte que el de varios vehículos, se puede destacar que

los aviones actuales son un poco más silenciosos que los aviones de años atrás,

los cuales generaban un ruido más fuerte. Escobar (2017) afirma:

La contaminación acústica genera efectos nocivos hacia las personas al estar

expuestos al ruido de una aeronave, la continua exposición a niveles de ruido

puede generar una variedad de lesiones fisiológicas como psicológicas. La

pérdida de la capacidad auditiva es la consecuencia negativa por exposición a

ruido más conocida y probablemente el más grave, debido a que con frecuencia

se puede subestimar porque no provoca efectos visibles ni dolor alguno, pero

no es la única consecuencia que puede originar. (p. 9)

Mediante investigaciones de personas de otros países aquellos mencionan a nivel

general que para minimizar el ruido de los aviones sugieren reducir la carga de los

aviones, renovando la carga de la flota o desarrollar un protocolo de rutas donde

pueda pasar los aviones a sus destinos y que no afecte a zonas urbanas, lo

mencionado permitirá minimizar el ruido sin lastimar la salud de las personas, otra

formar de disminuir la contaminación ambiental que causa los aviones es la

reducción de carbono, a su vez también se destaca el humo que produce los

aviones el cual genera 20 veces más CO2 (Dióxido de carbono) que un tren.

Para medir la contaminación acústica consiste en colocar micrófonos en las zonas

de un aeropuerto y con aquellos aparatos poder desarrollar un mapa acústico de

los sonidos y alcance, para luego proponer una alternativa a los vuelos que se

acercan demasiado a zonas pobladas. A continuación, se detalla estudios

relacionados a la contaminación acústica aérea:

En la ciudad de Guayaquil, realiza el primer referente citado desarrollado por

Alfaro (2016) titulado “Identificación, medición, evaluación y control de ruido a los

trabajadores de las áreas de handling y mantenimiento de Tame Ep, en

plataformas aeroportuarias”, se desarrolla con el objetivo de prevenir las

apariciones de enfermedades profesionales ocasionada por el ruido en los

13

trabajadores, en primera instancia se recopila información sobre niveles de ruidos

que están expuestos los trabajadores Aeroportuarios en plataformas de embarque

(TRABAJADORES DE TAME EP), para la cual se justificara las gestiones para las

atenuaciones de ruido.

Este estudio será realizado hacia los trabajadores de la Aerolínea Nacional TAME

EP, de los cuales se evaluará las áreas de Handling y Mantenimiento Aeronáutico.

Con estas mediciones se obtendrá resultados donde se podrá mitigar con

anticipación las futuras enfermedades profesionales hacia los trabajadores y los

niveles de acciones que se presentará para mejorar las Gestión de Seguridad y

Salud Ocupacional de TAME EP. (Alfaro León, 2016)

De igual manera, en la ciudad de Quito se cita al proyecto desarrollado por

Solórzano (2016) titulado “Sistema de medición de contaminación auditiva,

empleando una red de sensores inalámbricos y sensores BAN”, se desarrolla con

el objetivo de implementar un prototipo de sistema de medición de contaminación

auditiva, utilizando una red de sensores inalámbricos (WSN) y sensores

corporales (BAN), para registrar las zonas de mayor contaminación en el primer

capítulo muestra la necesidad de llevar una medición constante del ruido en áreas

especiales como universidad, colegios, hospitales, guarderías y aeropuertos que

son lugares con mayor concurrencia de personas.

En el segundo capítulo se detalla paso a paso como se desarrolló el sistema de

medición de contaminación auditiva, la programación de nodos, la interfaz gráfica

y la adquisición de señales de la red BAN. En el tercer capítulo, se planta el

escenario para la prueba de Sistema de medición de contaminación auditiva, por

medio de la PC que reproduce un video de ruido de construcción en este se

escucha varios ruidos que comúnmente existen en lugares con mayor

concurrencia de personas. (Solórzano Lescano, 2016)

También, en la ciudad de Riobamba se cita a la investigación desarrollada por

Altamirano y Puente (2016) titulada “Diseño e implementación de una red

inalámbrica de sensores inteligentes para el registro de la contaminación acústica

en la ESPOCH basado en tarjetas de desarrollo”, tiene como objetivo el diseñar e

implementar una red inalámbrica de sensores inteligentes para el registro de la

contaminación acústica en la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo

14

consiste en un sistema en tiempo real de sensores inalámbricos basados en

tarjetas de desarrollo. Los dispositivos fueron rigurosamente estudiados según la

compatibilidad con sensores, transmisores y receptores inalámbricos; sus costos,

la factibilidad y la facilidad de instalación, como resultado obtuvieron la tarjeta de

desarrollo Arduino.

El diseño e implementación se basó en una red para registrar niveles acústicos

presentes en zonas con mayor actividad humana, medidos en decibelios (dB)

mediante un sensor de ruido, ideal para trabajos que identifican niveles de

contaminación acústica que provoca afecciones a la salud. La Facultad de

Informática y Electrónica fue la zona elegida para medir las variaciones de ruido,

ubicando tres módulos: De supervisión, de almacenamiento y de aviso. El tiempo

medido fue continuo durante siete días calendario. La información fue almacenada

en una tarjeta de memoria micro SD y por medio del puerto USB de la tarjeta

Arduino, se visualizan numérica y gráficamente los valores actuales, máximos y

mínimos en una herramienta virtual desarrollada en el software LabVIEW. Trabaja

conjuntamente con una aplicación móvil Data Dashboard, que mantiene una

comunicación inalámbrica a través de la red Wi-Fi.

Se comprobó que el sistema electrónico de supervisión para contaminación

acústica presenta un error absoluto máximo de ±1,2 dB y una inestabilidad del 2%,

demostrando que existe un rango de operación moderado y que el sistema es

confiable. Los resultados representan que la red inalámbrica implementada con el

sistema electrónico es funcional, con un alcance para la transmisión de 98 metros.

Por las características de diseño representa una herramienta de supervisión y

recopilación de información recomendable para estudios que permitan disminuir

los niveles de contaminación acústica en pos de prever afecciones en la población.

Se recomienda a las autoridades de la Escuela Superior Politécnica de

Chimborazo que sea implementado el sistema diseñado para dar aviso al personal

politécnico sobre los niveles de ruido al que está expuesto en sus actividades

diarias. (Altamirano Benalcázar & Puente Moreno, 2016)

Así mismo, se referencia al proyecto realizado por Peña (2016) titulado

“Contaminación acústica y su influencia en la comunidad educativa del colegio

fiscal Enrique Gil Gilbert de la ciudad de Guayaquil”, se desarrolla como objetivo

establecer una mayor responsabilidad por medio de estrategias de comunicación,

15

mediante la campaña visual impresa preventiva sobre la importancia de la

disminución de la contaminación acústica, para poder concientizar a los

estudiantes del colegio fiscal Enrique Gil Gilbert.

Los niños y estudiantes son los más perjudicados por el alto índice de

contaminación acústica que rodea toda la ciudad de Guayaquil. Tanto en los

hogares como colegios no reciben una educación apropiada y esto afecta su

desarrollo integral, emocional, tanto así que las enfermedades que causa la

contaminación acústica no son visibles al momento, se van acumulando al pasar

el tiempo, y llegan a ser fatales que provocaría hasta la muerte por medio de

problemas cardiacos. La propuesta que se elaboró en esta investigación ayudará

como medio informativo y de estímulo hacia una vida sana y sin ruido en las

personas, con lo cual se fortalece la educación personal por medio de recursos

gráficos de fácil entendimiento y aprovechamiento. La conclusión de la

investigación accedió justificar la propuesta de implementar una campaña visual

impresa preventiva que sirva como estímulo a la institución antes mencionada.

(Peña Solano, 2016)

Fundamentación teórica

A continuación, se expone los conceptos necesarios para comprender la

funcionalidad con respecto a los elementos que son empleados en la realización

de este proyecto.

Contaminación Acústica

Es cualquier sonido que produzca molestar o resulte excesivo en una

determinada zona. Las personas que viven en las grandes ciudades sufren a

menudo el ruido provocado por casi todo tipo de actividad que realizan otras

personas que hace muy difícil, disfrutar del silencio o de sonidos agradables,

llegando a sufrir patologías causadas por este malestar. (Chango Vásconez,

2018)

“La contaminación acústica está conformada por la excesiva emanación de sonido

o ruido, que afectan directamente a la sociedad y lugares específicos, perturba el

16

buen vivir de todo el ser humano (…)” (Peña Solano, 2016). El constante ruido en

un sector determinado, causando molestias y afectando las labores, a tal punto

que sobrepasan los umbrales de audición, siendo así perjudicial en la salud.

De acuerdo con Rodríguez (2016) menciona:

La contaminación es la acción y efecto de alterar nocivamente la pureza o las

condiciones normales de un objeto o un medio por agentes químicos o físicos;

y la acústica es la parte de la física que trata de la producción, control,

transmisión, recepción y audición de los sonidos. Por ello, la contaminación

acústica sería la acción y efecto de alterar nocivamente las condiciones

normales del medio ambiente mediante un agente físico, que en este caso es

el sonido. (p. 9)

La presencia de ambientes ruidos, se considera contaminación acústica, dado que

produce molestias en las labores y daño en los seres vivos. Peña (2016) afirma:

Las administraciones públicas están obligadas a intervenir de forma activa en

la lucha frente a la contaminación acústica, entendido en un sentido amplio

como ruido y vibraciones, encaminada esta actuación a la prevención,

represión y corrección, todo ellos con el fin de proteger a los ciudadanos y al

medio ambiente, (…). La consecuencia que provoca estar expuesto a esta

contaminación auditiva se determina Socioacusia. En el momento en que el ser

humano está presente de forma continua a niveles altos de ruido, se llega a

constatar un pequeño silbido en el oído, esta es una advertencia peligrosa. (pp.

18-22)

Ruido y Sonido

El ruido se define como un sonido inarticulado, por lo general desagradable,

mientras que el sonido es la sensación producida en el órgano del oído por el

movimiento vibratorio de los cuerpos, transmitido por un medio elástico, como

el aire, (…). Se trata de un sonido o conjunto de sonidos (armónicos o no), que

no pasan desapercibidos, no proporcionan información ni sensación placentera

a quien lo soporta, máxime si por añadidura resulta molesto, nocivo o peligroso

por su intensidad y/o duración, y/o por las reacciones somáticas o psicológicas

que determina. (Rodríguez Casals, 2016, p. 9-10)

17

“El ruido es un factor de riesgo presente en gran parte de las actividades en las

industrias como factor predominante de exposición y que genera importantes

repercusiones sobre la salud” (Escobar Guarnizo, 2017, p. 11).

Afirma Castro (2019) que “De acuerdo con los registros que existen, se ha podido

establecer que la contaminación auditiva se incrementa cada diez años luego de

la Revolución Industrial. El ser humano está tan acostumbrado al ruido que es

probable que se sienta incómodo en lugares muy silenciosos como cabañas o

playas desérticas”.

Evaluación del ruido

Con el pasar del tiempo se ha escuchado varios términos para evaluar el sonido

entre esos está los decibeles, hercios, ondas y otros más. Peña (2016) define que

dependiendo las propiedades, el sonido se puede medir por la altura que hace

referencia al número de variaciones de presión o vibraciones que permite

diferenciar entre un sonido agudo o grave, medido en Hertz (frecuencia). A mayor

frecuencia, más agudo es el sonido. También se mide por el timbre que permite

reconocer los arranques sonoros dado por las voces e instrumentos. Y se tiene la

propiedad intensidad que permite medir los niveles del sonido dependiendo de la

amplitud de la onda, es decir distinguir los sonidos fuertes y débiles, y se mide en

decibeles (dB). A mayor amplitud de la onda, más fuerte es el sonido. “Cada

sonido se determina por su amplitud, su frecuencia y su relación con la marca de

tiempo cero. La resonancia más imponente conserva resonancias sonoras más

prolongadas (frecuencias bajas), sin embargo, el sonido más agudo está sustituido

por resonancias de sonido más cortas (frecuencia alta con lo cual más Hertz)”

(Peña Solano, 2016, p. 20). Se debe tomar en cuenta que las afectaciones

provocadas por el ruido no solo dependen de la intensidad, sino también de la

duración del mismo afectando de esa manera la salud humana, se dice también

que el oído humano puede diferenciar alrededor de 325 grados de intensidad.

El oído humano no responde a todas las vibraciones de onda, dado que el sonido

posee variaciones de presión en distintas frecuencias que no tienen la misma

intensidad, haciendo que se perciba unos ruidos que son leves y otros que son

muy fuertes que afectan al ser humano causando dolores de cabeza o estrés. “El

ruido no puede medirse en unidades objetivas, debido a su naturaleza subjetiva.

18

Ahora bien, es posible realizar una descripción cuantitativa aproximada

centrándose en el fenómeno físico, el sonido” (Rodríguez Casals, 2016, p. 11).

Uno de los primeros medidores que se utilizaron es el microPa. En los

principios, el ruido o sonido se lo media en microPa o Pa, la elevación de

presión de la onda. La importancia audible en los seres humanos iba desde los

20 microPa a 20 Pa (un nivel sonoro). Sin embargo, como esta era una medida

demasiado grande, se empezó a manejar el Decibel (db). (Peña Solano, 2016,

p. 21)

Gráfico 1: Escala Comparativa entre nivel de presión sonora en decibeles y micropascales.

Elaboración: Jara Rojas Jimmy Fuente: Universidad Científica del Sur (2016)

Afirma Altamirano y Puente (2016) que el ruido es medido por su intensidad y

frecuencia en decibeles, dicha unidad de medida toma como referencia el sonido

más pequeño que puede distinguir el oído, siendo éste el límite perceptible por el

sentido auditivo. (p. 22) y que el nivel de presión sonora (NPS) determina la

intensidad del sonido que alcanza a una persona en un momento dado, se mide

19

en decibelios (dB) y varía entre 0 dB umbral de audición y 120 dB umbral de dolor.

El nivel de presión sonora equivalente está medido en decibeles, esto quiere decir

que “en el mismo intervalo de tiempo, contiene la misma energía total que el ruido

medido”. (p. 25)

Álvarez (2019) refiere que los niveles de la presión sonora (Lp) en decibelios (dB)

usan la función logarítmica que se muestra en el siguiente Gráfico 2:

Gráfico 2: Fórmula de los niveles de la presión sonora.

Elaboración: Marlon Xavier Álvarez Bajaña Fuente: Universidad de Guayaquil (2019)

En el rango de 0 db (decibeles) se encuentra el ruido más bajo que pueda

captar el ser humano, y esto tiene un solo significado que es el silencio

absoluto. En una plática normal el decibel esta sobre los 60 db (decibeles) y en

conciertos al aire libre ya sean de cualquier tipo de música, el decibel se

encuentra entre unos 120 db (decibeles), y el disparo de ciertas armas de fuego

esta aproximadamente en unos 140 db (decibeles). (Peña Solano, 2016, p. 21)

Como lo menciona en el Cuadro 3, para medir la recepción del sonido en el oído

humano se utilizan logaritmos para tener obtener mejor resultado. Escuntar (2016)

menciona que el dB es el valor sin ningún ajuste de los sonidos ya sean estos muy

bajos que no sean percatados por el oído humano o muy altos que afectan al oído,

y el dBA es el valor de los decibeles ajustados por la capacidad que puede oír el

ser humano, un ejemplo muy claro es que 100Hz es igual a 80dB, que ajustado a

los dBA son 60.9 que es lo que están captando los oídos.

20

Cuadro 3: Escala Sonora

Fuente Nivel Acústico

dB(A)

Umbral auditivo, sensación de silencio. 0

Respiración normal, trineo de pájaros. 10

Roce de hojas secas, desierto. 20

Área rural en la noche, susurro de 5 metros. 30

Cuchicheo, biblioteca, suburbio. 40

Área comercial, zona urbana tranquila. 50

Conversación ordinaria a 1 metro. 60

Calle ruidosa, ambiente de oficina. 70

Fábricas, aspiradoras, calle concurrida. 80

Tráfico rodado. 85

Camión a 30 metros, molinillo de café a 0,6

metros.

90

Pito de un carro, sirena de ambulancia a 10

metros.

100

Un trueno a 300 m de altura, discoteca, moto a

escape libre.

110

Un trueno, taladros, avión a reacción a 100 metros. 120

Un avión despegando a 10 metros, disparo de

arma de fuego.

130

Umbral del dolor 140

Sordera 150

Elaboración: Beltrán Zavala Rina Solange y González Mantuano Daniel Stalyn Fuente: Escuela Superior Politécnica de Chimborazo (2016) y Universidad de

Zaragoza (2016).

21

Las magnitudes características que permiten cuantificar el ruido son la presión

sonora y la frecuencia. La presión sonora está relacionada con nuestra percepción

del volumen o intensidad del sonido y la frecuencia con nuestra percepción del

tono, (…). Un decibelio es la unidad resultante de dividir la presión sonora en

pascales entre la presión sonora de referencia, aquella que es perceptible para el

oído humano, utilizando una escala logarítmica. (Instituto Nacional de Seguridad

y Salud en el Trabajo, 2020)

La frecuencia es el número de pulsaciones en la unidad de tiempo (segundos);

y las frecuencias más bajas son sonidos graves, es decir que son sonidos de

vibraciones lentas, y las vibraciones más rápidas son los sonidos agudos y el

decibel es la medida de presión que tiene el sonido; es considerada como

unidad logarítmica, (…). En la acústica la manera de comprobar la presión

proveniente del aire es mediante la utilización del decibel, siempre y cuando se

posea una presión referencia, es decir que es el valor mínimo que el oído es

capaz de apreciar. (Solórzano Lescano, 2016, p. 13)

Gráfico 3: Fórmula de decibeles

Elaboración: Jimmy Jara Rojas Fuente: Universidad Científica del Sur (2016)

Según Solórzano (2016) refiere que la configuración en base a la relación de

decibeles y voltaje se muestra en el Gráfico 4:

Gráfico 4: Relación de decibeles y voltaje

Elaboración: Santiago Solórzano Lescano Fuente: Facultad de Ingenierías y Ciencias Agropecuarias (2016)

22

Toda cantidad de presión sonora va tener el valor 20 multiplicado con logaritmo

en base 10 haciendo referencia a la distancia o el voltaje. Solórzano (2016) afirma.

“Si un voltaje es igual el uno del otro la diferencia es 0dB, si un voltaje es el doble

que el otro la diferencia es de 6dB y si un voltaje es 10 veces más que el otro la

diferencia es de 20dB” (p. 12). Se estipula que el valor de la potencia sonora por

metro cuadrado se va reduciendo según aumente la distancia, conforme la ley

cuadrática inversa hace referencia a la conducta de la luz y del sonido que se

propaga de forma omnidireccional, menciona que se tendrá una pérdida de 6dB

cada vez que se duplique la distancia entre la fuente y el receptor, este suceso

solo es presentado en el campo libre, en escenarios internos se tiene un estimado.

Así como se tiene pérdida, también se aumenta en 6dB si se divide en dos

(Rabinovich, s.f).

Rabinovich (s.f) menciona que el dato V2 es la referencia, al tener el doble de la

distancia el resultado de V1 será la cantidad de veces por la que se multiplique

V2; es decir, la duplicidad de la distancia (V1=2 y V2=1).

20 log10 (𝑉1

𝑉2) = 20 log10 (

2

1) =

20 log10(2) =

20 × 0,3 = 6𝑑𝐵

Mediante estudios se ha definido que no todos los sonidos o ruidos con altas

intensidad son detectado por el oído humano, es decir no responde a todas las

frecuencias por igual un sonido agudo tiene mayor sensación intensidad en el oído

a diferencia de un sonido con menos intensidad en la escala ponderada más

utilizada, como es la ponderación A la cual mide la escala del ruido que son

superior a 90 dB en una curva isofónica (Instituto Nacional de Seguridad y Salud

en el Trabajo, 2020).

“El perjuicio auditivo obedece al nivel del sonido o ruido que el ser humano está

expuesto y al tiempo de duración del mismo. Hay que tener bien en cuenta que el

alejamiento perjudica la magnitud del sonido. Si la persona se encuentra alejada

del sonido, la fuerza disminuye” (Peña Solano, 2016, p. 22).

23

Oído Humano

El oído humano presenta una banda de audiofrecuencias, o gama de frecuencias

aptas para ser transformadas en sonido, comprendido aproximadamente entre los

20 y 20.000 hercios (Hz), límites que no son exactos ni fijos para todas las

personas. Además, la sensibilidad auditiva no es la misma para todas las

frecuencias audibles. El oído funciona como un dispositivo transductor que

transforma la energía mecánica de las ondas sonoras (estímulo) en impulsos

nerviosos que envía al cerebro (sensación). Para que un estímulo sonoro pueda

ser captado por los órganos del oído es necesario que su intensidad alcance un

valor mínimo, el umbral de audibilidad, por debajo del cual no reacciona y no

produce sensación alguna. (Rodríguez Casals, 2016, p. 15) Las variaciones de la

onda que son las más cortas hace referencia a ruidos agudos superiores a los

20.000Hz, a esto se lo denomina ultrasonido, y las variaciones de la onda que se

encuentran debajo de los 20Hz considerados ruidos graves, se lo conoce como

infrasonido. Ambas variaciones no son captadas por el oído humano, Peña (2016)

afirma. “Las ondas sonoras producidas por el ser humano están a un rango de 100

a 10000HZ (Hertz), pero al comprender las frases o palabras recibidas, están en

un rango de 200 a 6000hz (Hertz). El canal de frecuencia establecida por la no

comprensión de las palabras está en un rango de 500 y 2500 Hz” (p. 24). En altas

y bajas frecuencias, el sistema auditivo del ser humano presenta sordera.

Contaminación aérea

Los aeropuertos suelen ocasionar ruidos estruendosos de manera diaria, casi

las veinticuatro horas al día. Por lo tanto, las personas que trabajan dentro de

estas áreas, así como las personas que deben viajar constantemente, deben

lidiar con las consecuencias auditivas y neurológicas que ocasionan estos

lugares altamente contaminantes. Los aviones producen mucho ruido debido a

las turbinas, que tienen que girar a toda velocidad para poder mantener al

vehículo en el aire. Esto ocasiona que el sonido se esparza a través del viento,

lo que explica la molestia auditiva que sienten los seres humanos cuando un

avión planea o vuela muy cerca de la ciudad. (Castro, 2019)

24

Sin embargo, los aterrizajes y despegues de las aeronaves más silenciosas

suponen una presión sonora superior a 100 dB. Además, esta energía sonora se

extiende a lo largo de corredores de varios kilómetros en la misma dirección de

las pistas en las que se realizan las maniobras y lo hace en función de factores de

tipo meteorológico —como la humedad relativa y el viento— que facilitan o

dificultan su propagación. (Alfaro León, 2016)

Los aeropuertos son infraestructuras que como consecuencia de sus operaciones

se encuentran relacionados a índices altos de generación de ruido ambiental, el

crecimiento que han tenido sus infraestructuras por cuestiones de demanda y al

crecimiento de la población en cercanías a estas, ha provocada aumento en la

problemática por contaminación acústica al igual que las molestias y efectos sobre

la población aledaña. El avión como fuente aportante de gran parte de la

contaminación acústica al ambiente durante su de despegue y vuelo, generando

niveles de presión sonora de 130dB y 150dB respectivamente. (Escobar Guarnizo,

2017, p. 13)

Ruido y la Salud Humana

“Las personas que son expuestas a niveles de ruido que superan los 65 decibeles,

o que incluso superan los 85 decibeles, pueden padecer problemas cardiacos”

(Castro, 2019).

