Desarrollo e implementación con tecnologías libres de un dispositivo portátil para evaluar el confort térmico, lumínico y acústico en interiores
Resumen
Este trabajo aborda el desarrollo, calibración y validación del dispositivo de temperatura, humedad, iluminación y sonido de campaña (DTHIS-C), un equipo portátil diseñado para evaluar el confort térmico, acústico y lumínico, así como la calidad del aire en espacios interiores. El dispositivo fue construido utilizando hardware y software libre y documentado, lo que permite su reproducción, actualización y con bajo costo en comparación con equipos comerciales/industriales.
El DTHIS-C integra sensores para medir variables ambientales clave, como