La OMS (Organización Mundial de la Salud) define como ruido, cualquier sonido

superior a 65 dB. Se recomienda no superar los 65 dB de ruido durante el día y

los 55 dB durante la noche. Para que el sueño sea reparador, el ruido ambiente

no debe exceder los 30 dB y se deben evitar los ruidos aislados que superen los

45 dB. El sonido se vuelve dañino a partir de los 75 dB y doloroso alrededor de

los 120 dB. El daño que el ruido puede producir en el oído depende básicamente

del nivel de ruido y del tiempo de exposición. El oído necesita algo más de 16

horas de reposo para compensar 2 horas de exposición a 100 dB. (Benito, 2018)

En los últimos años ha incrementado a gran escala, provocando un daño tanto

físico como psicológico. Según la Organización Mundial de la Salud (OMS) el

rango máximo tolerable por el ser humano para evitar problemas audibles está

entre los 55 a 65 decibelios. (Altamirano Benalcázar & Puente Moreno, 2016)

25

Según Altamirano y Puente (2016), el exceso de ruido provoca efectos negativos

en la saluda; tales como:

Efectos psicopatológicos: Causados por los niveles de ruido mayores a 60 dB

provocando: dilatación de pupilas, así como un parpadeo acelerado, agitación en

la respiración y taquicardias, dolores de cabeza, aumento en la presión arterial,

actividad muscular hasta llegar al punto en el que los músculos del cuerpo se

vuelven tensos, lo que ocasionan dolores musculares; en cambio, niveles mayores

a 85 dB provocan: gastritis, aumento del colesterol, aumento de la glucosa en la

sangre. (Altamirano Benalcázar & Puente Moreno, 2016, p. 23)

Gráfico 5: Efectos fisiológicos producidos por exposiciones prolongadas a elevados niveles de ruido

Elaboración: Carlos Rodríguez Casals Fuente: Universidad de Zaragoza (2016)

26

Efectos psicológicos: Los efectos psicológicos que se presentan por causa de

niveles altos de ruido son: insomnio que se produce al estar expuesto a niveles de

30 dB, cansancio, estrés, depresión, irritabilidad, ansiedad, agresividad,

aislamiento social, desconcentración. Todos enfocados a la interrupción en las

actividades personales y privadas de cada persona. (Altamirano Benalcázar &

Puente Moreno, 2016, p. 23)

Gráfico 6: Esquema de las reacciones ante los efectos producido por el ruido

Elaboración: Carlos Rodríguez Casals Fuente: Universidad de Zaragoza (2016)

27

Escobar (2017) menciona que la exposición corta a NPS (Niveles de presión

sonora) que sobrepasen los 85dB(A) en primera parte puede originar DTU

(Desplazamiento temporal auditivo) que es conocido también como fatiga auditiva

y la cual desaparece con el paso del tiempo de un periodo de descanso, si la

exposición es más prolongada o los NPS aumentan puede que el DTU aumente

pero el regreso a los niveles auditivo iniciales puede que no se presente y se

produzca un desplazamiento permanente auditivo (DPU) o la llamada hipoacusia

causada por ruido. (p. 9) “La hipoacusia neurosensorial es una de las principales

consecuencias a la exposición prolongada en el lugar de trabajo al ruido” (p. 11).

La Hipoacusia inducida por ruido se define como la disminución de la capacidad

auditiva de uno o ambos oídos, parcial o total, permanente y acumulativa, de

tipo sensorioneural que se origina gradualmente, durante y como resultado de

la exposición a niveles perjudiciales de ruido en el ambiente laboral, de tipo

continuo o intermitente de intensidad relativamente alta (> 85 dB SPL) durante

un periodo grande de tiempo, debiendo diferenciarse del Trauma acústico, el

cual es considerado más como un accidente, más que una verdadera

enfermedad profesional. (Leiva García, 2019, p. 16)

Candiotti y Tintaya (2019) menciona que así mismo la hipoacusia, como

consecuencia del trabajo, es provocada por una exposición prolongada a ruidos

de gran intensidad, siendo uno de sus primeros síntomas la perdida de la

capacidad para distinguir los sonidos de tono alto, si no se toma las medidas

necesarias para que se resuelva el problema de exceso de ruido en el trabajo, la

capacidad auditiva de la persona continuará disminuyendo hasta llegar a tener

dificultad para detectar los sonidos de tono más bajo. Generalmente esta situación

se produce en ambos oídos, siendo irreversible la pérdida de la audición.

La Organización Mundial de Salud (OMS) recomienda que es necesario

adoptar medidas para reducir al mínimo niveles de riesgo y el estado de salud

de los trabajadores en su ambiente laboral, (…). Afirma que una persona

padece hipoacusia cuando pierde progresivamente la capacidad de oír de la

misma manera que como una persona cuyo sentido de la audición es normal,

es decir, cuyo límite de audición es igual o superior a 25 dB. La hipoacusia

puede ser leve, moderada, grave o profunda y puede dañar un oído o ambos,

28

siendo difícil oír una conversación o sonidos fuertes. (Candiotti Guzman &

Tintaya Puma, 2019, pp. 1-3)

La OMS estableció los efectos negativos a la salud que se pueden generar por la

exposición a ciertos niveles de presión sonora expresados en dB representados

en el Cuadro 4 desarrollada por Escobar Guarnizo (2017):

Cuadro 4: Efectos nocivos del ruido y sus umbrales

Efectos nocivos Umbral (dB)

Pérdida de calidad y dificultad de conciliar el sueño. 30

Dificultad de la comunicación verbal. 40

Probable interrupción del sueño. 45

Malestar diurno moderado. 50

Malestar diurno fuerte. 55

Comunicación verbal extremadamente difícil. 65

Pérdida de oído a largo plazo. 75

Pérdida de oído a corto plazo. 110-140


Fuente: Universidad Militar Nueva Granada (2017).

Según Peña (2016) menciona que partiendo de una medición de unos 85 db

(decibeles) el ser humano comienza a experimentar pérdida auditiva: se puede

lograr identificar este nivel de ruido cuando las personas al tener una plática deben

de elevar la voz o simplemente gritar. Se estima que, si el ser humano está

expuesto a más de 8 horas diarias a estos niveles de ruido, comienza a causar

daños severos en los oídos. Cabe recalcar que las medidas del ruido o sonido

deben efectuarse en db (decibeles). (p. 21) Se debe de tener en cuenta que el ser

humano no solo al estar expuesto a varias horas de ruido continuo es dañino, sino

que también al estar en un lugar donde se libere sonidos fulminantes de unos 160

db (decibeles) como puede llegar a ser un disparo de un arma o una fuerte

29

explosión, puede lograr que el tímpano llegue a tener perforaciones o básicamente

generar otros daños irreversibles. (pp. 22-23)

A continuación, se expone en el Cuadro 5 los decibeles permitidos por horas que

soporta el oído humano, que al excederse causa daños perjudiciales en la salud.

Cuadro 5: Valores límites permisibles para ruido continuo e intermitente.

Tiempo de exposición al ruido en horas (h) dB(A)

8 horas 85

4 horas 90

2 horas 95

1 hora 100

½ hora – 30 minutos 105

¼ hora – 15 minutos 110

1/8 hora – 7,5 minutos 115


Fuente: Universidad Militar Nueva Granada (2017).

Problemas como la disminución en el rendimiento escolar y profesional,

accidentes tanto laborales como de tránsito, son ocasionados muchas veces por

los trastornos del sonido, ya que estos al ser intensos y convertirse en ruidos de

diferente escala son la principal causa de nuevas enfermedades y también el

aumento de nacimientos de nuevas generaciones con audiciones más bajas

(Solórzano Lescano, 2016).

La OCDE proponía como umbrales de ruido los siguientes valores: a partir de

55 - 60 dB(A), el ruido causa de molestia; entre 60-65 dB(A), la molestia

aumenta considerablemente; por encima de 65 dB(A) afecta al comportamiento

de las personas y comienza a representar un riesgo para la salud. Por su parte,

la Organización Mundial de la Salud sugería como valor de referencia durante

el periodo diurno un nivel medio de ruido al aire libre de 55 dB(A), para evitar

que las actividades normales de la población sufrieran interferencias

significativas. (Rodríguez Casals, 2016, p. 33)

30

Escobar (2017) afirma que el ruido, dentro del rango audible a niveles elevados

por encima de los 120 decibeles produce situaciones incómodas y que limitan con

el dolor, a 140 decibeles la sensación sonora se convierte en dolor, por el

contrario, cuando los niveles de decibeles se encuentran alrededor de los 160 se

pueden llegar a producir daños físicos permanentes en el sistema auditivo, como

lo puede ser la ruptura de la membrana auditiva. (p. 7)

Protección auditiva

“Los protectores auditivos son equipos de protección individual que, debido a sus

propiedades para la atenuación de sonido, reducen los efectos del ruido en la

audición, para evitar así un daño en el oído. Los protectores de los oídos reducen

el ruido obstaculizando su trayectoria desde la fuente hasta el canal auditivo”

(Leiva García, 2019, p. 18).

La medida preventiva más práctica y rápida frente a la exposición al ruido es el

uso de protectores auditivos a pesar de que como todo equipo de protección

personal, es la última opción o barrera que se debe considerar. Dentro de los

protectores auditivos es necesario conocer que existe dos tipos: los tapones

auditivos, que se insertan en el canal auditivo y las orejeras que cubren totalmente

el oído desde el exterior. (Candiotti Guzman & Tintaya Puma, 2019, p. 3)

Flores y García (2016) refiere que cada una de las protecciones mencionadas

tienen su propia curva de atenuación del ruido, basándose en ello y de la

contaminación acústica producida en el área de trabajo, se debe utilizar el

protector adecuado y el uso del mismo es obligatorio.

Las orejeras están formadas por un arnés de cabeza de metal o de plástico que

sujeta dos casquetes hechos casi siempre de plástico. Este dispositivo encierra

por completo el pabellón auditivo externo y se aplica herméticamente a la cabeza

por medio de una almohadilla de espuma plástica o rellena de líquido. Casi todas

las orejeras tienen un revestimiento interior que absorbe el sonido transmitido a

través del armazón diseñado para mejorar la atenuación por encima de

aproximadamente 2.000 Hz. Casi todas las orejeras proporcionan una atenuación

que se acerca a la conducción ósea, de aproximadamente 40 dB, para frecuencias

de 2.000 Hz o superiores. (Leiva García, 2019, p. 18) “Por lo general las orejeras

31

proporcionan una atenuación aproximadamente entre 23 y 18 dB” (Fuentes Paz,

2018, p. 24).

“En promedio, los huesos y tejidos del cuerpo humano producen una atenuación

de 40 a 55dB dependiendo la frecuencia del ruido, por lo que la transmisión ósea

es un factor significativo que determina la atenuación total recibida” (Espín Ipiales,

2019, p. 8).

Gráfico 7: Partes de orejera auditiva.

Elaboración: Kevin Edison Fuentes Paz Fuente: Universidad Tecnológica del Perú (2018)

Los tapones para los oídos se llevan en el canal auditivo externo. Se comercializan

tapones premoldeados de uno o varios tamaños normalizados que se ajustan al

canal auditivo de casi todo el mundo. Los modelables se fabrican en un material

blando que el usuario adapta a su canal auditivo de modo que forme una barrera

acústica. Los tapones a la medida se fabrican individualmente para que encajen

en el oído del usuario. Hay tapones auditivos de vinilo, silicona, elastómeros,

algodón y cera, lana de vidrio hilada y espumas de celda cerrada y recuperación

lenta. (Leiva García, 2019, pp. 18-19)

Los tapones moldeables son construidos de espuma suaves que se ajustan a la

forma de cada oreja, que permiten una mejor protección para los oídos; presentan

una superficie lisa y resistente a la suciedad, proporcionando medidas de higiene;

se produce en una amplia gama de tamaños, lo que permite una mayor comodidad

con respecto al conducto auditivo; poseen una atenuación promedio de 29 dB; la

32

utilización correcta consiste en enrollar y comprimir los tapones auditivos, además

la inserción del tapón se debe dar hasta que todas las barreras estén bien adentro

del canal. (Fuentes Paz, 2018, p. 23)

Gráfico 8: Tapones moldeables.

Elaboración: Cristhian Daniel Espín Ipiales Fuente: Universidad de las Américas (2019)

Gráfico 9: Tapones pre-moldeables.

Elaboración: Cristhian Daniel Espín Ipiales Fuente: Universidad de las Américas (2019)

33

Redes Inalámbricas

“Una red inalámbrica es, como su nombre lo indica, una red en la que dos o más

terminales (ordenadores portátiles, agendas electrónicas, etc.) se pueden

comunicar sin la necesidad de una conexión por cable. Gracias a las redes

inalámbricas, un usuario puede mantenerse conectado cuando se desplaza dentro

de una determinada área geográfica. Por esta razón, a veces se utiliza el término

movilidad cuando se trata este tema” (Villagómez, 2017).

Solórzano (2016) afirma que la red inalámbrica son las encargadas de mantener

conexiones por diferentes puertos sin la necesidad de tener cable o estar sujeta

al mismo, ya que utiliza nodos los cuales se comunican a través de ondas

electromagnéticas entre las cuales tenemos microondas, láser, infrarrojos,

bluetooth, además estas redes permiten el acceso a lugares remotos y entre

distancias largas. (p. 15)

Tipos de redes inalámbricas

Las redes inalámbricas cuentan con diferentes tipos mencionados en el Gráfico

10.

Gráfico 10: Clasificación de las redes inalámbricas.

Elaboración: Santiago Leonardo Solórzano Lescano Fuente: Universidad de las Américas (2016)

34

WWAN (Wireless Wide Area Network): Wireless WAN o Red Inalámbrica de

Área Amplia, es una red que brinda cobertura en un área geográfica relativamente

grande. Las WWAN tienen una cobertura de miles de Km y permiten la

comunicación de varios sistemas. Una WWAN ofrece sus servicios a nivel

nacional, regional o mundial. La conectividad de dicha red permite a los usuarios

conectarse a una red privada virtual (VPN), navegar en la red de Internet desde

cualquier lugar. (Guaña Moya, 2016, p. 7)

Las redes WAN se caracterizan por ser capaces de cubrir grandes áreas. Por ello,

instituciones como universidades o gobiernos las utilizan para crear una red única.

A través de satélites o antenas se pueden conectar varios puntos distantes. La

ventaja de estas es sobre todo económica, ya que se puede crear una red

rápidamente a través de bases terrestres que hacen de repetidor y receptor.

(Universidad Internacional de Valencia, 2018)

WMAN (Wireless Metropolitan Area Network): Las redes de área metropolitana

inalámbrica (WMAM), también conocidas como bucle local inalámbrico (WLL,

Wireless Local Loop), están basadas en el estándar IEEE 802.16 y ofrecen

velocidades efectivas de 1 a 10 Mbps, tienen alcances de 4 a 10 km. La red

WiMAX es considerada como la mejor red inalámbrica de área metropolitana ya

que puede alcanzar una velocidad aproximada de 70 Mbps en un radio de varios

kilómetros. (Guaña Moya, 2016, p. 6)

WLAN (Wireless Local Area Network): Describe que cuando aparecieron los

equipos portátiles, la necesidad de una comunicación de forma móvil y el deseo

de conectarse a Internet dio el salto a la generación de las LAN inalámbricas. Este

proceso de evolución permitió que la industria genere un estándar de LAN

inalámbrica, por lo que la IEEE desarrollo el estándar 802.11, denominado como

WiFi, dicho estándar trabaja en dos modos que son: Presencia de una estación

base y ausencia de una estación base. Una WLAN es un sistema de comunicación

inalámbrico flexible a través de tecnologías de radiofrecuencia, las cuales permite

movilidad a los usuarios ya que no poseen conexiones cableadas. (Guaña Moya,

2016, p. 5)

Las redes WLAN, de las que hablamos hace poco, son probablemente las más

conocidas. Estas redes permiten conectar varios equipos en una ubicación

35

cercana. Con ella se pueden compartir dispositivos como impresoras, así como

archivos y otros recursos. Este tipo de red se vale de señales de radio entre los

11 y los 54 Mbps. Son las redes que se usan en unidades móviles, bibliotecas e

instalaciones de este tipo. (Universidad Internacional de Valencia, 2018)

WPAN (Wireless Personal Area Network): También llamada red inalámbrica de

área personal (WPAN), es una red cercana al punto de acceso, que permite la

comunicación entre varios dispositivos como: computadoras, puntos de acceso a

internet, teléfonos móviles, PDA, dispositivos de audio y vídeo, entre otros.

Generalmente estas redes son de corto alcance y su comunicación se genera en

pocos metros y es de uso personal. Las WPAN Se especifican en la tecnología

Bluetooth, misma que originalmente fue desarrollado para reemplazar a los

cables, fue incorporada en el estándar IEEE 802.15, relacionada a las redes

personales (PAN). Bluetooth operan en la frecuencia libre en la banda de 2.4 GHz,

(…). También pueden operar en las bandas libres de 5 GHz, (…). Su alcance será

alrededor de 10 metros de comunicación. (Guaña Moya, 2016, pp. 3-4)

Por otro lado, están las redes inalámbricas PAN o redes personales. Estas

comunican equipos a escasos metros unos de otros. Ejemplo de estos tipos de

redes son el Bluetooth o las instalaciones domóticas. Pueden conectarse todos

los ordenadores y móviles dentro de una vivienda, usando únicamente un solo

emisor. (Universidad Internacional de Valencia, 2018)

Red de sensores inalámbricos (WSN)

Las WSN (Wireless Sensor Networks, por sus siglas en inglés), se basan en nodos

capaces de adquirir información de su entorno. Están conformados por pequeños

dispositivos distribuidos físicamente para transmitir inalámbricamente, por radio,

infrarrojo u otros medios. Permite procesar y almacenar la información,

manteniendo así la red en funcionamiento, cada nodo de la red contiene sensores

que ayudan a recolectar la información en una estación central, miden ciertos

parámetros para los que han sido creados, como por ejemplo sonido, temperatura,

movimiento, contaminantes del medio, entre otros. La ventaja de estas redes es

que, si un nodo deja de trabajar, no interrumpe su funcionamiento gracias a las

topologías que presentan, ya que el objetivo se basa en que los nodos se

comuniquen entre sí. Son redes inteligentes debido a que se caracterizan por la

36

manera de resolver problemas sin la intervención de personas, ya que son

desarrolladas para cumplir una aplicación en concreto. (Altamirano Benalcázar &

Puente Moreno, 2016, p. 7)

Una red de sensores inalámbricos está conformada por varios dispositivos

pequeños de capacidad sensitiva, por esa razón, puede ser integrados y

distribuidos en un área a la que se va a realizar la monitorización, estos

dispositivos pueden examinar, recolectar, procesar y transmitir todos los datos que

se han censado sin la necesidad de poseer infraestructura física para su

transmisión. (Sumba Quito & Torres Simancas, 2019, p. 6)

“Los sensores inalámbricos utilizan estándares abiertos por lo que permite que se

realice modificaciones y no necesitan ningún permiso, son muy enfocadas para la

agricultura, seguridad, control ambiental, así como también hoy en día en la

domótica” (Escuntar, 2016, p. 17).

Afirma Montero (2017) que las redes de sensores inalámbricos poseen las

siguientes características:

Rápida instalación de la red.

Menor costo de implementación y mantenimiento de la red.

Flexibilidad porque permite agregar más nodos a la red después de la

instalación.

Fácil sincronización de los nodos de la red.

Movilidad de los sensores dentro del área de cobertura.

Diseñadas para un nivel bajo de tráfico de datos.

El canal de transmisión puede presentar atenuaciones e interferencias

mínimas.

Gasto bajo de energía.

Elementos de una red de sensor inalámbrico

Se basa en una serie de dispositivos (nodos) autónomos distribuidos en una zona

para obtener información de su entorno. Estas redes están formadas por

dispositivos denominados nodos sensores, que están distribuidos de manera ad-

hoc y toman los datos de un parámetro físico o ambiental y lo envían al nodo

37

central o Gateway, para que posteriormente los datos lleguen a una estación base.

(Montero Valencia, 2017, p. 22)

“Convirtiéndose en una red enteramente capaz de resolver inconvenientes por sí

misma, su limitación se centra en el tiempo de operación, que depende del tiempo

de vida de la fuente adjunta” (Altamirano Benalcázar & Puente Moreno, 2016, p.

8).

En el Gráfico 11 se puede visualizar estos componentes mencionados de una red

de sensores inalámbricos.

Gráfico 11: Elementos de una red de sensores inalámbricos.

Elaboración: Jéssica Alexandra Montero Valencia Fuente: Escuela Superior Politécnica de Chimborazo (2017)

De acuerdo con Montero (2017) a continuación, se especifican los elementos que

componen una red de sensores inalámbricos:

Gateway o nodo central

Conocido también como nodo central, este nodo actúa como conexión entre dos

redes de igual o distinto tipo. Se caracteriza por no poseer sensores en su

estructura y tiene la capacidad de controlar a los demás sensores de la red. Este

nodo es el encargado de recolectar y almacenar la información obtenida por los

sensores. Actúa como puerta de salida de los datos hacia la estación base o a su

vez puede cumplir con la función de estación base.

38

Estación Base

Se encarga de procesar la información recolectada por los nodos sensores.

Generalmente la estación base puede ser un ordenador o computador, en donde

se almacena la información en una base de datos y se la presenta mediante una

aplicación para un análisis de la información.

Nodo sensor

También conocido con el nombre de motas por ser dispositivos electrónicos de

tamaño reducido. Los nodos sensores son los elementos de la red encargados de

adquirir datos de un parámetro ambiental para luego ser transmitidos al nodo

receptor. Un nodo sensor se caracteriza por tener bajo consumo de energía en el

proceso para la adquisición de datos. Los elementos que forman un nodo sensor

son: sensores, procesador, comunicación inalámbrica y, alimentación, se

muestran detallados en el Gráfico 12.

Gráfico 12: Elementos de un Nodo Sensor.

Elaboración: Jéssica Alexandra Montero Valencia Fuente: Escuela Superior Politécnica de Chimborazo (2017)

De acuerdo con Montero (2017) a continuación, se especifican los elementos que

componen al nodo sensor:

Sensores: Son dispositivos electrónicos que proporcionan una respuesta cuando

detectan un cambio en un parámetro físico o químico del ambiente en el área de

monitorización. Los sensores reciben señales analógicas y las transforman a

digitales para su procesamiento. Estos elementos se caracterizan por ser

39

pequeños, consumir poca energía, ser autónomos y tener la capacidad de

adaptarse al ambiente que los rodea.

Comunicación Inalámbrica: Para la comunicación inalámbrica se integran a los

nodos tarjetas o dispositivos que poseen tecnología inalámbrica. Su función

principal es interconectar los nodos dentro de un área de cobertura para enviar y

recibir información. La comunicación se realiza mediante radiofrecuencias usando

principalmente bandas de frecuencias libres denominadas ISM por sus siglas en

inglés.

Procesadores: Son tarjetas de desarrollo programables que gestionan la

memoria, controlan los sensores del nodo y las tarjetas de comunicación

inalámbrica, y realizan las tareas programadas. Gestionan todas las operaciones

que se realizan en el nodo, pero su principal función es procesar los datos que se

obtienen de los sensores para enviar al nodo central. Los procesadores son el

corazón de los nodos de las redes de sensores inalámbricos.

Las tarjetas de desarrollo necesitan de una memoria para guardar la programación

del nodo y almacenar los datos que se obtienen. Para cumplir con estas funciones

existes muchas tecnologías de memoria disponibles. Generalmente las memorias

pueden ser de dos tipos: volátiles (ROM) y no volátiles (RAM).

Fuente de Alimentación: Es una parte muy importante de un nodo, pues de ahí

se obtiene la energía necesaria para que todos los elementos del nodo funcionen

correctamente. Es indispensable realizar una gestión del consumo de energía de

los sensores, la comunicación y el procesador para que la fuente de alimentación

abastezca energía sin problemas a todos los componentes del nodo.

Aplicaciones de sensores inalámbricos (WSN)

Como se ha comentado anteriormente las aplicaciones WSN son limitadas, cuenta

facilidad de implementación flexibilidad de comunicación y de los datos, tiene

diversos entornos como:

Ambiental: Permiten abarcar grandes extensiones para el monitoreo de aspectos

fundamentales como: densidad de lluvias, cantidad de luz, humedad de suelo,

parámetros del agua, velocidad del aire, etc. (Ordoñez, 2019)

40

SmartCities: Su autonomía y protocolos de comunicación permiten incorporar los

dispositivos tanto en entornos públicos de las ciudades, como en los hogares, para

medir diversas como podrían ser: temperatura, ruido, contaminación del aire,

radiación solar, conteo y seguimiento de personas o vehículos, funcionamiento de

dispositivos electrónicos, entre otros. (Ordoñez, 2019)

Social: Los sensores también permiten a partir del procesamiento de los datos

anticipar tareas o realizar recomendaciones en un entorno social, es decir, por

ejemplo, el monitoreo del uso de dispositivos posibilita a partir de tareas pre-

configuradas realizar funciones específicas que permitan mejorar el estilo de vida

de los usuarios ya sea desde un enfoque individual en un hogar, hasta grupal

como puede ser los habitantes de una comunidad. (Ordoñez, 2019)

Medicina: Es un campo en constante investigación, donde a partir del monitoreo

de variables vitales de las personas, como son: pulsaciones, presión, nivel de

azúcar, entre otras, se podrá de forma continua implementar procedimientos que

mejoren y prevengan afectaciones en la salud de los usuarios. (Ordoñez, 2019)

Características y limitaciones de las WSN

En el presente ítem se desglosará las características y limitaciones de los

sensores WSN los cuales hace referencia al autor Báez (2017) el cual define lo

siguiente:

Son escalables, pudiendo llegar a tener una alta cantidad de nodos.

Presentan independencia de fuentes externas de alimentación, casi

siempre son alimentadas por medio de baterías. (Báez, 2017)

Altas limitaciones en cuanto a rango de comunicaciones, capacidades

computacionales, de almacenamiento y energéticas de los nodos. (Báez,

2017)

Los nodos son propensos a fallas o daños físicos, por usarse generalmente

en ambientes hostiles. (Báez, 2017)

Las redes WSN presentan cambios frecuentes en su topología, debido a

daños o fallas en los nodos, desgaste energético o desvanecimiento del

canal de comunicación. (Báez, 2017)

41

Cada nodo WSN es frágil en sí mismo, la fortaleza proviene de la

cooperación de diversos nodos para cumplir una misión. (Báez, 2017)

En la mayoría de las aplicaciones de redes de sensores, la información

obtenida por los sensores fluye desde muchos sensores hacia una sola

estación base, por lo que se tiene un patrón de tráfico “muchos-a-uno”.

(Báez, 2017)

Usualmente no es posible obtener un esquema de direccionamiento global

en una red de sensores, debido al gran número de ellos que la conforman.

(Báez, 2017)

La duración de los nodos puede ser de unos pocos días o meses, por lo

tanto, los cambios de diseño eficaces deben ser considerados para

prolongar su tiempo de vida a los años (Báez, 2017)

Las limitaciones observadas, específicamente sobre el monitoreo ambiental:

El problema de cobertura, la atenuación de la señal, la configuración y las

dificultades operativas, y la ausencia de un modelo de red para la captación

en áreas con terrenos montañosos que afectan a los enlaces de radio.

(Báez, 2017)

Se desarrollaron principalmente estándares WSN para el seguimiento de

situaciones urbanas, como edificios e industrias. Sin embargo, son menos

adecuados para aplicaciones remotas y de gran escala, como la

agricultura. (Báez, 2017)

Los sensores instalados en agua necesitan limpieza y mantenimientos

periódicos, para evitar contaminación biológica. (Báez, 2017)

Topologías de una red de sensores inalámbricos

“La topología de una red es la estructura física o lógica que se usa para la

comunicación entre los nodos, en la cual se tiene un nodo coordinador y los nodos

miembros, mismos que buscan la mejor ruta de transmisión y generalmente

actúan de forma jerárquica” (Guaña Moya, 2016, p. 13).

“La comunicación entre cada uno de los elementos, así como la colocación de los

mismos dependerán de la aplicación requerida por la red, lo que impulsa a realizar

42

un análisis previo para identificar que topología se ajusta a los requerimientos de

la red” (Altamirano Benalcázar & Puente Moreno, 2016, p. 10).

Topología de red en estrella

Una topología en estrella consta de un nodo central o coordinador y varios

terminales. El coordinador es el encargado de centralizar en un solo punto su

comunicación, mientras que los terminales solo transmiten información y cuando

requieren comunicarse con distintos terminales deben pasar por el coordinador

puesto que no pueden comunicarse entre sí, su estructura se puede visualizar en

el Gráfico 13. (Altamirano Benalcázar & Puente Moreno, 2016, p. 10)

El coordinador recoge los datos que envían dichos nodos que no tienen la

capacidad de “intercambiar información entre ellos. La desventaja que presenta

es que si un nodo sensor se avería automáticamente se pierde la información

detectada por la mota, ya que no tiene otro camino de comunicación con el

gateway. Su ventaja es que poseen un menor consumo energético. (Sumba Quito

& Torres Simancas, 2019, p. 8)

Gráfico 13: Topología en estrella.

Elaboración: Luis Sumba y Danny Torres Fuente: Universidad Politécnica Salesiana Sede Cuenca (2019)

Parámetros a considerar en redes de sensores inalámbricos

Para realizar el diseño de una red sensorial inalámbrica, es importante evaluar los

factores que influyen en la elección de los componentes físicos y software, con el

objetivo de que éstos se acoplen a los requerimientos del sistema a implementar.

Según Altamirano y Puente (2016) menciona que los parámetros más relevantes

son los siguientes:

43

Tiempo de vida: Hace referencia al consumo de energía que presenta una red

de sensores inalámbricos, ya que el tiempo de vida de cada nodo dentro de la red

dependen de la duración que posee la fuente de energía suministrada a los nodos,

en ciertos casos utilizan baterías para cumplir con esta función. Es por tal motivo

que una red de sensores inalámbricos debe ser desarrollada con tecnologías que

manejen un mínimo consumo energético, parte fundamental para que los nodos

puedan operar dentro de la red, parte clave para extender la vida de la misma.

Cobertura de la red: La cobertura en una red de sensores inalámbricos está

directamente ligada al tipo de topología a utilizar. Depende de la ubicación

geográfica de sus nodos sensoriales, que pueden ser distribuidos según el diseño

y la ruta por la que viajan los datos a través de los nodos. Lo que le diferencia de

las redes comunes, ya que la tecnología utilizada no cubre con los parámetros de

diseño de las actuales redes de sensores.

Costo y facilidad de instalación: Otro punto a considerar es el costo que tiene

el desarrollar redes de sensores inalámbricos, ya que cada nodo, así como los

sensores a utilizar, debe presentar un valor económico en comparación con los

sistemas comunes; el fin es optimizar recursos y hacerlo a bajo costo. Todo esto

hace posible que las actuales redes no presenten inconvenientes en su

instalación, ya que en el mercado existen un sin número de dispositivos que

facilitan la construcción de los diferentes nodos presentes en la red.

Precisión y frecuencia de las mediciones: Cada nodo sensor tiene como

objetivo medir lo que ocurre a su alrededor según la aplicación de la red. Lo que

destacan a estas redes es la capacidad que tienen de medir las condiciones físico-

ambientales en tiempo real. Gracias a esta característica, los datos que son

obtenidos por los nodos muestran cifras precisas, los resultados son evaluados

en las mismas condiciones que dispositivos con similares funciones, obteniendo

el valor real de la magnitud medida.

Tarjetas de desarrollo

Las tarjetas de desarrollo son pequeñas placas electrónicas con circuitos

impresos, cada una de ellas han sido fabricadas para distintas aplicaciones

dependiendo de las características que poseen. Ofrecen compatibilidad con un

44

sin número de dispositivos, entre los cuáles están los sensores, los módulos

inalámbricos con tecnologías específicas, las tarjetas de memoria micro SD,

entre otros; haciendo viable el uso en diseños de redes de sensores

inalámbricos de forma rápida y sencilla. (Altamirano Benalcázar & Puente

Moreno, 2016, p. 15)

Altamirano y Puente (2016) afirma que las tarjetas de desarrollo constan de E/S

(entradas y salidas) análogas y digitales, puertos de conexiones, seriales, USB,

plug para alimentación externa, reguladores de voltaje, indicadores de transmisión

y recepción, memoria, entre otras características propias incluidas por cada

diseñador. A más de que integran un software de programación según el sistema

operativo (Windows o Linux) que esté implementado dentro de la placa.

Actualmente, en el mercado, se encuentran múltiples tarjetas que han ido

evolucionando y presentando mayores prestaciones y capacidad de operación

que las versiones anteriores, entre las que se citan: Arduino, Intel Galileo,

Raspberry Pi y Libelium Waspmote.

Arduino

Según el portal oficial de Arduino (2018) menciona que Arduino es una plataforma

electrónica de código abierto que se basa en software y hardware fáciles de usar.

Las placas Arduino pueden leer entradas (luz en un sensor, un dedo en un botón

o un mensaje de Twitter) y convertirlo en una salida, activando un motor,

encendiendo un LED, publicando algo en línea. Puede decirle a su tablero qué

hacer enviando un conjunto de instrucciones al microcontrolador en el tablero.

Para hacerlo, utiliza el lenguaje de programación Arduino (basado en Wiring) y el

Software Arduino (IDE), basado en Processing.

“Es una placa de desarrollo de hardware libre, que puede ser utilizada tanto por

aficionados como por fabricantes para diseñar y construir dispositivos que

interactúen con el mundo real, a través de una gran cantidad de sensores y otros

elementos electrónicos que están disponibles en el mercado” (Peña, 2020).

El software libre son los programas informáticos cuyo código es accesible por

cualquiera para que quien quiera pueda utilizarlo y modificarlo. Arduino ofrece la

plataforma Arduino IDE (Entorno de Desarrollo Integrado), que es un entorno de

45

programación con el que cualquiera puede crear aplicaciones para las placas

Arduino, de manera que se les puede dar todo tipo de utilidades. (Fernández,

2020)

Según el portal oficial de Arduino (2018) afirma que las principales características

son las siguientes:

Fácil adquisición, tiene cubierto casi todo el mercado electrónico alrededor

del mundo.

Fácil de usar pues posee un entono de programación sencillo y claro.

Su software está disponible para todos los sistemas operativos.

Es útil para crear todo tipo de proyectos de aficionados, estudiantes y

profesionales.

Es relativamente más barato en comparación con otras tarjetas de

desarrollo.

Su código es abierto y extensible, por lo tanto, sus usuarios pueden

realizan contribuciones personales o para toda la comunidad.

Los usuarios tienen la posibilidad de armar sus propios circuitos de tarjetas

de desarrollo.

Arduino posee una gran gama de tarjetas, módulos y dispositivos. En el Gráfico

14 se muestra los modelos de tarjetas de desarrollo Arduino más usadas.

Gráfico 14: Tipos de Arduino más usados.

Elaboración: Arduino Fuente: Arduino (2018)

46

Funcionamiento de Arduino

El Arduino es una placa basada en un microcontrolador ATMEL. Los

microcontroladores son circuitos integrados en los que se pueden grabar

instrucciones, las cuales las escribes con el lenguaje de programación que puedes

utilizar en el entorno Arduino IDE. Estas instrucciones permiten crear programas

que interactúan con los circuitos de la placa. (Fernández, 2020)

El microcontrolador de Arduino posee lo que se llama una interfaz de entrada, que

es una conexión en la que podemos conectar en la placa diferentes tipos de

periféricos. La información de estos periféricos que conectes se trasladará al

microcontrolador, el cual se encargará de procesar los datos que le lleguen a

través de ellos. El tipo de periféricos que puedas utilizar para enviar datos al

microcontrolador depende en gran medida de qué uso le estés pensando dar.

Pueden ser cámaras para obtener imágenes, teclados para introducir datos, o

diferentes tipos de sensores. (Fernández, 2020)

También cuenta con una interfaz de salida, que es la que se encarga de llevar la

información que se ha procesado en el Arduino a otros periféricos. Estos

periféricos pueden ser pantallas o altavoces en los que reproducir los datos

procesados, pero también pueden ser otras placas o controladores. (Fernández,

2020)

Programación en Arduino

La programación de Arduino es la programación de un microcontrolador que

consiste en traducir a líneas de código las tareas automatizadas que queremos

hacer leyendo de los sensores y en función de las condiciones del entorno

programar la interacción con el mundo exterior mediante unos actuadores.

(Crespo, 2017)

Arduino proporciona un entorno de programación sencillo y potente para

programar, pero además incluye las herramientas necesarias para compilar el

programa y “quemar” el programa ya compilado en la memoria flash del

microcontrolador. Además, el IDE ofrece un sistema de gestión de librerías y

placas muy práctico. Como IDE es un software sencillo que carece de funciones

avanzadas típicas de otros IDEs, pero suficiente para programar. (Crespo, 2017)

47

Según Crespo (2017) menciona que también se puede incluir una introducción con

los comentarios que describen el programa y la declaración de las variables y

llamadas a librerías. setup() es la parte encargada de recoger la configuración y

loop() es la que contiene el programa que se ejecuta cíclicamente (de ahí el

término loop –bucle-). Ambas funciones son necesarias para que el programa

trabaje.

Gráfico 15: Programación en Arduino.

Elaboración: Crespo Enrique Fuente: Crespo Enrique (2017)

Altamirano y Puente (2016) afirman que para la programación de las tarjetas de

desarrollo en este caso los Arduinos se utiliza el IDE de Arduino, es un entorno de

desarrollo basado en Processing en un lenguaje de programación que trabaja con

Wiring y con el arranque bootloader. Este software simula el entorno de

programación C++ para una mejor comprensión y fácil implementación. Los

archivos aquí creados son llamados sketch, que están conformados por

instrucciones que trabajan en conjunto con bibliotecas. Este software libre permita

el control del proceso en el momento de la ejecución de un programa cargado

sobre la tarjeta de desarrollo. (p. 47) Consta de dos estructuras importantes: void

setup () y void loop (), el primero ejecuta una sola vez sus instrucciones, por lo

general es para declaraciones de variables, constantes, salidas de terminales, etc.

La segunda se encarga de hacer las repeticiones constantes de las instrucciones

que contiene. (p. 48)

48

El IDE de Arduino es minimalista, pero proporciona un entorno casi completo para

la mayoría de los proyectos basados en Arduino. La sección central del IDE es un

sencillo editor de texto en el que puede ingresar el código del programa. La

sección inferior del IDE está dedicada a una ventana de salida que se usa para

ver el estado de la compilación, la cantidad de memoria que se ha utilizado, los

errores que se encontraron en el programa y otros mensajes útiles. Para cargar

un programa en el microcontrolador de la placa es necesario escribir el código en

una ventana denominada “sketch”, que contendrá todo el conjunto de

instrucciones para el proyecto al cual se lo quiera emplear; una vez de tener el

código se debe indicar el puerto “COM” al cual la placa (UNO, MEGA, NANO, etc.),

está conectado en la computadora por medio de USB y como último paso se sube

el programa desde la barra de botones mediante el icono “Subir”. (Álvarez Bajaña,

2019, p. 33)

Gráfico 16: Componentes del entorno de desarrollo Arduino.

Elaboración: Marlon Xavier Álvarez Bajaña Fuente: Universidad de Guayaquil (2019)

Módulo Relé de Arduino

Un relé es un interruptor mecánico operado eléctricamente que se puede

encender o apagar, dejando pasar la corriente o no, y se puede controlar con

voltajes bajos, como los 5V utilizados en la alimentación de un Arduino.

Hay otros modelos con uno, cuatro, ocho y hasta dieciséis canales. Este módulo

debe ser alimentado con 5V, lo que es apropiado para usar con un Arduino. Hay

49

otros módulos de relé que funcionan con 3,3V, ideal para ESP32, ESP8266 y otros

microcontroladores, y también hay modelos de 12V. (Robots Argentina, 2020)

Gráfico 17: Módulos relé.

Elaboración: Robots Argentina Fuente: Robots Argentina (2020)

En el siguiente Gráfico 18 muestra las conexiones del módulo de relé, es decir la

función que tiene cada punto de contacto.

“Los seis pines en el lado izquierdo del módulo del relé controlan voltaje alto, y los

pines en el lado derecho se conectan al componente que entrega bajo voltaje,

como los pines digitales de un Arduino u otro microcontrolador” (Robots Argentina,

2020).

Gráfico 18: Conexiones del módulo relé.

Elaboración: Robots Argentina Fuente: Robots Argentina (2020)

50

Robots Argentina (2020) menciona que las conexiones entre el módulo de relé y

el Arduino son realmente simples:

GND: Va a común o “tierra” (lado negativo de la alimentación)

IN1: Controla el primer relé (se conectará a un pin digital Arduino)

IN2: Controla el segundo relé (debe estar conectado a un pin digital

Arduino si se está utilizando este segundo relé. De lo contrario, no necesita

conectarlo)

VCC: Va a 5V

NodeMCU

Es una pequeña placa de desarrollo Wifi compatible con Arduino lista para usar

en cualquier proyecto IoT tienen integrado un chip llamado SoC (System on a

Chip) que en su interior cuenta con un microcontrolador o MCU. Está montada

alrededor del ya conocido ESP8266 y expone todos sus pines en los laterales.

Además, ofrece más ventajas como la incorporación de un regulador de tensión

integrado, así como un puerto USB de programación. Se puede programar con

LUA o mediante el IDE de Arduino. (Bricogeek, 2020)

Dispone de una extensa comunidad y documentación que te permitirán conectar

tu proyecto al mundo exterior mediante conexión Wifi. Debido a que utiliza un

conversor USB CH340, normalmente el sistema operativo lo instala

automáticamente, aunque dependiendo de los casos, puede que necesites

instalar el driver específico. (Bricogeek, 2020)

La placa de desarrollo NodeMCU tiene las siguientes características las cuales

son mencionadas por el siguiente autor Bricogeek (2020), el cual menciona las

características más relevantes de la placa son:

Procesador: ESP8266 @ 80MHz (3.3V) (ESP-12E)

4MB de memoria FLASH (32 MBit)

WiFi 802.11 b/g/n

Regulador 3.3V integrado (500mA)

Conversor USB-Serial CH340G / CH340G

Función Auto-reset

9 pines GPIO con I2C y SPI

51

1 entrada analógica (1.0V max)

4 agujeros de montaje (3mm)

Pulsador de RESET

Entrada alimentación externa VIN (20V max) (Bricogeek, 2020)

Valle (2018) afirma que el objetivo es programar la MCU o microcontrolador a

través del kit o placa de desarrollo. Todo lo demás sirve de apoyo para que crear

nuestros propios proyectos sea lo más sencillo posible. Adicional menciona sobre

el esquema general de este tipo de placas, que se muestra en el Gráfico 19.

Gráfico 19: Esquema general del NodeMCU.

Elaboración: Luis Del Valle Hernández Fuente: Programar fácil (2018)

Sensor

Un sensor es un dispositivo o un objeto que tiene la capacidad de captar diferentes

estímulos del exterior, y de transformarlos mediante un transductor en energía

eléctrica (impulso eléctrico). Es decir, transforma (o traduce) información o energía

procedente del exterior en un impulso eléctrico (normalmente un impulso digital).

Esta información exterior puede ser de cualquier tipo (física, química...).

52

Posteriormente, dichos impulsos se analizan, se procesan y se transforman, con

la finalidad de generar una determinada respuesta. (Mitjana, 2020)

Altamirano y Puente (2016) afirma que los sensores que lo conforman dependen

exclusivamente de la aplicación a la que se haya asignado, pueden ser fijos o

móviles. Actualmente existen en el mercado placas que contienen sensores con

ciertos parámetros tales como sensores de luz, humedad del suelo y aire,

radiación, temperatura, sonido, velocidad, entre otros. (p. 9)

Gráfico 20: Tipos de sensores.

Elaboración: Héctor Altamirano y Amanda Puente Fuente: Escuela Superior Politécnica de Chimborazo (2016)

Sensores de sonido

Un módulo sensor de sonido consiste de tres partes fundamentales tales como:

un micrófono, un circuito preamplificador y un potenciómetro de precisión. El

micrófono es el encargado de censar el sonido para luego, dichas señales

captadas por el mismo pasarlas por un circuito preamplificador (puede variar el

integrado amplificador de acuerdo a los modelos del sensor), que se encargará

de aumentar la señal, además de contar con un potenciómetro de precisión que

se usa principalmente para graduar la sensibilidad que tendrá el sensor para

captar los diferentes sonidos. (Álvarez Bajaña, 2019, p. 25)

53

Álvarez (2019) afirma que los módulos sensores de sonido tienen incontables

aplicaciones para su uso como es la sincronización de luces por sonido, sistemas

de seguridad y monitoreo del ruido, encender y apagar dispositivos mediante

sonidos, entre muchas aplicaciones electrónicas. (p. 25)

Los sensores de sonidos se encargan de captar los sonidos del exterior

(ambiente), a través de un micrófono o de un sistema de sonar. Las ondas de

sonido que reciben estos sensores se propagan por el aire del medio y después

son detectadas por los sensores. (Mitjana, 2020)

Importancia del sensor de sonido

El sensor de sonido de IoTsens es capaz de registrar niveles de ruido gracias a

su micrófono integrado. Es capaz de analizar el sonido ambiental circundante en

el espectro de frecuencia audible para el oído humano, mostrando los datos

recolectados en dBA. Esta información es esencial en determinados espacios con

altos niveles de contaminación acústica o con restricciones en los niveles de ruido.

(Iotsens, 2018)

A continuación, se detalla dos características de la importancia del sensor de

sonidos las cuales son detalladas por el autor corporativo Iotsens (2018):

Prevención a la exposición de niveles altos a través del control de los

niveles de sonido ambiental.

Seguimiento de los niveles de ruido tanto en espacios abiertos como en

espacios cerrados permitiendo conocer al detalle la actividad sonora de

una determinada área. (Iotsens, 2018)

Análisis de los datos del sensor del sonido

El sensor registra información del nivel sonoro puntualmente (mediciones cada

predeterminado intervalo de tiempo) o continuo (niveles alcanzados durante un

periodo de tiempo) en el área en el que se encuentra. Junto a ello, proporciona un

análisis clasificado en percentiles y máximo absoluto, permitiendo al usuario

controlar los niveles acústicos de un barrio, fábrica, etc. y proceder a su mejora

adoptando las medidas necesarias. (Iotsens, 2018)

54

Hosting

Un hosting, hospedaje web, servidor web, alojamiento web o simplemente host, es

un disco duro especial en el que se guardan páginas web y blogs entre otras

cosas. Cuando te registras en un servicio de hosting, básicamente alquilas un

espacio en un servidor donde puedes almacenar todos los archivos y datos

necesarios para que tu sitio web funcione correctamente. (Girón, 2019)

Un hosting es un servicio de alojamiento para sitios web. En lugar de alojar

personas, el hosting web aloja los contenidos de tu web y tu correo electrónico

para que puedan ser visitados en todo momento desde cualquier dispositivo

conectado a Internet. Lo mismo sucede con el contenido de las webs, debe estar

almacenado en algún sitio y para que pueda ser visitado a través de Internet tendrá

que estar almacenado en un servidor web. (Webempresa, 2020)

Un servidor es un equipo informático mucho más potente que un ordenador

convencional, conectado a Internet las 24 horas para que los contenidos que

almacena puedan ser visitados en cualquier momento. El servidor es el equipo

físico, el hardware, y desde él se ofrecen diferentes tipos de hosting web: hosting

compartido, VPS, cloud, hosting WordPress, hosting elástico, etc. (Webempresa,

2020)

Funcionamiento del hosting web

Un artículo de Webempresa (2020) menciona el funcionamiento de un hosting web

para lo cual indica los siguientes pasos:

Una vez que cuentas con un hosting web para alojar los archivos de tu

página, tus visitas pueden llegar hasta ellos a través de tu dominio.

(Webempresa, 2020)

Los dominios sirven para indicarle al navegador qué contenido quieres que

te muestre. Al escribir webempresa.com en la barra de direcciones le estás

indicando que quieres ver el contenido de nuestro sitio web. (Webempresa,

2020)

El navegador irá a buscar los contenidos del sitio web al hosting donde

está alojado para mostrártelos, pero ¿cómo sabe a qué alojamiento web

55

tiene que ir a buscarlos? En este punto es donde entran en juego las DNS

(también llamados Nameservers). (Webempresa, 2020)

Los diferentes equipos conectados a Internet no se localizan unos a otros

mediante nombres, sino que utilizan unos códigos numéricos llamados IPs

para comunicarse. (Webempresa, 2020)

Sin embargo… imagínate que tuvieses que recordar un número IP para

cada sitio web que quieres visitar, ¡sería imposible! Por este motivo se creó

el sistema de nombres de dominio, para facilitar esta tarea y que podamos

usar nombres (más fáciles de recordar) en lugar de IPs para navegar por

Internet. (Webempresa, 2020)

Cada dominio puede traducirse a una IP que será la del servidor en el que

está alojado su contenido y sus cuentas de correo. Los DNS son los

encargados de hacer posible esa traducción. (Webempresa, 2020)

Tipos de hosting

Según Webempresa (2020) existen diferentes tipos de alojamiento web en función

de sus características, son mencionados a continuación:

Hosting compartido: El hosting compartido es el tipo de alojamiento web más

utilizado. En esta modalidad, las cuentas de hosting de diferentes usuarios se

alojan en un mismo servidor físico, en el que comparten recursos como la memoria

RAM y la CPU. Dentro del hosting compartido también existen diferentes tipos de

servicio, en función de su configuración. (Webempresa, 2020)

Hosting VPS: Un VPS es un servidor privado virtual. En este tipo de hosting, los

usuarios comparten un mismo servidor físico, pero a diferencia del hosting

compartido no comparten los recursos. El servidor físico se divide en una especie

de compartimentos estancos mediante virtualización; y cada uno de esos

compartimentos sería un VPS con sus propios recursos asignados y garantizados.

A diferencia del hosting compartido, los VPS garantizan no solo los consumos de

espacio y transferencia, sino también la RAM y la CPU asignada al servicio.

(Webempresa, 2020)

Hosting elástico: El hosting elástico es un tipo de hosting que reúne las ventajas

de un hosting compartido y las de un VPS. En él compartiremos servidor físico con

56

otros usuarios, pero tendremos recursos garantizados como en el VPS.

(Webempresa, 2020)

Hosting Cloud: El cloud o hosting en la nube es un tipo de alojamiento web que

se ofrece desde una infraestructura compuesta por varios servidores que trabajan

de forma conjunta. El servicio se distribuye en diferentes equipos conectados a

una misma red, formando esa nube o cloud. Es un tipo de alojamiento utilizado

normalmente por empresas con necesidades inestables, que tienen variaciones

frecuentes por altos picos de tráfico en diferentes períodos de tiempo. El cloud les

ofrece una alta disponibilidad de recursos y garantías de uptime ante esas

variaciones de demanda, mediante esa configuración en forma de clúster con

balanceadores de carga. (Webempresa, 2020)

Servidor dedicado: Un servidor dedicado es un tipo de hosting web en el que se

ofrece un equipo físico completo para cada cliente. No se comparte el servidor con

ningún otro usuario, por lo que todos los recursos están disponibles y garantizados

para un único cliente. (Webempresa, 2020)

CDmon

Es una plataforma de pruebas para desarrollar un proyecto web en un entorno real

sin realizar ninguna inversión. En principio, está limitado, pero es posible solicitar

una prueba siempre que quieras. La web de CDmon es minimalista y elegante.

Sin pretensiones, sin adornos va al grano. Tiene un área de cliente propia que no

está mal. El panel de control es bastante claro, aunque algunos nombres son un

poco liosos. (Hostingsaurio, 2020)

Gráfico 21: Servicios de CDmon.

Elaboración: Hostingsaurio Fuente: Hostingsaurio (2020)

57

Características de CDmon

Una de las características más relevantes de CDmon, es que no se necesitas

inversión, pero si pruebas para desarrollar en tiempo real limitado a 30 días y los

dominios son muy completos ya que cuenta con Whois privado y una cuenta de

correo.

Teniendo en cuenta al artículo Hostingsaurio (2020) menciona más características

de CDmon como son:

Cuenta con una plataforma de pruebas para desarrollar un proyecto web

en un entorno real sin realizar ninguna inversión. (Hostingsaurio, 2020)

Es muy habitual que el primer año de contratación de un hosting el

proveedor te regale el primer año del dominio. Eso sí, ofrecen un

descuento del 20% si pagas el hosting anualmente. (Hostingsaurio, 2020)

La gestión de los dominios es muy completa. Cuenta con Whois privado,

una cuenta de correo (100 MB) y un hosting básico gratis (que no te vale

para ningún CMS). (Hostingsaurio, 2020)

El área de cliente es de cosecha propia. La estética es sobria, llegando a

ser algo sosa en algunas secciones, como la de tickets. Es bastante

funcional. (Hostingsaurio, 2020)

Sitio Web

Un sitio web es un conjunto de páginas web desarrolladas en código html,

relacionadas a un dominio de Internet el cual se puede visualizar en la World Wide

Web (www) mediante los navegadores web o también llamados browser como ser

Chrome, Firefox, Edge, Opera entre otros. Cada página web perteneciente al sitio

web tiene como objetivo publicar contenido, y este contenido podrá ser visible o

no al público. (Pairuna, 2018)

Clasificación de Sitios Web

Según Pairuna (2018) menciona que los sitios web se pueden clasificar en dos

tipos:

58

Sitios Web Estáticos: Se denomina sitio web estático a aquellos que no acceden

a una base de datos para obtener el contenido. Por lo general un sitio web estático

es utilizado cuando el propietario del sitio no requiere realizar un continuo cambio

en la información que contiene cada página. (Pairuna, 2018)

Sitios Web Dinámicos: Por el contrario, los sitios web dinámicos son aquellos

que acceden a una base de datos para obtener los contenidos y reflejar los

resultados obtenidos de la base de datos, en las páginas del sitio web. (Pairuna,

2018)

Base de Datos

Una base de datos es una herramienta que recopila datos, los organiza y los

relaciona para que se pueda hacer una rápida búsqueda y recuperar con ayuda

de un ordenador. Hoy en día, las bases de datos también sirven para desarrollar

análisis. Las bases de datos más modernas tienen motores específicos para sacar

informes de datos complejos. (Ticportal, 2019)

Cuando una empresa tiene una base de datos y quiere implementar un software,

tiene que andarse con cuidado dependiendo del software que instala. Cuando se

implementa un sistema ERP o de gestión documental, estos tendrán una mejor

conexión con aquellas bases de datos que tienen el mismo lenguaje nativo. Por

ejemplo, el software Office 365 se conectará mejor con una de Microsoft que con

una de Oracle. No obstante, la dificultad de conexión entre softwares y bases de

datos de fabricantes distintos tampoco suele ser grande. (Ticportal, 2019) Cuando

una empresa implementa un software tiene que tener los cuidados necesario

dependiendo el software ya que alguno tiene mejor conexión con la base de datos

y tiene el mismo lenguaje nativo.

Además, es importante saber que hay varios tipos de base de datos: la relacional;

la distribuida; NoSQL; orientada a objetos; y, gráficas. La existencia de estas

diversas bases de datos se debe a la variedad de forma de trabajo que se requiere

de ellas. (Ticportal, 2019)

59

MySQL

“MySQL es un sistema de código abierto de gestión de bases de datos de

Relational Database Management System (RDBMS) que utiliza la estructura

Structured Query Language (SQL)”. (Siteground, 2020)

SQL es el lenguaje más popular para agregar, acceder y administrar contenido en

una base de datos. Es más conocido por su rápido procesamiento, fiabilidad

comprobada, facilidad y flexibilidad de uso. MySQL es una parte esencial de casi

todas las aplicaciones PHP de código abierto. Buenos ejemplos de scripts PHP y

MySQL son WordPress, Joomla!, Magento, y Drupal. (Siteground, 2020) Una de

las cosas que se destacan de esta base de datos es que tiene su propio host en

Mysql y ofrece una gran variedad de SiteGround.

Principales sentencias de MySQL

Robledano (2019) menciona que MySQL comparte una gran variedad de

sentencia del lenguaje SQL, las cuales ayudan a la manipulación de datos, al ser

un elemento muy ligado al backend de cualquier aplicación web, normalmente se

desarrolla en el lenguaje de PHP. A continuación, se mencionará las sentencias

que forman parte de la codificación o del desarrollo de una base de datos.

SELECT es usada para consultar datos.

DISTINCT Sirve para eliminar los duplicados de las consultas de datos.

WHERE Es usada incluir las condiciones de los datos que queremos

consultar.

AND y OR es usada para incluir 2 o más condiciones a una consulta.

ORDER BY Es usada para ordenar los resultados de una consulta.

INSERT Es usada para insertar datos.

UPDATE Es usada actualizar o modificar datos ya existentes.

DELETE Es usada borrar datos. (Robledano, 2019)

60

Internet de las Cosas

Internet de las Cosas es una traducción de la expresión en inglés Internet of Things

(IoT), que describe un escenario en el que diversas cosas están conectadas y se

comunican. Esa innovación tecnológica tiene como objetivo conectar los ítems que

usamos diariamente a internet, con el objetivo de aproximar cada vez más el

mundo físico al digital. (Valois, 2018)

Cuando se habla de “cosas”, se refiere a cualquier cosa. ¡de verdad! Ya estamos

acostumbrados a usar internet con los smartphones, computadoras, TVs Smart y

video juegos, pero en este contexto la idea no es tener un medio más para

conectarse a internet en sí, sino hacer con que los dispositivos sean más

eficientes. Además de contribuir para optimizar recursos naturales, para la salud

y otras inúmeras oportunidades. (Valois, 2018)

Cómo funciona IoT

De forma simple Internet de las Cosas trata de objetos conectados entre sí por

medio de la red. Estos intercambian información para facilitar o crear diversas

acciones. Para que algo así pueda ocurrir hay un conjunto de tres factores que

necesitan ser combinados para que una aplicación funcione dentro del concepto

de Internet de las Cosas. Estos son: dispositivos, la red y un sistema de control.

(Valois, 2018)

Los Dispositivos: Son todos aquellos que ya conocemos, como: refrigeradores,

carros, lámparas, relojes, cafeteras, televisión y otros. En estos dispositivos es

importante que sean equipados con los ítems correctos para proporcionar la

comunicación con los demás elementos. Esos límites pueden ser chips, conexión

con internet, sensores, antenas entre otros. (Valois, 2018)

La Red: Es el medio de comunicación y ya estamos acostumbrados a ella. Pues

son tecnologías como Wi-Fi, Bluetooth y datos móviles (3G y 4G). (Valois, 2018)

El sistema de control: es necesario para que todos los datos capturados de los

dispositivos a través de red sean procesados, entonces ellos son enviados para

un sistema que controla cada aspecto y hace nuevas conexiones. (Valois, 2018)

61

Para simplificar, imagina tu casa. Ahora piensa en todas las cosas que tienes en

tu cocina, como el refrigerador. En ese escenario, el refrigerador podría avisarte

cuando un alimento se acabe, puedes hacer una investigación y encontrar

mercados con los mejores precios para comprar determinado producto. También

te podría sugerir diferentes recetas de comida con las cosas que hay disponibles

dentro del refrigerador. (Valois, 2018)

Protocolos del Internet de las Cosas

Los dispositivos IoT se comunican mediante protocolos de IoT. El protocolo de

Internet (IP) es un conjunto de reglas que determina cómo se envían los datos a

Internet. Los protocolos de IoT garantizan que un dispositivo o sensor lea y

comprenda la información enviada por otro dispositivo o sensor. Dada la gran

diversidad de dispositivos IoT disponibles, es importante usar el protocolo

adecuado en el contexto adecuado. Cada protocolo de la arquitectura del sistema

de IoT permite la comunicación de dispositivo a dispositivo, de dispositivo a puerta

de enlace, de puerta de enlace a datos o de puerta de enlace a la nube, así como

la comunicación entre centros de datos. (Microsoft Azure, 2020) Se divide los

protocolos de la siguiente manera:

Nivel de aplicación

Microsoft Azure (2020) menciona que el nivel de aplicación actúa como interfaz

entre el usuario y el dispositivo y se tiene los siguientes protocolos:

Advanced Message Queuing Protocol (AMQP): Nivel de software que

crea interoperabilidad entre el middleware de mensajería. Ayuda a que una

gran variedad de aplicaciones y sistemas funcionen juntos, lo que permite

crear una mensajería normalizada a escala industrial. (Microsoft Azure,

2020)

Protocolo de aplicación restringida (CoAP): Protocolo de red y ancho

de banda restringidos diseñado para que dispositivos con capacidad

limitada puedan conectarse en la comunicación entre máquinas. CoAP es

también un protocolo de transferencia de documentos que se ejecuta a

través del Protocolo de datagramas de usuario (UDP). (Microsoft Azure,

2020)

62

Servicio de distribución de datos (DDS): Protocolo de comunicación

punto a punto versátil que hace de todo, desde ejecutar pequeños

dispositivos hasta conectar redes de alto rendimiento. DDS optimiza la

implementación, aumenta la confiabilidad y reduce la complejidad.

(Microsoft Azure, 2020)

Message Queue Telemetry Transport (MQTT): Protocolo de mensajería

diseñado para la comunicación ligera entre equipos que se usa

principalmente para las conexiones de poco ancho de banda con

ubicaciones remotas. MQTT utiliza un patrón de publicación-suscripción y

es ideal para dispositivos pequeños que requieren un uso eficiente del

ancho de banda y de la batería. (Microsoft Azure, 2020)

Nivel de transporte

Microsoft Azure (2020) afirma que el nivel de transporte habilita y protege la

comunicación de los datos a medida que viajan entre niveles y cuenta con los

siguientes protocolos:

Protocolo de control de transmisión (TCP): Protocolo dominante en la

mayor parte de la conectividad con Internet. Ofrece comunicación entre

hosts, para lo que divide grandes conjuntos de datos en paquetes

individuales que reenvía y vuelve a ensamblar según sea necesario.


Protocolo de datagramas de usuario (UDP): Protocolo de

comunicaciones que permite la comunicación entre procesos y se ejecuta

sobre IP. UDP mejora la velocidad de transferencia de datos a través de

TCP y es ideal para las aplicaciones que requieren transmisiones de datos

sin pérdida. (Microsoft Azure, 2020)

Nivel de red

Microsoft Azure (2020) expresa que el nivel de red permite la comunicación entre

los dispositivos individuales y el enrutador y menciona los siguientes protocolos:

6LoWPAN: Versión de IPv6 de bajo consumo que reduce los tiempos de

transmisión. (Microsoft Azure, 2020)

IPv6: Esta actualización reciente de IP redirige el tráfico a través de

Internet e identifica y localiza dispositivos en la red. (Microsoft Azure, 2020)

63

Nivel de vínculo de datos

Microsoft Azure (2020) informa que el nivel de datos transfiere los datos dentro de

la arquitectura del sistema e identifica y corrige los errores que encuentra en el

nivel físico y presenta los siguientes protocolos:

IEEE 802.15.4: Estándar de radio para una conexión inalámbrica de bajo

consumo. Se usa con Zigbee, 6LoWPAN y otros estándares para crear

redes inalámbricas insertadas. (Microsoft Azure, 2020)

LPWAN: Este tipo de red permite la comunicación en un radio mínimo de

500 metros. LoRaWAN es un ejemplo de red LPWAN optimizada para un

consumo bajo de energía. (Microsoft Azure, 2020)

Nivel físico

Microsoft Azure (2020) redacta que el nivel físico establece un canal de

comunicación que permite que los dispositivos se conecten dentro de un entorno

especificado y tiene los siguientes protocolos:

Bluetooth Low Energy (BLE): Reduce drásticamente el consumo de

energía y el costo, y mantiene una distancia de conectividad similar a la

del Bluetooth clásico. BLE funciona de forma nativa en todos los sistemas

operativos móviles y se está convirtiendo rápidamente en el favorito para

la electrónica de consumo por su bajo costo y la larga duración de la

batería. (Microsoft Azure, 2020)

Ethernet: Esta conexión por cable es una opción menos costosa que

proporciona conectividad rápida para datos con una latencia baja.


Evolución a largo plazo (LTE): Estándar de comunicación inalámbrica de

banda ancha para dispositivos móviles y terminales de datos. LTE

aumenta la capacidad y la velocidad de las redes inalámbricas y admite

secuencias de difusión y multidifusión. (Microsoft Azure, 2020)

Transmisión de datos en proximidad (NFC): Conjunto de protocolos de

comunicación que utilizan campos electromagnéticos y permiten que dos

dispositivos se comuniquen si están a una distancia no superior a cuatro

centímetros. Los dispositivos habilitados para NFC funcionan como

64

tarjetas de identidad y suelen utilizarse para pagos móviles, vales y tarjetas

inteligentes sin contacto. (Microsoft Azure, 2020)

Identificación por radiofrecuencia (RFID): Utiliza campos

electromagnéticos para hacer un seguimiento de etiquetas electrónicas no

alimentadas de otro modo. El hardware compatible proporciona energía y

se comunica con estas etiquetas para leer su información con fines de

identificación y autenticación. (Microsoft Azure, 2020)

Wi-Fi/802.11: Estándar en hogares y oficinas. Aunque es una opción

económica, puede que no se ajuste a todos los escenarios por su alcance

limitado y el consumo energético ininterrumpido. (Microsoft Azure, 2020)

IDE de programación

Red Hat (2020) afirma que un entorno de desarrollo integrado (IDE) es un sistema

de software para el diseño de aplicaciones que combina herramientas del

desarrollador comunes en una sola interfaz gráfica de usuario (GUI).

Generalmente, un IDE cuenta con las siguientes características:

Editor de código fuente: Editor de texto que ayuda a escribir el código de

software con funciones como el resaltado de la sintaxis con indicaciones visuales,

el relleno automático específico del lenguaje y la comprobación de errores a

medida que se escribe el código. (Red Hat, 2020)

Automatización de compilación local: Herramientas que automatizan tareas

sencillas e iterativas como parte de la creación de una compilación local del

software para su uso por parte del desarrollador, como la compilación del código

fuente de la computadora en un código binario, el empaquetado del código binario

y la ejecución de pruebas automatizadas. (Red Hat, 2020)

Depurador: Programa que sirve para probar otros programas y mostrar la

ubicación de un error en el código original de forma gráfica. (Red Hat, 2020)

Visual Studio Code

Visual Studio Code es un editor de código fuente que permite trabajar con diversos

lenguajes de programación, admite gestionar tus propios atajos de teclado y

refactorizar el código. Es gratuito, de código abierto y proporciona una utilidad para

65

descargar y gestionar extensiones con las que podemos personalizar y potenciar

esta herramienta. (Aitana Soluciones ERP y CRM, 2018)

Las extensiones de Visual Studio Code otorgan infinidad de opciones, como

colorear tabulaciones, etiquetas o recomendaciones de autocompletado. También

hay extensiones que ayudan con el lenguaje de programación que vayamos a

usar, como por ejemplo para Python, C / C++, JavaScript, etc. (Aitana Soluciones

ERP y CRM, 2018)

Dreamweaver

Adobe Dreamweaver CC es un famoso creador de sitios web y una herramienta

de implementación, y se considera una combinación perfecta entre un WYSIWYG

y otros editores HTML más convencionales. Adobe Dreamweaver CC es un

software de Entorno de Desarrollo Integrado (IDE, por sus siglas en inglés), lo que

significa que proporciona herramientas integrales y de soporte con fines de

desarrollo. Con la estructura Creative Cloud, puedes optar por incluir otro software

creativo de Adobe para aumentar tu productividad. (Deyimar, 2020)

Dreamweaver te permite crear y diseñar un sitio web a nivel visual, utilizando el

método de arrastrar y soltar que te permite mover elementos en el tablero de

diseñador. También puedes usarlo como cualquier editor de código tradicional:

codifica solo con texto y podrás cargar instantáneamente el sitio web en tu

servidor. (Deyimar, 2020)

Lenguaje de Programación

Un lenguaje de programación es un lenguaje formal diseñado para realizar

procesos que pueden ser llevados a cabo por máquinas como las

computadoras. Pueden usarse para crear programas que controlen el

comportamiento físico y lógico de una máquina, para expresar algoritmos con

precisión, o como modo de comunicación humana. Está formado por un

conjunto de símbolos y reglas sintácticas y semánticas que definen su

estructura y el significado de sus elementos y expresiones. Al proceso por el

cual se escribe, se prueba, se depura, se compila (de ser necesario) y se

66

mantiene el código fuente de un programa informático se le llama

programación. (Olarte Gervacio, 2018)

A continuación, se detallará los tipos de lenguajes de programación:

JavaScript

Sirve para programar procesamientos del lado “cliente” en los desarrollos web,

accesible, a través del protocolo HTTP, por el navegador del puesto “cliente”,

usando una llamada del usuario a través de la introducción de una URL o con un

clic en un enlace hipertexto. El código JavaScript no es complicado y es

interpretado por un motor incorporado al navegador (Vigouroux, 2017)

JavaScript es el nombre de un lenguaje de programación es decir, un lenguaje

formal que brinda instrucciones a una computadora (ordenador) para generar

ciertos datos. Se utiliza sobre todo para producir recursos interactivos en una

página web.

JavaScript es un lenguaje que soporta más de un paradigma de programación y

requiere de un intérprete para ser ejecutado. Los códigos JavaScript permiten

agregar nuevas funciones para ser ejecutados por el usuario de forma normal

posteriormente a la acción que se va realizar destacando que las acciones

realizadas por el usuario son consideradas evento. (Villamar Coloma, 2017)

PHP

Es un lenguaje de programación libre bastante popular, especialmente adecuado

para crea sitios web e incrustarse en HTML. Este lenguaje se utiliza para generar

páginas dinámicas, es decir, aquellas cuyo contenido cambia según ciertas

circunstancias, por ejemplo, dependiendo de la información contenida en una base

de datos, de lo que ingrese el usuario o de una búsqueda realizada. (Luna et al.,

2018)

Es un lenguaje interpretado libre, usado originalmente solamente para el

desarrollo de aplicaciones presentes y que actuaran en el lado del servidor,

capaces de generar contenido dinámico en la World Wide Web. Figura entre los

primeros lenguajes posibles para la inserción en documentos HTML, dispensando

https://definicion.de/lenguaje-de-programacion/

67

en muchos casos el uso de archivos externos para eventuales procesamientos de

datos. (Arias, 2017)

HTML como lenguaje de etiqueta

HTML es un lenguaje de marcado de hipertexto o “HyperText Markup Language”

por el desarrollo de sus iniciales en inglés, básicamente este lenguaje se escribe

en su totalidad con elementos, estos elementos están constituidos por etiquetas,

contenido y atributos, que explicaremos de una manera más detallada en algunas

líneas más abajo. (Pino, 2019)

“HTML es un lenguaje de marcado que se utiliza para el desarrollo de páginas de

Internet. Se trata de las siglas que corresponden a HyperText Markup Language,

es decir, Lenguaje de Marcas de Hipertexto” (Herrera, 2015).

Fundamentación legal

A continuación, se detalla las bases legales que son las leyes con sus respectivos

artículos puntuales para que respalden el desarrollo del proyecto.

Constitución de la República del Ecuador

Sección tercera

Comunicación e Información

Art. 16.- Todas las personas, en forma individual o colectiva, tienen derecho a:

(…)

3. La creación de medios de comunicación social, y al acceso en igualdad de

condiciones al uso de las frecuencias del espectro radioeléctrico para la gestión

de estaciones de radio y televisión públicas, privadas y comunitarias, y a bandas

libres para la explotación de redes inalámbricas. (Asamblea Nacional, 2008, p. 25)

Art. 17.- El Estado fomentará la pluralidad y la diversidad en la comunicación, y al

efecto:

1. Garantizará la asignación, a través de métodos transparentes y en igualdad de

condiciones, de las frecuencias del espectro radioeléctrico, para la gestión de

estaciones de radio y televisión públicas, privadas y comunitarias, así como el

68

acceso a bandas libres para la explotación de redes inalámbricas, y precautelará

que en su utilización prevalezca el interés colectivo. (Asamblea Nacional, 2008, p.

25)

Capítulo Sexto

Derechos de libertad - Derecho a vivir en un ambiente sano

Art. 66.- Se reconoce y garantizará a las personas: (…)

27. EI derecho a vivir en un ambiente sano, ecológicamente equilibrado, libre de

contaminación y en armonía con la naturaleza. (Asamblea Nacional, 2008, p. 50)

Título VII - Régimen del buen vivir

Capítulo Segundo, Biodiversidad y recursos naturales

Sección Primera, Naturaleza y Ambiente.

Art. 395.- La Constitución reconoce los siguientes principios ambientales: (…)

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

comunidades, pueblos y nacionalidades afectadas, en la planificación, ejecución

y control de toda actividad que genere impactos ambientales. (Asamblea Nacional,

2008, p. 177)

Ley de Gestión Ambiental

TITULO II - Régimen institucional de la gestión ambiental

Capítulo II: De la autoridad ambiental

Art. 9.- Le corresponde al Ministerio del ramo: (…)

j) Coordinar con los organismos competentes sistemas de control para la

verificación del cumplimiento de las normas de calidad ambiental referentes al

aire, agua, suelo, ruido, desechos y agentes contaminantes. (Congreso Nacional,

2004, p. 2)

Art. 23.- La evaluación del impacto ambiental comprenderá: (…)

b) Las condiciones de tranquilidad públicas, tales como: ruido, vibraciones, olores,

emisiones luminosas, cambios térmicos y cualquier otro perjuicio ambiental

derivado de su ejecución. (Congreso Nacional, 2004, p. 5)

69

Ley Orgánica de Telecomunicaciones

Título II - Redes y prestación de servicios de telecomunicaciones

Capítulo I: Establecimiento y explotación de redes

Art. 9.- Redes de telecomunicaciones.

Para el caso de redes inalámbricas se deberán cumplir las políticas y normas de

precaución o prevención, así como las de mimetización y reducción de

contaminación visual. (Asamblea Nacional, 2015, p. 6)

Título XI - Recursos escasos y ocupación de bienes

Capítulo I: Asignación del espectro radioeléctrico

Art. 94.- Objetivos. (…)

9. Flexibilización y convergencia.- La asignación del espectro radioeléctrico

debe realizarse con procedimientos ágiles y flexibles y se debe promover y facilitar

que las redes inalámbricas soporten varios servicios con diversas tecnologías.

(Asamblea Nacional, 2015)

Pregunta científica a contestarse

El diseñar un prototipo que evalúe los niveles de la contaminación acústica en la

Aviación Naval de Guayaquil con un sistema de semaforización inteligente, que

ayudaría a crear concientización en los empleados de manera visual, donde ellos

al observar el semáforo en rojo, lo que indicará peligro, sientan la obligación de

usar el equipo de protección brindado por el Departamento de Seguridad de la

institución y así evitar afecciones en la salud del personal, llevando también un

control guardando la información en una base de datos e interpretarlos de forma

gráfica mediante una página web.

Definiciones conceptuales

Software: Es el conjunto de programas de cómputo, procedimientos, reglas,

documentación, y datos asociados que forman parte de las operaciones de un

sistema de computación (Raffino, 2020).

70

Hardware: Los componentes físicos internos de un ordenador, es decir, la parte

tangible del equipo, como son: la placa base o placa madre, CPU o procesador,

la memoria principal o memoria RAM, el disco duro, tarjetas gráficas, tarjeta de

red, las entradas, las salidas, fuente de alimentación, chasis, entre otros (CISET,

2019).

Wifi: Se conoce como una tecnología de telecomunicaciones que permite la

interconexión inalámbrica entre sistemas informáticos y electrónicos, tales como

computadoras, consolas de videojuego, televisores, teléfonos, celulares,

reproductores, punteros, etc. (Raffino, 2020)

Programación: Se refiere a idear y ordenar las acciones que se realizarán en el

marco de un proyecto a la preparación de máquinas para que cumplan con una

cierta tarea en un momento determinado, la elaboración de programas para la

resolución de problemas mediante ordenadores que se ejecutaran en aplicaciones

y a la preparación de los datos necesarios para obtener una solución de un

problema a través de una calculadora electrónica. (Pérez Porto & Gardey, 2019)

Red: Se entiende como la interconexión de un número determinado de

computadoras mediante dispositivos alámbricos o inalámbricos que, mediante

impulsos eléctricos, ondas electromagnéticas u otros medios físicos envían y

reciben información en paquete de datos (Raffino, 2020).

Página web: Se conoce como el documento que forma parte de un sitio web y

que suele contar con enlaces para facilitar la navegación entre los contenidos

están desarrolladas con lenguajes de marcado como el HTML, que pueden ser

interpretados por los navegadores (Pérez Porto & Gardey, 2016).

Acústico: Es una rama de la física encargada de estudiar la producción,

transmisión, almacenamiento, percepción y reproducción del sonido; es decir, éste

estudia de manera detallada las ondas sonoras que se propagan a través de una

materia (Martínez, 2021).

Auditivo: Son los estímulos sonoros en información asimilable por las áreas del

cerebro especializadas en el procesamiento que habla su función no es otra que

transformar las variaciones de presión de las ondas sonoras al propagarse por el

aire en impulsos eléctricos esta información será luego transmitida por nuestros

nervios acústicos hasta el cerebro (Llisterri, 2019).

https://definicion.de/accion

71

Aeropuerto: El aeropuerto es un puerto aéreo, aeródromo, estación o terminal

donde existe un tráfico regular de aviones. En los aeropuertos se realizan

diferentes funciones además del aterrizaje y del despegue de aeronaves, tales

como el reabastecimiento de combustible, el mantenimiento preventivo y

correctivo de las aeronaves, y el embarque y el desembarque de mercancías,

pasajeros y equipajes. También tienen zonas de aparcamiento para las aeronaves

que no están en servicio, zonas de aparcamiento para los vehículos de los

pasajeros, zonas de taxis y de transporte público, zonas de comercio y diferentes

servicios. (Significados, 2020)

Hangar: El hangar es donde se guardan los aviones (Equipo de Redacción, 2018).

Lado aire en el aeropuerto: El «lado aire» (del inglés air-side), que incluye la

pista (para despegue y aterrizaje), los hangares y las zonas de aparcamiento de

los aviones (Centro de estudios aeronáuticos, 2017).

Algunas de las ocupaciones del lado aire son:

Coordinador de pista,

Despacho de vuelo,

Coordinador de vuelo o agente de rampa

Lado tierra en el aeropuerto: El «lado tierra» (del inglés land-side) está dedicado

al pasajero, e incluye la terminal de pasajeros, las zonas de comercio, aduanas,

servicios, estacionamientos de automóviles y demás (Centro de estudios

aeronáuticos, 2017).

Las ocupaciones del lado tierra, entre otras son:

Empleados de información en aeropuertos,

Técnico de atención a pasajeros usuarios y clientes,

Agente de pasaje,

Agente administrativo de facturación y embarque

Tráfico aéreo: Se le denomina aéreo al aire zona elevada del cielo, es decir tráfico

aéreo es el flujo de movimiento constante que se da por los aires, que al igual que

el tráfico terrestre requiere de un constante monitoreo, de un control con una

variedad de procedimientos un sistema riguroso de reglas y regulaciones que La

Asociación de Transporte Aéreo (IATA) y La Organización de la Aviación Civil

72

Internacional (OACI), con la cooperación de los gobiernos de los distintos países

y las aerolíneas que las integran, han marcado una variedad de reglas y normas

que han implementados para el desarrollo del movimiento diario de las empresas

de aviación y las agencias de viaje. (Redacción, 2021)

Plataforma aérea: Una plataforma de trabajo aéreo (AWP), también conocido

como un dispositivo aéreo, plataforma para trabajo (EWP), camión con canastilla

o plataforma elevadora móvil de personal (PEMP) es un dispositivo mecánico que

se utiliza para proporcionar acceso temporal para las personas o equipos a zonas

de difícil acceso, por lo general en altura. Hay distintos tipos de plataformas de

acceso mecanizadas y los tipos individuales también pueden ser conocidos como

"Mike Hartley" o "selector de cereza" o una "plataforma de tijera". Las plataformas

aéreas incluyen elevadores de tijera, camiones grúa de carga y plataformas

hidráulicas. (CPWR-El, 2018)

73

CAPÍTULO III

PROPUESTA TECNOLÓGICA

Análisis de factibilidad

En el presente capítulo se detallará el desarrollo del proyecto, por ello tiene como

tema el “Diseño de un Prototipo para la Implementación de un Sistema de

Semaforización Inteligente que Evalúe los Niveles de la Contaminación Acústica

en la Aviación Naval de Guayaquil”; mediante el análisis y estudio de herramientas

tecnológicas que serán implementadas en el desarrollo del proyecto, tales como

son: sensor de sonido a utilizar DRF0034, módulo NodeMCU ESP8266, hosting a

utilizar (CDMON), y lenguajes de programación como Arduino, JavaScript, PHP,

(lenguaje de etiquetado para página web – HTML), asimismo entornos de

programación como lo es visual Studio Code, todas las herramientas mencionadas

se verificarán sus funcionalidades para comprobar la factibilidad que tendrán en

el desarrollo del proyecto.

El tema de la propuesta de crear un sistema de semaforización inteligente que

evalúe los niveles de la contaminación acústica en la Aviación Naval de Guayaquil

tiene diversos enfoques, de modo que se llevaron a estudiar las factibilidades:

técnica, económica y legal, para validar que la implementación del prototipo en la

Aviación Naval crea un impacto visual para el uso de equipo de protección auditiva

y ayude examinar los niveles y comportamiento de la contaminación auditiva en

tiempo real.

Factibilidad Operacional

En el desarrollo del siguiente proyecto se solicitó un permiso especial que está

dirigido al Sr. CPNV – EM Carlos Nivela Bajaña para la recopilación de datos y la

implementación del prototipo en la institución pública “Aviación Naval de

Guayaquil”, la solicitud se adjuntará al final del presente escrito en Anexo 1, como

segundo punto también se incluirá en el Anexo 2, la carta de aceptación por parte

74

del Sr. CPNV – EM Carlos Nivela Bajaña comandante de la Aviación Naval de

Guayaquil.

Se recalca que los objetivos ya definidos en el capítulo uno, deben ser cumplidos

a cabalidad en su desarrollo, es recomendable proponer incógnitas al personal

involucrado que ayuden avalar el correcto funcionamiento del proyecto, para esto

se realizó un muestreo no probabilístico tipo discrecional que se basa en

seleccionar un grupo específico de personas que se encuentran implicadas en la

problemática, en total se eligió 30 técnicos (electricistas, electrónicos y mecánicos)

que laboran en el área operativo y que están expuesto a la contaminación acústica

todo el tiempo, dicho personal se les realizó 4 preguntas, las cuales son:

¿Cuál es el actual problema que se ha evidenciado en las instalaciones de la

Aviación Naval?

Se ha evidenciado un ruido excesivo sobrepasando los umbrales de audición, por

lo que ocasiona impactos negativos en la salud del personal militar y civil,

causando así pérdida a largo o corto plazo del oído y afectaciones en el

organismo.

¿Se encuentra satisfecho con el actual ambiente de trabajo y sus factores

negativos como el alto nivel del ruido?

No, dado que para algunos empleados que hacen uso de los equipos de

protección auditiva no se ven afectados de la misma manera de quienes no lo

usan y esto a su vez no concientizan del daño que progresivamente sufre.

¿Considera que la institución debe tener una semaforización que indique el

riesgo del nivel de la contaminación acústica?

Sí, debería existir el desarrollo de un sistema de semaforización de tal forma que

realice un impacto visual al personal de la Aviación Naval, y así concientizar el uso

de equipo de protección auditiva.

¿Qué beneficios aportaría a la entidad pública con un sistema de

semaforización inteligente que evalúe los niveles de la contaminación

acústica?

Muy aparte de crear un impacto visual al personal para preservar su salud, es

importante para adquirir conocimientos tecnológicos que se pueda impartir para

75

futuros problemas o mejoras que ayuden a disminuir los daños a causa de la

contaminación acústica.

El presente tema de proyecto es factible operacionalmente por su aceptación por

parte de la Institución y sus trabajadores para el desarrollo del proyecto, aquellos

dieron a conocer sus opiniones por medio de encuestas y entrevistas personales,

que ayudó a analizar diversas respuestas, donde se llegó a la conclusión que

sienten inseguridad y temor hacia su salud, ya que muchos gozan de su trabajo y

no desean cambiarse en áreas administrativas por la pérdida de su audición, al

igual otros de las factores que se dieron a conocer fue el descuido por parte del

personal al no usar los equipos de seguridad para su salud, por ende se pretende

crear un impacto de conciencia por medio de la semaforización.

Factibilidad Técnica

En el transcurso del proyecto se efectuó el estudio de cada una de las tecnologías

y los componentes indispensables para la realización del prototipo a implementar

en la Aviación Naval de Guayaquil, con la intención de examinar el

comportamiento del sensor en coordinación con la plataforma web, se estudió la

ubicación y la arquitectura del prototipo además de la precisión del sensor con

respecto a los rangos establecidos en la programación del módulo NodeMCU con

el propósito de cuidar el rendimiento y la conectividad del mismo.

Hardware

Las herramientas físicas e intangibles que forman parte del desarrollo del prototipo

y del sistema que fueron escogidas específicamente para el diseño de la

semaforización inteligente, aquellos dispositivos se mencionan en el Cuadro 6.

76

Cuadro 6: Dispositivos según el modelo.

Dispositivos Modelo Cantidad

NodeMCU ESP8266 1 U

Sensor de Sonido DFR0034 1 U

Focos 110v LED 12 U

Módulo Relay 5V-4CANALES 1 U

Cable Calibre 10 25 MTS

Cargador 5V 1 U

Jumpers Macho y Hembra 10 U



Software

Dentro del proyecto se investigó diversos entornos de programación para el

desarrollo del sistema de semaforización, por lo que consistirá en la configuración

del módulo NodeMCU ESP8266 y en la elaboración de una página web con una

base de datos que almacenará los decibeles y los interpretará de forma gráfica

para quien lo requiera y seguir con el análisis de este problema de salud pública,

los siguientes softwares que se usarán en el desarrollo del proyecto se detallan

en el Cuadro 7.

Cuadro 7: Software para el uso de Servicios y Nodos.

Aplicación o Software Detalles

Arduino Para programar NodeMCU (Gratuito)

Cloud MQTT https://www.cloudmqtt.com/

Protocolo IoT. (Gratuito en modo prueba)

Hosting Cdmon https://www.cdmon.com/es/

(Gratuito en modo prueba)

Visual Studio Code Para programar la plataforma web. (Gratuito)



77

Factibilidad Económica

Dentro de la factibilidad económica para la realización del proyecto se obtendrá

componentes de la familia Arduino, por ende, los gastos no son altos, se estima

un presupuesto de $267 donde se detalla en el Cuadro 8.

Cuadro 8: Presupuesto de Materiales.

Presupuesto de Materiales

N° Detalle Cantidad Precio Total

1 NodeMCU ESP8266 1 $ 10,00 $ 10,00

2 Sensor de Sonido DFR0034 1 $ 20,00 $ 20,00

3 Focos Led 110V 12 $ 1,00 $ 12,00

4 Módulo Relay 5V – 4 canales 1 $ 10,00 $ 10,00

5 Cable Calibre 10 25 mts $ 0,50 $ 12,50

6 Cargador 5V 1 $ 5,00 $ 5,00

7 Jumpers 10 $ 0,05 $ 0,50

8 Madera MDF 1 $ 10,00 $ 10,00

9 Pintura secado rápido 1 $ 8,00 $ 8,00

10 Estaño y pasta de soldar 1 $ 10,00 $ 10,00

11 Pega tanque 1 $ 7,00 $ 7,00

12 Acetato y cartón forrado 5 $ 2,00 $ 10,00

13 Terminales plásticos 12 ptos 2 $ 1,00 $ 2,00

TOTAL $ 117,00



En el Cuadro 9 se presenta la estimación de valores del software, en este caso

se utiliza IDE open source, así como servicios de hosting y protocolo MQTT en

78

modo prueba, asimismo el internet que se necesita para el funcionamiento del

proyecto será tomado de un Access Point de la Institución Pública.

Cuadro 9: Presupuesto de Software.

Presupuesto de Software

Software Detalle Precio Total

Arduino Para programar NodeMCU (Gratuito) $0,00 $0,00

Cloud MQTT https://www.cloudmqtt.com/

Protocolo IoT. (Gratuito)

$0,00 $0,00

Hosting Cdmon https://www.cdmon.com/es/ (Gratuito) $0,00 $0,00

Visual Studio

Code

Para programar la plataforma web.

(Gratuito)

$0,00 $0,00

Internet Internet local de la Aviación Naval. $0,00 $0,00

TOTAL $0,00



En el Cuadro 10 se detalla el presupuesto de mano de obra que se compone de

la construcción del semáforo y la elaboración de la Página web.

Cuadro 10: Presupuesto Mano de Obra.

Mano de Obra y Configuraciones

Cantidad Detalle Precio Unit. Total

1 Construcción del semáforo $50,00 $50,00

1 Página web $100,00 $100,00

TOTAL $150,00



79

El Cuadro 11 detalla el presupuesto total del proyecto, en este caso el

presupuesto para la construcción del proyecto es asumido por los mismos

investigadores, se concluye que el proyecto es factible económicamente debido al

bajo costo que requiere para su realización por utilizar elementos tecnológicos que

se encuentran dentro del país, así como también software open source y

finalmente consumir servicios en modo pruebas (gratuito).

Cuadro 11: Presupuesto Total.

Presupuesto Total

Detalle Precio

Costo de materiales hardware $117,00

Costo de software $0,00

Costo de mano de obra y

configuraciones

$150,00

TOTAL $267,00



Factibilidad legal

El desarrollo del presente proyecto se basa en tener como principio respetar las

ordenanzas legales que indica los permisos y derechos que tiene el desarrollador

de software y aplicación, las leyes también están de parte del cliente, por ello se

menciona que se debe proteger la confidencialidad de datos ya sea personales o

de entidades públicas y privadas.

Cabe recalcar que dentro del proyecto se usa herramientas o entornos de

desarrollo de Open Source, estos permitirán realizar cualquier tipo de modificación

en la línea de códigos en un momento dado.

Lamentablemente, la Constitución no reconoce que el ruido es un mal que afecta

la salud por lo que se enfoca en las leyes de nuestro ordenamiento jurídico dentro

de la Ley de Gestión Ambiental.

80

TÍTULO II - Del régimen institucional de la gestión ambiental

CAPITULO II - De la autoridad ambiental

Art. 9.- Le corresponde al Ministerio del ramo:

j) Coordinar con los organismos competentes sistemas de control para la

verificación del cumplimiento de las normas de calidad ambiental referentes al

aire, agua, suelo, ruido, desechos y agentes contaminantes (Congreso Nacional,

2004, p. 2).

Art. 23.- La evaluación del impacto ambiental comprenderá:

b) Las condiciones de tranquilidad públicas, tales como: ruido, vibraciones, olores,

emisiones luminosas, cambios térmicos y cualquier otro perjuicio ambiental

derivado de su ejecución (Congreso Nacional, 2004, p. 5).

De acuerdo a lo establecido en la Ley de Telecomunicaciones en su artículo 9

señala que para el tema de las redes inalámbricas es significativo el cumplimiento

de políticas y normas de precaución o prevención, así como las de mimetización

y reducción de contaminación visual, por lo cual el prototipo no comprometería el

artículo de la presente ley (Ministerio de Telecomunicaciones y de la Sociedad de

la Información, 2015).

De igual forma se menciona en su artículo 94, numeral 9 que la asignación del

espectro radioeléctrico debe realizarse con procedimientos agiles y flexibles y se

debe promover y facilitar que las redes inalámbricas soporten varios servicios con

diversa tecnología, por lo cual se apega al desarrollo de tema de investigación

propuesto (Ministerio de Telecomunicaciones y de la Sociedad de la Información,

2015).

Etapas de la metodología del proyecto

El presente proyecto se desarrollará con la metodología PMBOK (Project

Management Body of Knowledge) es un modelo desarrollado por PMI (Project

Management Institute) que es una institución estadounidense sin fines de lucro

que reúne conocimientos profesionales relacionados con la Gestión de Proyectos,

esto ayudará como una guía adecuada y entendible para obtener resultados

ordenados y favorables.

81

Una de las ventajas que destaca a esta metodología es garantizar un correcto

funcionamiento de cada proceso que estará plasmada en un cronograma de

actividades para su mejor apreciación en el Anexo 3.

A continuación, se detalla las fases:

Fase I: Proceso de Planificación

● Alcance preliminar

En esta fase se delimita el alcance, de modo que se tendrá como tarea solo

realizar el prototipo, con herramientas Open Source y entornos de programación

fácil de manejar, para aquello se detallará un presupuesto y se estimará las

respectivas pruebas del prototipo y sistema con el correcto funcionamiento y

conexión a la base de datos y permiso de quienes podrán acceder a la

información.

● Recopilación de información

Para tener todos los puntos claros de la actual problemática en la Aviación Naval,

fue primordial realizar un levantamiento de información que ayudó a entender el

problema y cómo se genera, para poder acceder a esta información se presentó

una solicitud de permiso a las autoridades correspondientes de la Institución

Pública, una vez aprobada la solicitud, se procedió a entrevistar al personal, dando

a conocer sus experiencias dentro de su entorno laboral y los problemas que

padecen actualmente, al igual se encuestó al personal de diversas áreas de

hangares y talleres, exclusivamente a ciertas áreas que tienen más acercamiento

con el ruido que generan las aeronaves.

Para el desarrollo del proyecto es fundamental contar con un espacio único para

la colocación del prototipo que se visualizará en el siguiente Gráfico 22.

82

Gráfico 22: Punto de ubicación del prototipo entre el hangar N° 1 y 2.

Elaboración: Beltrán Zavala Rina Solange y González Mantuano Daniel Stalyn Fuente: Datos Investigativo

● Cotización de equipos

Se realizó una investigación profunda para determinar los sensores que mejor se

adapten al desarrollo del proyecto, al igual que conseguir un espacio en un hosting

gratuito, la investigación llevó a definir los materiales que se necesita para la

construcción del semáforo inteligente, por ello se necesitará un NodeMCU

ESP8266, Sensor de Sonido DFR0034, Focos Led 110V y Módulo Relay de 4

canales.

De acuerdo con el presupuesto de las mencionadas herramientas establecidas

fueron escogidas por su función y costos accesibles en el mercado.

● Presupuesto

Como un factor importante de la investigación se definió las herramientas a usar

al igual los costos de cada uno de ellos para el desarrollo del prototipo, donde se

realizó tablas con las respectivas herramientas de hardware y software y la mano

de obra que incluye la configuración de los equipos, placas y programas, cabe

recalcar que el presupuesto obtenido para la ejecución del proyecto fue asumido

por los integrantes de titulación que dieron a conocer el problema dentro de la

institución y propusieron un diseño de mejora ante la contaminación acústica.

● Obtención de materiales

Una vez definidos los materiales con precio y cantidad a utilizar se procedió a

adquirirlos en diferentes distribuidoras electrónicas del país, especialmente para

83

el desarrollo de la programación del NodeMCU ESP8266 y herramientas de

conexión del sistema.

Fase II: Proceso de Diseño

● Diseño de la Red

En esta fase se desarrollará un diseño de cómo la plataforma web realizará la

conexión con el prototipo que estará en un punto estratégico entre los hangares

de la Aviación Naval, para una mejor comprensión se podrá visualizar la conexión

de los equipos en el siguiente Gráfico 23.

Gráfico 23: Diseño de Red.


● Diseño del sitio web.

✔ Análisis comparativos de herramienta de software a utilizar.

Para la programación del sitio web se considera tres IDE (entorno de desarrollo

integrado) por lo que se concluye que el IDE Visual Studio Code es idóneo para

la realización del proyecto debido a sus características explicado a continuación

en el Cuadro 12:

84

Cuadro 12: Comparativa de IDES de programación.

Visual Studio

Code Eclipse Netbeans

Definición

Visual Studio es un

conjunto de herramientas

de desarrollo de software

basadas en

componentes y otras

tecnologías para crear

aplicaciones potentes y

de alto rendimiento.

Paquete Eclipse estándar

adecuado para Java y

desarrollo de plug-ins,

además de añadir

nuevos plugins; ya

incluye Git, Marketplace

Client, código fuente y

documentación para

desarrolladores.

NetBeans IDE es

GRATIS, de código

abierto, y tiene una

comunidad mundial de

usuarios y

desarrolladores.

Características

IDE completo y

depurador.

Plugins

Integrado

Rica en

documentación

Herramientas de

nodo para estudio

visual (ntvs)

rápido

Edición comunitaria

gratuita.

Simple

Libre de errores

Versión completa

gratuita de la

comunidad

Herramientas de

energía de

productividad

Los plugins de

JetBrains

(ReSharper, etc.)

funcionan lo

suficientemente bien

Integración VIM

Modo VIM

El poder y la

facilidad de hacer

cualquier cosa en

cualquier. Idioma

Desarrollo

aplicaciones para

UWP e Intellisense

es muy útil.

Se integra con la

mayoría de las

herramientas

Fácil de usar

Java IDE

Mejor IDE Java

Código abierto

Gran integración gdb

Difícil aprendizaje.

Ligero

Profesional

Grandes sugerencias

de código

Extensible

Funciona con php

Características

ricas

Crossplatform

Plugins (Git, SVN)

Extensible

Fácil de usar

Soporte PHP

Soporte Java

Historial de

archivos

Análisis de código

Soporte técnico de

MySQL

Código abierto

Historia de

cambios, pestañas

amigables

Soporte técnico de

Smarty

Soporte técnico de

Groovy

Complemento

Chrome para

actualizar en vivo

javascript desde el

navegador

Soporte nativo de

Nette

Compatibilidad con

etiquetas html

personalizadas

Comandos de

compositor dentro

de IDE

Consume muchos

recursos


85

El sitio web cuenta con inicio de sesión para ingresar a la página de visualización

y gestión de niveles auditivos.

Gráfico 24: Inicio de sesión de la página web.


Así como también la posibilidad de registrarse, más que todo al personal del

Departamento de seguridad de la Aviación Naval.

Gráfico 25: Registro en la página web.


86

Se implementó un tablero que muestra en tiempo real y de manera gráfica los

datos en decibeles, también se utilizó un complemento de indicador animado

conocido como JustGage que brinda en tiempo real información del sonido tanto

numérico como animado, seguido del semáforo que activará sus colores de

acuerdo a la intensidad del sonido detectado por el sensor y para finalizar se tiene

la tabla de consultas para revisar datos por fecha y hora.

Gráfico 26: Tablero de la página web.


● Diseño del semáforo inteligente.

✔ Análisis comparativo y selección del módulo a utilizar.

Uno de los más importantes elementos que conforma el prototipo sin lugar a duda

es el módulo NodeMCU ESP8266, para seleccionarlo se consideró ciertas

características físicas y lógicas que demanda el prototipo y que en el estudio se

consideró 3 módulos con las siguientes características.

87

Cuadro 13: Comparativa de módulos programables.

Módulo NodeMCU ESP8266 Arduino uno Node ESP32

Imagen

Programación Similar a C++ Similar a C++ Similar a C++

Costo $12 $18 $25

Consumo energía 4.5V a 9V (10V max) y

70ma (200ma max)

6V a 12V y 70ma 4.5V a 9V (10V max) y

70ma (200ma max)

Dimensión 58 x 31 x 13 mm. 8 x 5,5 x 2,5 cm 48 x 31 x 13 mm

Integración Wifi No Wi-fi, Bluetooth, Sensor

temperatura.



Proveniente de la familia Arduino, el NodeMCU ESP8266 fabricada por

Lolin/Wemos, integra la tarjeta de red esp8266 (WiFi 802.11 b/g/n), es la mejor

placa de programación que encaja en el prototipo de semaforización inteligente

por sus atributos como el tamaño, la integración de la tarjeta de red y el costo.

Este módulo cumple con varias funciones dentro del prototipo tales como el

procesamiento de dato analógico obtenido desde el sensor dfr0034 a voltajes y

luego calculado a decibeles; activar los focos del semáforo por medio de un

módulo relay de 4 canales las cuales obedecen a un fragmento de código donde

se asignan los rangos de decibeles para cada color y por último el transporte del

dato hacia el servidor vía TCP/IP para ser almacenado en la base de datos y

representado de manera amigable en una página web.

✔ Análisis comparativos y selección del sensor de sonido.

A continuación, se realiza el análisis de ciertos sensores de sonidos que pueden

acoplarse a los requerimientos del semáforo inteligente.

Por lo que se tomó en cuenta tres sensores con las siguientes características que

se muestra en el Cuadro 14:

88

Cuadro 14: Comparativa de los sensores de sonidos.

Sensor de sonido Sensor DFR0034 Sensor KY-037 Y

KY-038 Sensor MAX9814

Imagen

Alimentación 0.2 A 3.3 V 4 A 6 VDC 2.7 A 5.5 VDC

Salida analógica SI SI SI

Comparador NO LM393 NO

Amplificador X100 X10 X100

Sensibilidad -54 dBV −44 dBV

Ganancia 52dBA AJUSTABLE (40, 50, 60dBA)

Dimensiones 22 x 30mm 20mm x 11mm 26 mm × 14 mm

Costo $10 $14 $18



El sensor DRF0034 proporciona valores analógicos de 1 a 1024 de acuerdo a la

intensidad de sonido en el ambiente, esta y demás características como lo es la

alimentación, debido a que el NodeMCU ESP8266 cuenta con una salida de

alimentación de hasta 3.3V donde energizará el sensor y una de 5V que será

utilizado para la alimentación del módulo relé. Así como también la sensibilidad

que tiene con respecto al sensor KY037-KY038 que es un ítem importante para el

funcionamiento del prototipo, el costo es menor con respecto a las demás. En

resumen, el sensor DFR0034 se adapta a los requerimientos del prototipo.

Cabe recalcar que todos los sensores tienen sus limitaciones por lo que se tomará

varias metodologías para que los resultados con respecto a mediciones de

contaminación acústica sean lo más preciso posible.

✔ Diseño estructural del prototipo.

En la selección del diseño físico del prototipo se optó por un semáforo de cuatro

caras para cubrir los 360 grados de ángulo de vista para el personal de la aviación

naval y así crear el impacto visual deseado.

89

Gráfico 27: Diseño estructural del prototipo.


Fase III: Proceso de Ejecución

En esta fase se procede a desarrollar el prototipo y configuración de las

herramientas, para ello se detalla las siguientes actividades:

● Construcción del prototipo.

Mediante el Gráfico 28 se representa en un esquema el prototipo que consta del

NodeMCU ESP8266, sensor de sonido DFR0034, módulo relé de 4 canales,

fuente de alimentación, focos y cableado en general.

Gráfico 28: Elementos que conforman el prototipo.


90

El prototipo consiste en una estructura de madera en forma de semáforo de cuatro

caras, el tipo de madera es MDF por su durabilidad y peso ligero, en el que se

realiza 12 orificios, 3 en cada lado, como se muestra en el Gráfico 29.

Gráfico 29: Elaboración de la parte externa del prototipo.


En el Gráfico 30 se muestra que cada foco está sujeto con conos de cartón

cubierto de papel metálico para dar mayor intensidad lumínica y cubierto con

lámina de acetato para tomar la forma de luces de semáforo.

Gráfico 30: Elaboración de la parte interna del prototipo.


Una vez realizado este proceso se procede a la conexión eléctrica, estos focos

son alimentados con 110V que vienen directo de un tomacorriente situado en el

cuarto de servidores de la Aviación Naval.

Para la facilidad de identificar algún fallo eléctrico, así como también agilitar la

conexión eléctrica del prototipo se utilizan terminales con sus respectivas

identificaciones tal como se puede apreciar en el siguiente Gráfico 31.

91

Gráfico 31: Estructura de las conexiones.


Así mismo se conecta en paralelo para alimentar con 110V a la fuente de 5V para

energizar el módulo NodeMCU ESP8266 que a su vez este alimenta al sensor

DFR0034 con 3V y al módulo relé de 4 canales con 5V.

Gráfico 32:Conexiones eléctricas del prototipo.


En el siguiente Cuadro 15 se visualiza los pines del NodeMCU conectados al

prototipo para que cumplan su función.

92

Cuadro 15: Pines del NodeMCU ESP8266 conectados en el prototipo.

NODEMCU ESP8266

DFR0036 RELAY

3V3 VCC D0 = 16 VERDE

GND GND D1 = 05 AMARILLO

A0 SGN D2 = 04 ROJO



El encendido y apagado de cada color es activado por el modulo relé que corta o

cierra el flujo eléctrico en la línea fase del circuito que a su vez este es controlado

por la lógica de programación compilado en el módulo NodeMCU.

Gráfico 33: Ubicación del módulo relé.


● Calibración del sensor de sonido DFR0034

Para realizar la calibración del sensor se procede a realizar una serie de pruebas

y cálculos matemáticos para que dicho sensor se iguale el comportamiento de

lectura de un sonómetro, gracias a la ayuda de una aplicación para regular el nivel

del sonido en base a su frecuencia se optó por escoger un punto de referencia

estable entre valor en voltios que proporciona el sensor aplicando la respectiva

fórmula y los valores en decibeles que provee el sonómetro.

La siguiente formula calcula el voltaje por medio del valor analógico que da el

sensor DFR0034, donde PeakToPeak es el un promedio de un rango de datos

analógicos escogidos, la constante 1024 es de acuerdo a la arquitectura del

93

módulo NodeMCU ESP8266 en este caso es de 10bits entonces 2^10=1024 y

finalmente el valor de 3.3 voltios es el voltaje de operación del sensor.

𝑣𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 = 𝑝𝑒𝑎𝑘𝑇𝑜𝑃𝑒𝑎𝑘

1024∗ 3.3𝑣

Dando como resultado que 45dB equivalen a 0,03 voltios, con estos datos y

utilizando la fórmula para calcular los decibeles se realiza el siguiente artificio

matemático.

𝑑𝐵 = 20𝑙𝑜𝑔10(𝑉1

𝑉2)

Reemplazando los valores obtenidos anteriormente se trata de escalar la función

por medio de la constante X.

45 = 20𝑙𝑜𝑔10(0,03 ∗ 𝑋)

𝑋 =10

4520

0,03

Realizando el respectivo cálculo queda como resultado X=5927, dicha constante

será adjuntada en la fórmula dentro del algoritmo de programación del módulo

NodeMCU ESP8266.

𝑑𝑏 = (20 ∗ 𝑙𝑜𝑔10(𝑣𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 ∗ 5927.0))

Finalmente se realiza las respectivas comprobaciones con respecto al sonómetro,

evidenciando tolerancia de error de 2dB aproximadamente, así mismos límites de

funcionamientos óptimo entre el rango de 45 y 75 decibeles, es importante

considerar la ley de cuadrática inversa que indica una pérdida de 6dB cada vez

que se duplica la distancia entre la fuente de sonido y el receptor.

● Programación del módulo NodeMCU ESP8266.

Para dar mayor entendimiento en la lógica del código de programación compilado

en el módulo NodeMCU ESP8266, éste se plantea mediante un diagrama de flujo,

en el Gráfico 34 se indica de forma general cada uno de las funciones y

procedimientos que se requiere para el buen funcionamiento del prototipo.

94

Gráfico 34: Diagrama de flujo de la programación del módulo NodeMCU ESP8266.



✔ Conexión a la Red.

Con la ayuda del IDE de arduino se realiza una serie de pasos para incluir las

librerías indispensables tales como ESP8266WiFi.h y PubSubClient.h que se

detallan en el Anexo 4, esta programación cuenta obligatoriamente con las

funciones void setup() y void loop(), no será posible programar otras funciones sin

tomar en cuenta las funciones antes mencionadas.

95

Para comenzar se incluye la librería ESP8266WiFi que contiene varios métodos y

propiedades importantes para cumplir el objetivo. Esta se escribe fuera de toda

función.

#include <ESP8266WiFi.h>

Se procede a declarar las variables que se utilizan en las funciones para la

conexión a la red.

int contconexion = 0; const char *ssid = "------";

const char *password = "----------";

Se crea un cliente que puede conectarse a una dirección IP y un puerto de internet

especificado.

WiFiClient espClient;

Dentro de la función setup() se configura la conexión WiFi, la función WiFi.begin()

inicializa la configuración de red tomando como parámetros la clave y contraseña

de la red a la que se conectará.

Se asigna una dirección IP dentro de un bucle de 25 segundos para intentar la

conexión a la red.

✔ Configuración del sensor de sonido y luces del semáforo.

Se establece el pin de entrada en el módulo para recibir los datos leídos por el

sensor.

unsigned int sample; sample = analogRead(0);

96

Además de designar los pines de salida para activar el módulo relay de 4 canales

que controla el encendido y apagado de cada uno de los focos del semáforo.

Dentro de la función loop() se declara la variable sample que guardará los valores

analógicos de 1 a 1024 por medio de la función analogRead().

Por características técnicas del sensor de sonido en base a la velocidad de lectura,

esta no puede ser leída por que los valores varían rápidamente, para solucionarlo

se realiza un muestreo de la señal durante un tiempo determinado para almacenar

dichos parámetros entre un mínimo y máximo, finalmente su diferencia será el

valor óptimo para convertirlo a milivoltios con la fórmula que se indica a

continuación.

Posterior al promedio realizado con valores analógicos se declara una variable

tipo float con el nombre voltaje que guarda el resultado al aplicar la fórmula para

transformar a milivoltios y luego se declara una variable de tipo int con nombre

dato1 para guardar el resultado al aplicar la fórmula logarítmica para convertir a

decibeles.

97

Dicho valor se convierte en formato de carácter y guarda ese valor en una variable

declarada como dato3 para poder ser enviada o publicada utilizando protocolo

mqtt mediante la función client.publish().

En el siguiente Gráfico 35 se comprueba que el dato enviado desde el prototipo

llega a la plataforma Cloud MQTT para ser procesada y recibida por el hosting.

Gráfico 35: Plataforma Cloud MQTT.


✔ Verificación de datos DFR0034.

Se relaciona valores obtenidos del sensor DFR0034 con respecto a valores

reflejados en el sonómetro y una APP para validar la correcta lectura.

Gráfico 36: Verificación de los datos.


98

Para enviar el dato utilizando el protocolo MQTT se requiere de la librería

PubSubClient, también los datos del servidor Cloud MQTT, como lo son: server,

serverport, username y password para llamarlas por medios de funciones como

es void reconnect() que sirve para conectarse con Cloud MQTT, finalmente llamar

dicha función mediante la función loop.

Gráfico 37: Código para la conexión con Cloud MQTT.

#include <PubSubClient.h>

char SERVER[50] = "m12.cloudmqtt.com";

int SERVERPORT = 10076;

String USERNAME = "------";

char PASSWORD[50] = "--------";

char SENSOR1[50];

char PLACA[50];

PubSubClient client (espClient);

void reconnect() {

uint8_t retries = 3;

while (!client.connected()) {

Serial.print("Intentando conexion MQTT...");

String clientId = "ESP8266Client-";

clientId += String(random(0xffff), HEX);

USERNAME.toCharArray(PLACA, 50);

if (client.connect("", PLACA, PASSWORD)) {

Serial.println("conectado"); } else {

Serial.print("fallo, rc=");

Serial.print(client.state());

Serial.println(" intenta nuevamente en 5 segundos");

delay(5000);

}

retries--;

if (retries == 0) { while (1);}}}

void setup() {

client.setServer(SERVER, SERVERPORT);

String sensor1 = "/" + USERNAME + "/" + "sensor1";

sensor1.toCharArray(SENSOR1, 50);}

void loop() {if (!client.connected()) {reconnect();}client.loop();}


Para la activación de cada uno de los focos del semáforo físico, se tomará la

variable dato1 para ubicarla dentro de la condicional (if) para evaluar dicho dato y

de acuerdo a los rangos de decibeles se activará un color a la vez.

99

● Instalación del prototipo

Como se mencionó anteriormente, se realizó una prueba de campo para asignar

un punto de referencia donde involucre la constante actividad tanto laboral del

personal como la contaminación acústica.

Como resultado la instalación del prototipo se ubica entre el hangar N° 1 y 2 donde

se realiza la mayoría de actividades de mantenimiento tanto preventivo, así como

correctivo, además de tener un amplio rango de vista a la plataforma de vuelo.

Gráfico 38: Instalación del prototipo.


El prototipo se ubica a la altura de 5 metros para ser visualizado desde lejos,

además contiene 4 caras para cubrir un rango de visualización de 360 grados para

cumplir uno de los objetivos.

● Configuración del sitio web.

La primera parte a configurar es el index.php la cual pide registrarse y

posteriormente iniciar sesión.

Gráfico 39: Configuración del sitio web.

<!DOCTYPE html>

<html lang="en">

<head> <meta charset="UTF-8">

<title>Login / Register</title>

<meta name="viewport" content="width=device-width, user-scalable=no, initial-scale=1.0, maximum-

scale=1.0, minimum-scale=1.0">

<link rel="stylesheet" href="icon/style.css">

<link rel="stylesheet" href="css/style.css">

</head>

<body><div class="container-form">

100

<div class="header">

<div class="logo-title">

<img src="image/aviacion.png" alt="">

<h2>AVIACION NAVAL</h2></div>

<div class="menu">

<a href="login.php"><li class="module-login active">Login</li></a>

<a href="register.php"><li class="module-register">Register</li></a>

</div></div><form action="<?php echo htmlspecialchars($_SERVER['PHP_SELF']); ?>"

method="post" class="form">

<div class="welcome-form"><h2>SEMAFORIZACIÓN INTELIGENTE</h2></div>

<div class="user line-input"> <label class="lnr lnr-user"></label>

<input type="text" placeholder="Nombre Usuario" name="usuario">

</div> <div class="password line-input">

<label class="lnr lnr-lock"></label>

<input type="password" placeholder="Contraseña" name="clave">

</div> <?php if(!empty($error)): ?> <div class="mensaje">

<?php echo $error; ?></div> <?php endif; ?>

<button type="submit">Entrar<label class="lnr lnr-chevron-right"></label></button>

</form> </div> <script src="js/jquery.js"></script>

<script src="js/script.js"></script></body></html>



Gráfico 40: Inicio sesión de la página web.


Cuando el usuario y contraseña son correctos la programación redireccionará al

usuario al siguiente archivo frontend/index.php.

101

Gráfico 41: Elementos que conforman el portal web.


En esta página tiene varias herramientas las cuales ayudan a visualizar y consultar

por fecha y hora los niveles sonoros, toda la codificación de esta ventana reposa

en el Anexo 5.

Cabe recalcar que la página web es totalmente responsive para que se adapte a

pantallas de diferentes tamaños.

Para una mejor explicación del código se indica paso a paso cada una de estas

herramientas, comenzando por el complemento de indicador animado en

JavaScript-JustGage.

Gráfico 42: Indicador de los decibeles.


102

Gráfico 43: Código para recibir el dato y ser mostrado en el indicador.

//LIBRERIA PARA USO DEL JUSTGAGE Y PROTOCOLO MQTT

<script src="js/justgage.js"></script>

<script src='js/mqttws31.js' type='text/javascript'></script>

//ETIQUETA PARA EL ESPACIO DONDE SERÁ UBICADO

<div id="gauge" class="gaugecss"> </div>

//CODIGO EN LA ETIQUETA SCRIPT PARA DESIGNAR LIMITES, NOMBRE Y LO MAS IMPORTANTE EL

DATO PROVENIENTE DEL SENSOR POR MEDIO DEL PROTOCOLO MQTT.

var g = new JustGage({

id: "gauge",

min: 0,

max: 80,

title: "DECIBELES" });

//FUNCIÓN QUE RECIBE EL DATO EN TIEMPO REAL DEL SENSOR DE SONIDO POR MEDIO DEL

PROTOCOLO MQTT.

function onMessageArrived(message) {

if (message.destinationName == '/' + usuario + '/' + 'sensor1')

{ g.refresh(message.payloadString);

sensor_1 = parseFloat(message.payloadString);

}



A continuación, se explica el fragmento de código del semáforo digital que esta

sincronizado con el semáforo físico instalado en la Aviación Naval, dentro de este

fragmento de código también está configurado para almacenar los decibeles

cuando el semáforo esta en rojo.

Gráfico 44: Semáforo digital.


103

Gráfico 45: Configuración de la dinámica de los colores del semáforo.

<script src="js/jquery-2.1.4.min.js"></script>

<div class="semaforo1" > <div class="focos">

<div class="foco gris" id="focoR1"></div>

<div class="foco gris" id="focoA1"></div>

<div class="foco gris" id="focoV1"></div>

</div>

</div>

sensor_1 = -1;

function onMessageArrived(message) { if (message.destinationName == '/' + usuario + '/' + 'sensor1')

{ g.refresh(message.payloadString);

sensor_1 = parseFloat(message.payloadString); }

y =sensor_1;

console.log(y);

if(y>=10&&y<=44)

{foco[0].className='foco gris centrar-div';

foco[1].className='foco gris centrar-div';

foco[2].className='foco verde centrar-div';}

else if (y>=45&&y<55)

{foco[0].className='foco gris centrar-div';

foco[1].className='foco amarillo centrar-div';


}else if (y>=56)

{foco[0].className='foco rojo centrar-div';



$(document).ready(function(){ $.ajax({ dataType: 'html', async: true, data : {y:y},

url : "frontend/insertar_dato.php",

type : "POST" }); });}



El siguiente código denominado insertar_dato.php contiene el algoritmo necesario

para almacenar los datos en la base de datos de acuerdo al rango establecido en

la condicional.

Gráfico 46: Código para la conexión con la Base de Datos.

//REALIZA LA CONEXIÓN A LA BASE DE DATOS TESTING1 Y PROCEDE A GUARDAR EL DATO EN LA

TABLA ORDER_VALUE.

<?php

$conexion = mysqli_connect("localhost","root","","testing1");

$sql="INSERT into tbl_order (order_value) values ('".$_POST["y"]."')";

echo mysqli_query($conexion,$sql);

?>



Para la visualización en tiempo real de los decibeles de una manera gráfica a

continuación se expone la siguiente configuración.

104

Gráfico 47: Código para visualizar en la página web de forma gráfica los decibeles.

<script src="https://code.highcharts.com/stock/highstock.js"></script>

<script src="https://code.highcharts.com/stock/modules/exporting.js"></script>

<div id="container"> </div>

Highcharts.stockChart('container', { chart: { events: {

load: function () { // set up the updating of the chart each second

var series = this.series[0]; setInterval(function () {

var x = (new Date()).getTime(),// current time

y =sensor_1; series.addPoint([x, y]); }, 500); } } },

rangeSelector: { buttons: [{ count: 1, type: 'minute', text: '1M' }, {

count: 5, type: 'minute', text: '5M' }, { type: 'all', text: 'All' }],

inputEnabled: false, selected: 0 },

title: { text: 'DECIBELES'}, exporting: { enabled: false},

series: [{ name: 'dB',

data: (function () { var data = [],

time = (new Date()).getTime(),

i; for (i = -300; i <= 0; i += 1) { data.push([ time + i * 1000, -1 ]); }

return data; }()) }] });



Gráfico 48: Representación gráfica de los decibeles.


Si el usuario o la contraseña son incorrectos o no están registrado en la base de

datos, este será redireccionado nuevamente a la página de registro de usuario.

105

Gráfico 49: Interfaz de registro de usuario.


Gráfico 50: Código para el registro de usuario.

<!DOCTYPE html> <html lang="en">

<head><meta charset="UTF-8">

<title>Login / Register </title>

<meta name="viewport" content="width=device-width, user-scalable=no, initial-scale=1.0, maximum-

scale=1.0, minimum-scale=1.0">

<link rel="stylesheet" href="icon/style.css">

<link rel="stylesheet" href="css/style.css"> </head><body>

<div class="container-form">

<div class="header">

<div class="logo-title">

<img src="image/aviacion.png" alt="">

<h2>AVIACION NAVAL</h2>

</div> <div class="menu">

<a href="login.php"><li class="module-login">Login</li></a>

<a href="register.php"><li class="module-register active">Register</li></a>

</div> </div> <form action="<?php echo htmlspecialchars($_SERVER['PHP_SELF']); ?>"

method="post" class="form"> <div class="welcome-form"><h2>SEMAFORIZACIÓN

INTELIGENTE</h2></div> <div class="user line-input">

<label class="lnr lnr-envelope"></label>

<input type="text" placeholder="Correo" name="correo">

</div> <div class="user line-input">

<label class="lnr lnr-user"></label>

<input type="text" placeholder="Nombre Usuario" name="usuario">



<input type="password" placeholder="Contraseña" name="clave">



<input type="password" placeholder="Confirmar contraseña" name="clave2">

</div> <?php if(!empty($error)): ?>

<div class="mensaje"> <?php echo $error; ?>

</div> <?php endif; ?>

<button type="submit">Registrarse<label class="lnr lnr-chevron-right"></label></button>

</form> </div> <script src="js/jquery.js"></script>

<script src="js/script.js"></script></body></html>



106

● Configuración del protocolo MQTT.

El protocolo MQTT aprueba la comunicación por medio de suscripciones que

anticipadamente se configura tanto en la tarjeta de red programable NodeMCU

ESP8266 así como también en la plataforma Cloud MQTT que es el servicio online

que permite consumir sus recursos. Para hacer uso de los recursos del protocolo

MQTT, se ingresa a la página api.cloudmqtt.com para registrarse se crea un

usuario y contraseña.

Gráfico 51. Creación de usuario y contraseña en Cloud MQTT.


A continuación, se ingresa para crear una nueva instancia, en otras palabras, es

como crear un nuevo proyecto con los datos de conexión, seleccionar el tipo de

plan (Cute Cat), este tipo de plan brinda 5 conexiones gratuitas, para el proyecto

solo se necesita una conexión. En esta información la más relevante, es el server

que es la dirección del bróker que se conecta con los dispositivos y el puerto.

Gráfico 52: Información que brinda la plataforma MQTT.


107

En las pestañas ubicados en el lado derecho se da mayor importancia a USER &

ACL en el cual se crea el usuario y contraseña para que se conecten los

dispositivos en este caso sería el NodeMCU ESP8266, para este proyecto se

designa placa1 con contraseña 12345678, cabe recalcar que estos datos irán en

la placa NodeMCU como muestra el Gráfico 54 y también en la página web como

parámetros que se requieren para la utilización del protocolo MQTT, así como se

visualiza en el Gráfico 55.

Gráfico 53: Usuarios y ACL de la plataforma MQTT.


Gráfico 54: Configuración del usuario en el NodeMCU.


108

Gráfico 55: Configuración del usuario en la página web.


En la misma pestaña más abajo se encuentra las configuraciones de los ACL

(Accest control list) en el que se asigna un topic al usuario creado.

Gráfico 56: Configuración de los ACL´s.


Se indica en que topic pueden escribir o leer cada usuario, quedando limitado a

los demás topic y protegiendo las otras conexiones de otros dispositivos.

Dicho topic será configurado en la placa NodeMCU así como en la página web

para uso del protocolo MQTT.

109

Gráfico 57: Configuración del topic en el NodeMCU.


Gráfico 58: Configuración del topic de la página web.


● Conexión de base datos

Por medio del siguiente código en PHP se puede conectar a la base de datos,

enviando los datos de una manera segura y constante.

Gráfico 59: Conexión con la base de datos.


110

✔ Almacenamiento de los decibeles en la base de datos.

Una vez que el dato en decibeles pase del límite permitido, dicho dato es enviado

a la base de datos por medio de código javascripts y php.

Gráfico 60: Almacenamiento de los decibeles en la base de datos.


Como se visualiza en el Gráfico 60 se enviará el dato a la base de datos por medio

del archivo insertar_dato.php. El archivo mencionado cuenta con la conexión a la

base de datos y seguidamente las sentencias para almacenar el dato en la tabla

correspondiente tbl_order.

Gráfico 61: Código para almacenar el dato.


Gráfico 62: Tabla donde se muestra el dato.


111

Fase IV: Proceso de Pruebas

El proceso de pruebas es una de las fases más importante en todo proyecto, el

cual se empieza a verificar toda conexión de la base de datos y el prototipo, como

punto de partida se debe y se recomienda realizar las pruebas constantes del

sensor de sonido que debe estar siempre en sincronización con la base de datos

para poder visualizar los datos del ruido en el sistema, esta fase de prueba

garantiza que el proyecto cumple con todas las expectativas y con los objetivos

propuesto de la investigación.

✔ Pruebas de conexión de base de datos

Los datos que serán almacenados en la base de datos son tomados desde el

archivo frontend/index.php por medio de un fragmento de código en javascripts

utilizando librería JQuery. Para esta prueba se genera un sonido alto, el cual

inmediatamente será almacenado en la base de datos.

Gráfico 63: Pruebas de conexión con la base de datos.



✔ Pruebas de conexión del sensor.

En esta demostración se visualiza como los datos leídos por el sensor DFR0034

viajan desde el NodeMCU ESP8266 hacia la plataforma CLOUDMQTT.

112

Gráfico 64: Pruebas de conexión con el sensor.


En la plataforma CLOUDMQTT se selecciona la opción WEBSOCKET UI donde

se visualizará los datos leídos por el sensor que llegan por medio del topic

/placa1/sensor1 junto con dicho dato anteriormente configurado y explicado.

✔ Prueba de activación de cada color del semáforo

En la programación del módulo NodeMCU ESP8266 se configura para que cada

conjunto de 4 focos se encienda por medio de activación del relé correspondiente

al cumplir la condicional de estar en cierto rango los decibeles del ambiente.

Tanto el semáforo digital que se observa en la página web, así como el semáforo

físico que reposa entre el hangar 1 y hangar 2 están sincronizados para activarse

los colores en tiempo real.

Gráfico 65: Sincronización de la página web y el semáforo físico.


113

Entregables del proyecto

Los entregables serán los siguientes:

● Diseño esquemático del prototipo.

● Diagrama entidad relación.

● Programación del módulo NodeMCU ESP8266.

● Archivos de la página web.

Criterio de validación de la propuesta

Para la validación del desarrollo de la investigación y construcción del prototipo

creado para evaluar los niveles de contaminación acústica en la Institución Pública

“Aviación Naval” que está constituido por el sensor, semáforo y una página web

donde el fin es crear un impacto visual y ayudar en la toma de decisiones con

respecto al problema de contaminación acústica mismo que afecta al personal a

corto y largo plazo, se recurre al juicio de un experto, dicha documentación esta

adjuntado en el Anexo 6.

Procesamiento y análisis

Uno de los objetivos específicos de este trabajo de titulación es procesar la

información almacenada en la base de datos para ayudar en la toma de decisiones

con respecto a la problemática de la contaminación acústica, para esto se procede

a consultar por fecha y hora desde las propias herramientas de la página web. Se

toma como referencia la primera semana del mes de enero del presente año

debido que los trabajos retornan con normalidad.

En el Gráfico 66 se consultan datos del día 04 de enero del 2021 desde las

05:32am que se volvió a energizar el prototipo hasta las 23:59pm, se evidencia

que el valor máximo en decibeles es de 74 y el mínimo de 45, además que todas

las 8 horas laborables se encuentra sobre los 59 decibeles, esto da una

perspectiva del inminente riesgo que tiene el personal.

114

Gráfico 66: Análisis de los datos.


Asimismo, el día martes 5 de enero se identifica valores mínimos y máximos de

45 y 73 decibeles respectivamente, dentro de las horas laborables se comprueba

que los niveles acústicos están por encima de los 55 decibeles y la mayor parte

del tiempo por encima 66 decibeles por lo que es claro el riesgo en el área, se

muestra en el Gráfico 67.




115

Posteriormente, en el Gráfico 68 se analiza el día miércoles 6 de enero por lo que

se refleja el mínimo valor de 50 decibeles y el máximo 73 decibeles, así como

también los niveles dentro de las horas laborables están por encima de los 60

decibeles, por lo que se concluye que el personal sigue en constante riesgo.



De igual forma, el día 7 de enero se refleja valores de 54 decibeles como mínimo

y 73 decibeles como máximo, además que las horas laborables tiene

contaminación desde los 65 decibeles para arriba dando como resultado de este

análisis que el personal sigue en riesgo.



116

En cuanto al día viernes 8 de enero se observa valores mínimos de 51 decibeles

y máximo de 73 decibeles, posteriormente se aprecia que dentro de las horas

laborables el personal está expuesto a contaminación auditiva de 61 decibeles

para arriba.




De este modo en el Gráfico 71 se realiza un análisis en general de toda la semana

de lunes a viernes por lo que se concluye que la mayor parte del tiempo la

contaminación acústica está por encima de los 60 decibeles.



117

Finalmente, en el Gráfico 72 se refleja los resultados obtenidos durante un mes

calendario en el cual se puede apreciar el pico máximo de 74 decibeles y mínimo

de 45 decibeles, además se define un rango entre 60 y 71 decibeles el cual indica

el promedio de contaminación acústica en el que se encuentra el personal en el

día a día. No obstante, se evidencia que en horas de noche y madrugada existe

contaminación acústica relevante y en vista que en la institución también cumple

servicio de guardia siendo algunas veces el mismo personal que labora en los

hangares, se aconseja que el personal haga uso todo el tiempo de las prendas de

protección personal tanto en horario diurno y nocturno sea este el caso de las

guardias.




Dentro del presente proyecto para la recopilación de datos y la respectiva

constancia de que existe un problema en la Aviación Naval y los afectados son los

empleados, se desarrollarán encuestas dirigida al personal de los 3 hangares de

la Institución Pública, aquellos datos obtenidos por método probabilístico se

visualizarán de manera gráfica con sus respectivos análisis.

118

Población y muestra

● Población

El presente trabajo investigativo y de desarrollo será aplicado en la Aviación Naval

que se encuentra dentro del Aeropuerto Internacional José Joaquín de Olmedo,

ubicado en la Avenida de las Américas de la ciudad de Guayaquil, por tal razón se

ha investigado la cantidad precisa que labora en la Institución que va desde el

personal administrativo, personal operativo y personal de servidores públicos, lo

cual indicó que actualmente existen 206 personas que laboran en la entidad

privada, a continuación se detallarán en el

Cuadro 16.

● Muestra

La muestra es una pequeña porción extraída de la cantidad obtenida de la

población, en el presente trabajo investigativo se evidenció un total de 206

personas que laboran en la Aviación Naval, se le aplicará un muestreo aleatorio

simple que consiste en la extracción de una cantidad pequeña de diferentes

grupos, la muestra definida se detalla a continuación en el siguiente Cuadro 17.

Cuadro 16: Disposición de la población.

Población Cantidad

Personal administrativo 38 Personal técnico 168

TOTAL 206



Cuadro 17: Disposición de la muestra.

Muestra Cantidad

Personal administrativo 25 Personal técnico 109

TOTAL 134



119

● Instrumentos de recolección de datos

Dentro de la presente investigación un instrumento de recolección de datos tiene

como función única el obtener toda clase de información de las personas

afectadas, en este caso son los empleados y autoridades encargadas del lugar

que se va a indagar las molestias o conflictos dentro de la entidad.

Aquellos instrumentos dan un mejor enfoque de la situación actual de la entidad,

esto se obtiene mediante los datos de las encuestas que ayudan a entender la

problemática y que pueda ser comprendida de manera sencilla por el investigador

con el fin de ayudar a solucionar el problema.

● Instrumento de Investigación

Para la presente investigación se escogió el instrumento de investigación de

recolección de datos conocido como las encuestas, es una técnica de

investigación que ayuda a recopilar datos de manera precisa, las encuestas son

un cuestionario con preguntas cerradas sencillas.

Dentro del proyecto se ha definido que las preguntas de las encuestas serán 11,

sencillas y precisas, al igual se recalca que las encuestas estarán aplicadas a la

cantidad de la muestra que es de 134 personas, esto se divide en: 25 personas

del área administrativa, 109 personas del área técnica.

● Recolección de la Información

Se ha determinado por parte de las autoridades encargadas de la Avión Naval,

que las encuestas puedan ser realizadas en los días 17, 18, 21 de septiembre del

2020, a las 134 personas definidas por área.

120

1. Indique su edad.

Cuadro 18: Edad del personal.

Ítem Cantidad Porcentaje

18 -25 Años 16 11,9%

25- 50 Años 100 74,6%

50-70 Años 18 13,4%

Total 134 100%



Gráfico 73: Diagrama de la edad del personal.


Análisis: Los resultados de la primera pregunta indica que la mayoría de los

empleados que laboran en la parte técnica de la Aviación Naval tienen entre 25 a

50 años de edad con un 74,60%, y la parte tanto administrativa como personal de

servidores públicos civil abarca las otras edades con un porcentaje de 25,40%.

11,9%

74,60%

13,40%

0,00%

10,00%

20,00%

30,00%

40,00%

50,00%

60,00%

70,00%

80,00%

18 -25 Años 25- 50 Años 50-70 Años

121

2. ¿En qué área trabaja usted?

Cuadro 19: Área en la que trabaja el personal.


Área administrativa 25 18,7%

Área técnica 109 81,3%

Total 134 100%



Gráfico 74: Diagrama del área en la que trabaja el personal.


Análisis: En los resultados de la segunda pregunta se puede indicar que la

Aviación Naval tiene más empleados del área técnica con un 81,30% y del área

administrativa con un 18,70%.

18,70%

81,30%

0,00%

10,00%

20,00%

30,00%

40,00%

50,00%

60,00%

70,00%

80,00%

90,00%

Áreaadministrativa

Área técnica

122

3. ¿Cuántas horas trabaja por día?

Cuadro 20: Horas laborables del personal.


2-4 Horas 2 1,5%

4- 8 Horas 18 13,4%

8- 10 Horas 112 83,6%

10- 12 Horas 2 1,5%

Más 0 0%

Total 134 100%



Gráfico 75: Diagrama de las horas laborables del personal.


Análisis: Mediante la encuesta se ha analizado que existe un 83,60% de

empleados laborando entre 8 a 10 horas, es un tiempo amplio al que está expuesto

el personal al ruido de las aeronaves, tanto en el área técnica como administrativa,

se observa un pequeño porcentaje de 16,60% que trabaja en otros horarios y no

se tiene a ninguna persona laborando más de 12 horas en la institución.

1,50%

13,40%

83,60%

1,50% 0%0,00%

10,00%

20,00%

30,00%

40,00%

50,00%

60,00%

70,00%

80,00%

90,00%

2-4 Horas 4- 8 Horas 8- 10 Horas 10- 12 Horas Más

123

4. ¿Conoce usted sobre los riesgos por la constante exposición al

ruido?

Cuadro 21: Conocimiento sobre los riesgos constante al ruido.


Si 127 94,8%

No 7 5,2%

Total 134 100%



Gráfico 76: Diagrama del conocimiento sobre los riesgos constante al ruido.


Análisis: En los resultados de esta pregunta se pueden interpretar que el 94.80%

de la muestra conocen sobre los riesgos que se pueden tener a causa del exceso

de ruido y la exposición al mismo sin previa protección y, por otra parte, un

porcentaje mínimo de 5,20% de los encuestados indica que no conocen los

riesgos al que se están exponiendo, por lo que se puede concluir que existe una

pequeña carencia de conocimiento.

94,80%

5,20%

0,00%

10,00%

20,00%

30,00%

40,00%

50,00%

60,00%

70,00%

80,00%

90,00%

100,00%

Si No

124

5. ¿Considera que el alto ruido generado por las aeronaves es un riesgo

para la salud?

Cuadro 22: El alto ruido de las aeronaves es un riesgo para la salud.


Si 127 94,8%

No 7 5,2%

Total 134 100%



Gráfico 77: Diagrama del alto ruido de las aeronaves es un riesgo para la salud.


Análisis: En este análisis se aprecia que el 94.80% de los encuestados

consideran que la contaminación acústica afecta a la salud, además se puede

notar que la muestra es mayor en el personal técnico que considera que la

intensidad del sonido por las aeronaves es un riesgo causando malestar, al igual

se detalla que un porcentaje del 5,20% consideran que estos sonidos no afectan

a su salud.

94,80%

5,20%

0,00%

10,00%

20,00%

30,00%

40,00%

50,00%

60,00%

70,00%

80,00%

90,00%

100,00%

Si No

125

6. ¿Cómo considera la intensidad de los sonidos en su trabajo?

Cuadro 23: La intensidad del sonido en el trabajo.


Alta. (Ruidos demasiados fuertes y continuos). 88 65,7%

Media. (Ruidos fuertes que se pueden soportar). 36 26,9%

Baja. (Ruidos leves). 10 1,5%

Total 134 100%



Gráfico 78: Diagrama de la intensidad del sonido en el trabajo.


Análisis: Mediante la pregunta 6 podemos conocer que un porcentaje del 65,70%

considera la intensidad del sonido en su trabajo es alta, donde se puede indicar

que aquellas personas se encuentran en los hangares y plataformas, siendo del

área técnica, según la OMS se dice que, al exponerse al ruido más de 8 horas al

día en el entorno laboral, se requiere de implementos de protección auditiva, al

igual se detalla que un porcentaje del 26,90% consideran que la intensidad del

ruido es media, se puede deducir que estas personas se encuentran en sectores

donde la contaminación acústica es menor, al igual un porcentaje del 7,50%

considera la intensidad del ruido es baja.

65,70%

26,90%

7,50%

0,00%

10,00%

20,00%

30,00%

40,00%

50,00%

60,00%

70,00%

Alta Media Baja

126

7. ¿Conoce usted sobre los procedimientos para contrarrestar las

fuertes emisiones del ruido?

Cuadro 24: Procedimientos para contrarrestar el ruido.


Si 121 90,3%

No 13 9,7%

Total 134 100%



Gráfico 79: Diagrama de los procedimientos para contrarrestar el ruido.


Análisis: Se aprecia que un porcentaje del 90,30% de empleados conocen sobre

procedimientos que se realizan para la protección de emisiones de ruido altas y el

9,70% que no lo conoce, considerando que aquellas personas que no tienen

conocimiento, sería del área administrativa, dado que es la menos expuesta al

exceso del ruido.

90,30%

9,70%

0,00%

10,00%

20,00%

30,00%

40,00%

50,00%

60,00%

70,00%

80,00%

90,00%

100,00%

Si No

127

8. Dentro del este listado de procedimiento. ¿Cuál realiza usted

normalmente?

Cuadro 25: Listado de procedimientos.


Usar los equipos de protección personal (Orejeras). 107 79,9%

Evitar zonas donde hay ruido en exceso. 8 6%

Buscar zonas sin ruido y mantenerse hasta que el

ruido en las instalaciones sea mínimo.

7 5,2%

No aplica ningún procedimiento. 12 9%

Total 134 100%



Gráfico 80. Diagrama del listado de procedimientos.



Análisis: Mediante la encuesta podemos visualizar que en el gráfico de la

pregunta 8 un porcentaje alto del 79,90% de encuestados indican que usan los

equipos de protección personal como son las orejeras que les ayudan a

protegerse del alto nivel del ruido, un porcentaje del 11,20% de personas que

evitan zonas de ruido o buscan zonas sin ruido hasta que el ruido sea mínimo,

incluso hay pocos empleados que no aplican ningún procedimiento siendo el 9%.

79,90%

6% 5,20% 9%

0,00%

20,00%

40,00%

60,00%

80,00%

100,00%

Uso los equipos. Evitar zonas dondehay ruido en exceso.

Buscar zonas sinruido y mantenerse.

No aplica ningúnprocedimiento.

128

9. ¿Considera usted que padece molestias a causa del ruido?

Cuadro 26: Molestias a causa del ruido.


Siempre 89 66,4% Casi siempre 23 17,2%

Ocasionalmente 12 9%

Casi nunca 7 5,2%

Nunca 3 2,2%

Total 134 100%



Gráfico 81: Diagrama de las molestias a causa del ruido.


Análisis: Al visualizar en el gráfico de la pregunta 9 un porcentaje alto del 83,6%

de encuestados consideran que tiene afectaciones en la salud por causa del ruido

al que se encuentran expuestos, con ello se denota que se requiere otros tipos de

herramientas para la detección de la contaminación acústica y cuidar así la salud,

por otro parte los empleados mencionan que solo el 9% raramente presenta

molestias, se tiene un porcentaje de 7,4 que menciona que casi nunca presenta

problemas en la salud.

66,40%

17,20%

9%5,20%

2,20%

0,00%

10,00%

20,00%

30,00%

40,00%

50,00%

60,00%

70,00%

Siempre Casi siempre Ocasionalmente Casi nunca Nunca

129

10. ¿Qué molestias considera usted que padece por del ruido?

Cuadro 27: Padecimiento de las molestias que causa el ruido.


Dolor de cabeza 58 43,3% Taquicardias 9 6,7%

Pérdida auditiva 52 38,8%

Estrés 70 52,2%

Falta de concentración 66 49,3%

Problemas digestivos 28 20,9%

Ninguna 3 2,2%

Otros (Mencione)

Aumento de la presión arterial 2 1,5%

Desesperación 1 0,7%

Total 134 100%



Gráfico 82: Diagrama del padecimiento de las molestias que causa el ruido.


Análisis: Mediante la encuesta se visualiza que en el gráfico de la pregunta 10

tenemos tres porcentajes iguales que es 24,30% donde indica que las

enfermedades más frecuente al estar una persona expuesta un alto índice de ruido

puede provocar dolores de cabeza, pérdida auditiva y falta de concentración en el

trabajo, aquellas enfermedades son tratables pero al no tener el respectivo

cuidado pueden empeorar, un porcentaje del 11,40% de personas indican que

sufren taquicardias, se puede deducir que estos sucede más con las personas

mayores que están dentro de un rango de 50 a 70 años de edad, al igual existe

43,30%

6,70%

38,80%

52,20% 49,30%

20,90%

2,20% 1,50% 0,70%0,00%

10,00%

20,00%

30,00%

40,00%

50,00%

60,00%

130

un porcentaje del 14,30% que sufren de estrés, ante el ruido expuesto y un

porcentaje mínimo del 1,40% de personas que tienen problemas digestivos.

11. ¿Considera usted que la implementación de un prototipo donde se

visualice en tiempo real el nivel del ruido al que se exponen, permita

concientizar y actuar de manera oportuna con los procedimientos

para evitar los daños antes indicados?

Cuadro 28: Implementación de un prototipo.


Totalmente de acuerdo 108 80,6% De acuerdo 18 13,4%

Indiferente 8 6%

En desacuerdo 0 0%

Totalmente en desacuerdo 0 0%

Total 134 100%



Gráfico 83: Diagrama de la implementación del prototipo.


Análisis: Mediante la interpretación de datos recolectados se observa que en la

pregunta 11 se tiene un porcentaje alto de 87,10% de empleados de diversas

áreas que indican que están de acuerdo con la implementación de un prototipo

donde se visualice en tiempo real el nivel del ruido al que se exponen y permita

concientizar mediante un semáforo inteligente que indique el nivel del ruido,

evitando así daño a su salud, al igual un porcentaje del 12,90% indican que talvez,

podemos deducir que aquellas personas no tienen el conocimiento acerca del

beneficio del semáforo y la ayuda que traerá para todos quienes laboran en la

Aviación Naval.

80,60%

13,40% 6% 0% 0%0,00%

20,00%40,00%60,00%80,00%

100,00%

Totalmente deacuerdo

De acuerdo Indiferente En desacuerdo Totalmente endesacuerdo

131

CAPITULO IV

Criterios de aceptación del producto o Servicio

Se realiza una matriz con los criterios de aceptación del prototipo y la página web

con el fin de establecer un nivel de rendimiento aceptable, cumpliendo todas las

especificaciones conforme el alcance del proyecto, se visualiza en el Cuadro 29.

Cuadro 29: Matriz de criterios de aceptación del proyecto.

Criterios de aceptación Si No Observaciones

Se realizó el prototipo con herramientas open

source y entornos fáciles de manejar. X

Se estimó la pruebas del prototipo con respecto a

la funcionalidad y conexión a la base de datos. X

Se realizó las respectivas solicitud para

instalación del prototipo y pruebas de campo en

la Institución.

X

Se encuestó al personal de diversas áreas de

hangares y talleres. X

Se realizó el esquemático del prototipo. X

Se encuentra la programación del NodeMCU

ESP8266. X

Anexos

Existe la documentación completa de la página

web. X

Entregables

El prototipo esta funcional con respecto al

cableado, componentes eléctricos, electrónicos y

conexión a la red.

X

Instalado

operativo



132

Conclusiones

Por medio de varios estudios realizados para la ubicación del prototipo dentro de

la Aviación Naval de Guayaquil, se determinó que entre los hangares #1 y #2

labora constantemente el personal técnico donde existe contaminación acústica,

por lo que se consideró óptimo para la percepción del semáforo inteligente situarlo

a 6 metros de altura, dando el impacto visual deseado.

Durante investigaciones se determinó las herramientas a utilizar para el desarrollo

del semáforo inteligente, se pudo concluir que el sensor de sonido DFR0034 y el

módulo NodeMCU ESP8266 cumplen con las necesidades requeridas, por lo que

se logró construir un prototipo que fue implementado en el punto de referencia,

indicando el nivel de ruido al que se expone el personal por medio de los colores

verde, amarillo y rojo, alcanzando la concientización para el uso y cumplimento de

las normas y procedimientos de seguridad.

Una vez instalado el semáforo junto con el sensor DFR0034, se logró conectar

con la base de datos que está alojado dentro de un hosting gratuito, verificando

que el dato sensado por el dfr0034 y procesado por el módulo NodeMCU ESP8266

sea el mismo que ingresa en tiempo real en la base de datos, con esto se

comprueba la sincronización de los decibeles detectados.

A continuación, se diseñó y programó la página web que representa los valores

auditivos en tiempo real de una forma gráfica mediante la ayuda de dashboard, y

con la opción de consultas y generar reportes por rango de fecha y hora de una

forma sencilla para el usuario.

Se realizaron las respectivas pruebas del sistema para verificar el funcionamiento,

obteniendo un grado de satisfacción y de fiabilidad, se realizó un estudio de la

contaminación acústica en el tiempo de un mes calendario, por lo que se observó

que el pico máximo es de 74 decibeles y el mínimo de 45 decibeles, además se

especifica un promedio de contaminación acústica entre 60 y 71 decibeles en el

que se encuentra expuesto el personal día a día, también se evidencia que en las

133

horas de la noche y madrugada existe picos de ruido considerables por lo que se

aconseja al personal que haga uso todo el tiempo de las prendas de protección

auditiva, tanto en horario diurno como nocturno, con ayuda del semáforo

inteligente se llegue a la concientización por parte del personal, y conjuntamente

contribuyendo al Departamento de Seguridad de la Aviación Naval en tomar otras

normas o medidas ya establecidas para la correcta protección ante la

problemática.

Recomendaciones

Debido a la ubicación del prototipo que se encuentra al aire libre, esta propenso a

sufrir corrosión, daños por humedad o caídas de voltajes en los equipos y

cableado, por las condiciones climáticas como la lluvia y el sol, afectando la toma

y envío de los datos por lo que se recomienda realizar mantenimiento preventivo

cada trimestre.

Se recomienda implementar en el prototipo un módulo con chip celular para

obtener internet y así no depender de un router que puede sufrir posible errores o

pérdida de información, asimismo la instalación de un banco de baterías para

mantener siempre energizado el sistema, y también se recomienda al personal

que labora en los hangares donde se encuentra mayor la contaminación acústica

se tomen las respectivas medidas usando la debida protección auditiva cuando el

semáforo alerte que existe un alto nivel del ruido a través de los colores.

Debido que la página web se encuentra alojado en el hosting CDMON versión

gratuita, se recomienda renovarlo cada mes para que continúe en línea y se pueda

revisar de manera oportuna la información.

Se recomienda capacitar al personal de la Aviación Naval para que se dé una

correcta utilidad del sistema y semáforo inteligente implementado entre los

hangares #1 y #2 de la institución pública, así llevar un debido control en el alto

nivel del ruido y mejorar las normas y procedimientos de seguridad ocupacional.

134

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142

ANEXOS

Anexo 1: Solicitud de autorización para la recopilación de datos y la implementación del prototipo.

143

Anexo 2: Carta de aceptación.

144

Anexo 3: Cronograma de actividades.

145

Anexo 4: Programación del módulo NodeMCU ESP8266.

#include <math.h> #include <ESP8266WiFi.h> #include <PubSubClient.h> //VARIABLES const int sampleWindow = 250; unsigned int sample; int cont=0; int contconexion = 0; const char *ssid = "----------"; const char *password = "----------"; char SERVER[50] = "m12.cloudmqtt.com"; int SERVERPORT = 10076; String USERNAME = "---------"; char PASSWORD[50] = "---------"; char SENSOR1[50]; char PLACA[50]; WiFiClient espClient; //Crea un cliente que puede conectarse a una dirección IP y un puerto de Internet especificados PubSubClient client (espClient); //Crea una instancia de cliente parcialmente inicializada. void reconnect() { uint8_t retries = 3; // Loop hasta que estamos conectados while (!client.connected()) { Serial.print("Intentando conexion MQTT..."); // Crea un ID de cliente al azar String clientId = "ESP8266Client-"; clientId += String(random(0xffff), HEX); // Attempt to connect USERNAME.toCharArray(PLACA, 50); if (client.connect("", PLACA, PASSWORD)) { Serial.println("conectado"); } else { Serial.print("fallo, rc="); Serial.print(client.state()); Serial.println(" intenta nuevamente en 5 segundos"); // espera 5 segundos antes de reintentar delay(5000); } retries--; if (retries == 0) { // esperar a que el WDT lo reinicie while (1); } } } void setup() { //configuracion pines del nodemcu como salida pinMode(16, OUTPUT); pinMode(05, OUTPUT); pinMode(04, OUTPUT); Serial.begin(115200); // inicializa comunicacion por monitor serie a 9600 bps // Conexión WIFI WiFi.begin(ssid, password); while (WiFi.status() != WL_CONNECTED and contconexion <50) { //Cuenta hasta 50 si no se puede conectar lo cancela ++contconexion; delay(500); Serial.print("."); } if (contconexion <50) { //para usar con ip fija IPAddress ip (192,168,0,49); IPAddress gateway (192,168,0,1); IPAddress subnet(255,255,255,0); WiFi.config(ip, gateway, subnet);

146

Serial.println(""); Serial.println("WiFi conectado"); Serial.println(WiFi.localIP()); } else { Serial.println(""); Serial.println("Error de conexion"); } //establecer los detalees del servidor mqtt client.setServer(SERVER, SERVERPORT); //topico String sensor1 = "/" + USERNAME + "/" + "sensor1"; sensor1.toCharArray(SENSOR1, 50); } void loop() { if (!client.connected()) { reconnect(); } client.loop(); unsigned int peakToPeak = 0; // peak-to-peak level unsigned int signalMax = 0; unsigned int signalMin = 1024; const int sampleWindow = 250; // Sample window width in mS unsigned int sample; double dBAverage=0; int count= 0; // collect data for 250 mS unsigned long startMillis= millis(); while (millis() - startMillis < sampleWindow) {sample = analogRead(0); if (sample < 1024) // toss out spurious readings {if (sample > signalMax) { signalMax = sample; // save just the max levels} else if (sample < signalMin) { signalMin = sample; // save just the min levels}}} peakToPeak = signalMax - signalMin; // max - min = peakpeak amplitude float voltaje = ((peakToPeak/1024.00)*3.3); double db = (20*log10(voltaje*5927.0)); if (dato1>=10&&dato1<=60) { digitalWrite(16, HIGH);//enviar un uno digital equivalente a 5V digitalWrite(05, LOW);//enviar un cero digital equivalente a 0V digitalWrite(04, LOW);} if (dato1>=61&&dato1<=65) { digitalWrite(16, LOW); digitalWrite(05, HIGH); digitalWrite(04, LOW);} if (dato1>=66) { digitalWrite(16, LOW); digitalWrite(05, LOW); digitalWrite(04, HIGH);} //conversión a cadena de caracteres String dato2 = String (dato1); //conversion a caracter char dato3[6]; dato2.toCharArray(dato3,6); Serial.println("Enviando: [" + String(SENSOR1) + "] " + dato2); //publicacion del dato hacia cloud mqtt client.publish(SENSOR1,dato3); delay(500); }

147

Anexo 5: Código del sitio web.

<!doctype html> <html lang="en"> <head>  <meta charset="utf-8"> <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1">  <link href="https://cdn.jsdelivr.net/npm/[email protected]/dist/css/bootstrap.min.css" rel="stylesheet" integrity="sha384-giJF6kkoqNQ00vy+HMDP7azOuL0xtbfIcaT9wjKHr8RbDVddVHyTfAAsrekwKmP1" crossorigin="anonymous"> <link rel="stylesheet" href="https://cdn.jsdelivr.net/npm/v-charts/lib/style.min.css"> <link href="../frontend/main.css" rel="stylesheet" type="text/css"> <title>SONOMETRO</title> <script src="js/raphael-2.1.4.min.js"></script> <script src="js/justgage.js"></script> <script src="js/jquery-2.1.4.min.js"></script> <script src='js/mqttws31.js' type='text/javascript'></script>

<script src="https://code.highcharts.com/stock/highstock.js"></script> <script src="https://code.highcharts.com/stock/modules/exporting.js"></script> <style> body{ background-image: url(../image/helo3.png); background-position: center; background-attachment: fixed; background-size: cover;} </style>

</head> <body > <div class="container" id="app-cdmon"> <div class="container"> <div class="row"> <div class="col-md-12 text-center pt-4"> <h1>SISTEMA DE SEMAFORIZACION INTELIGENTE QUE EVALUA LOS NIVELES DE LA CONTAMINACION ACUSTICA</h1> </div> <div class="col-xs-12 col-sm-6 col-md-5 text-left pt-4 pb-4"> <div class="row"> <div class="col-xs-12 col-sm-6 col-md-6 text-left pt-4 pb-4"> <div id="gauge" class="gaugecss"> </div> </div> <div class="col-xs-12 col-sm-6 col-md-6 text-left pt-4 pb-4" > <div class="semaforo1" > <div class="focos"> <div class="foco gris" id="focoR1"></div> <div class="foco gris" id="focoA1"></div> <div class="foco gris" id="focoV1"></div> </div> </div> </div> <div class="col-xs-12 col-sm-12 col-md-12 text-left pt-4 pb-4">

<div id="container"> </div> </div> </div> </div> <div class="col-xs-12 col-sm-12 col-md-7 text-left pt-4 pb-4" style="color:white;font-weight:bold;"> <p class="text-center" style="color:black;font-size:20px">BUSQUEDA</p> <form @submit.prevent="searchParams"> <div class="row"> <div class="col-xs-12" v-if="errorValidate"> <div class="alert alert-danger" role="alert">

Por Favor Verifique los datos Introducido </div> </div> <div class="col-xs-12 col-sm-6 col-md-6 col-lg-4"> <label for="exampleFormControlInput1" class="form-label" style="color:black;font-size:20px">Fecha Inicio</label> <input type="date" required v-model="info.fechaInicioDate" class="form-control mt-1" id="exampleFormControlInput1" > <input type="time" required v-model="info.fechaInicioTime" class="form-control mt-1" id="exampleFormControlInput1" > </div> <div class="col-xs-12 col-sm-6 col-md-6 col-lg-4"> <label for="exampleFormControlInput1" class="form-label" style="color:black;font-size:20px">Fecha Final</label> <input type="date" required v-model="info.fechaFinalDate" class="form-control mt-1" id="exampleFormControlInput1" > <input type="time" required v-model="info.fechaFinalTime" class="form-control mt-1" id="exampleFormControlInput1" > </div> <div class="col-xs-12 col-sm-6 col-md-6 col-lg-4"> <label for="exampleFormControlInput1" class="form-label" style="color:black;font-size:20px">Valor</label> <input type="number" v-model="info.valor" class="form-control" id="exampleFormControlInput1" > </div> </div> <div class="col-md-12 mt-4 text-center" > <button type="submit" class="btn btn-light"> Buscar </button> </div>

148

</form> <div class="col-md-12 mt-4" style="background-color: white;"> <ve-line :data="chartData" :height="'350px'" :settings="{metrics: ['valor']}"></ve-line> </div> <div class="col-md-12 text-center" v-if="chartData.rows.length > 0" style="background-color: white;"> <a target="_blank" class="btn btn-primary mb-2" v-if="info.valor == null || info.valor ==''" :href="'report.php?fechaInicio='+info.fechaInicio+'&fechaFinal='+info.fechaFinal">Reporte</a> <a target="_blank" class="btn btn-primary mb-2" v-else :href="'report.php?fechaInicio='+info.fechaInicio+'&fechaFinal='+info.fechaFinal+'&valor='+info.valor">Reporte</a> </div> </div> </div> </div> </div> <script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/[email protected]/dist/js/bootstrap.bundle.min.js" integrity="sha384-ygbV9kiqUc6oa4msXn9868pTtWMgiQaeYH7/t7LECLbyPA2x65Kgf80OJFdroafW" crossorigin="anonymous"></script> <script src="https://unpkg.com/axios/dist/axios.min.js"></script> <script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/vue@2/dist/vue.js"></script> <script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/@popperjs/[email protected]/dist/umd/popper.min.js" integrity="sha384-q2kxQ16AaE6UbzuKqyBE9/u/KzioAlnx2maXQHiDX9d4/zp8Ok3f+M7DPm+Ib6IU" crossorigin="anonymous"></script> <script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/[email protected]/dist/js/bootstrap.min.js" integrity="sha384-pQQkAEnwaBkjpqZ8RU1fF1AKtTcHJwFl3pblpTlHXybJjHpMYo79HY3hIi4NKxyj" crossorigin="anonymous"></script> <link href="https://cdn.jsdelivr.net/npm/flatpickr@4/dist/flatpickr.min.css" rel="stylesheet"> <script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/flatpickr@4/dist/flatpickr.min.js"></script> <script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/vue-flatpickr-component@8"></script> <script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/echarts/dist/echarts.min.js"></script> <script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/v-charts/lib/index.min.js"></script> <script> var app5 = new Vue({ el: '#app-cdmon', components: { //VueFlatpickr }, data: { info:{ fechaInicio: null, fechaInicioDate: null, fechaInicioTime: null, fechaFinal: null, fechaFinalDate: null, fechaFinalTime: null, valor: null}, chartData: { columns: ['date', 'valor'], rows: []}, errorValidate: false }, watch: { 'info.fechaInicioDate': function(v){ if(v != null){ this.info.fechaInicio = `${v} ${this.info.fechaInicioTime}`;} }, 'info.fechaInicioTime': function(v){ if(v != null){ this.info.fechaInicio = `${this.info.fechaInicioDate} ${v}`; } }, 'info.fechaFinalDate': function(v){ if(v != null){ this.info.fechaFinal = `${v} ${this.info.fechaFinalTime}`; }}, 'info.fechaFinalTime': function(v){ if(v != null){ this.info.fechaFinal = `${this.info.fechaFinalDate} ${v}`;} }}, created(){ vm = this; axios.get('frontend/apiresult/result.php')

.then(function (response) { console.log(response.data,vm.chartData); vm.chartData.rows= response.data; }) .catch(function (error) { console.log(error) }); }, methods: { searchLimit: function () { }, searchParams: function (){ this.errorValidate = false; vm = this; console.log('info', this.info,this.chartData); if(this.info.fechaInicio != null && this.info.fechaFinal != null && this.info.valor != null && this.info.valor != ''){ axios.get(`frontend/apiresult/result.php?fechaInicio=${this.info.fechaInicio}&fechaFinal=${this.info.fechaFinal}&valor=${this .info.valor}`) .then(function (response) { console.log(response.data,vm.chartData); vm.chartData.rows= response.data; }) .catch(function (error) { console.log(error) });}else if(this.info.fechaInicio != null && this.info.fechaFinal != null){

axios.get(`frontend/apiresult/result.php?fechaInicio=${this.info.fechaInicio}&fechaFinal=${this.info.fechaFinal}`) .then(function (response) { console.log(response.data,vm.chartData);

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vm.chartData.rows= response.data; }) .catch(function (error) { console.log(error) });}else{ this.errorValidate = true; }}}}) var foco=null; foco=document.getElementsByClassName('foco'); usuario = '--------'; contrasena = '---------'; var g = new JustGage({ id: "gauge", min: 0, max: 80, title: "DECIBELES" }); sensor_1 = -1; // called when the client connects function onConnect() { // Once a connection has been made, make a subscription and send a message. console.log("onConnect"); client.subscribe("#"); } // called when the client loses its connection function onConnectionLost(responseObject) { if (responseObject.errorCode !== 0) { console.log("onConnectionLost:", responseObject.errorMessage); setTimeout(function() { client.connect() }, 5000); }} // called when a message arrives function onMessageArrived(message) { if (message.destinationName == '/' + usuario + '/' + 'sensor1') { g.refresh(message.payloadString); sensor_1 = parseFloat(message.payloadString); } } function onFailure(invocationContext, errorCode, errorMessage) { var errDiv = document.getElementById("error"); errDiv.textContent = "Could not connect to WebSocket server, most likely you're behind a firewall that doesn't allow outgoing connections to port 39627"; errDiv.style.display = "block";} var clientId = "ws" + Math.random(); // Create a client instance var client = new Paho.MQTT.Client("m12.cloudmqtt.com", 30076, clientId); // set callback handlers client.onConnectionLost = onConnectionLost; client.onMessageArrived = onMessageArrived; // connect the client client.connect({ useSSL: true, userName: usuario, password: contrasena, onSuccess: onConnect, onFailure: onFailure }); Highcharts.stockChart('container', { chart: { events: {

load: function () { // set up the updating of the chart each second var series = this.series[0]; setInterval(function () { var x = (new Date()).getTime(),// current time y =sensor_1; console.log(y); if(y>=10&&y<=60) {foco[0].className='foco gris centrar-div'; foco[1].className='foco gris centrar-div'; foco[2].className='foco verde centrar-div'; } else if (y>=61&&y<65) {foco[0].className='foco gris centrar-div'; foco[1].className='foco amarillo centrar-div'; foco[2].className='foco gris centrar-div'; }else if (y>=66) {foco[0].className='foco rojo centrar-div'; foco[1].className='foco gris centrar-div'; foco[2].className='foco gris centrar-div'; $(document).ready(function(){ $.ajax({

dataType: 'html', async: true, data : {y:y},

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url : "frontend/insertar_dato.php", type : "POST"}); });} series.addPoint([x, y]);}, 500); }}}, rangeSelector: { buttons: [{ count: 1, type: 'minute', text: '1M' }, {count: 5, type: 'minute', text: '5M' }, { type: 'all', text: 'All' }],inputEnabled: false, selected: 0}, title: {text: 'DECIBELES'}, exporting: { enabled: false }, series: [{ name: 'dB', data: (function () { var data = [], time = (new Date()).getTime(), i; for (i = -300; i <= 0; i += 1) { data.push([ time + i * 1000, -1 ]);} return data;})}]}); </script> <div class="btn_cerrar"><a href="cerrar.php">Cerrar sesion</a></div> </body></html>

151

Anexo 6: Criterio de validación de la propuesta.

152

Anexo 7: Encuesta.

153

Anexo 8: Datasheet del módulo NodeMCU ESP8266.

154

Anexo 9: Datasheet del sensor DFR0034.

155

Anexo 10: Tabla entidad relación.

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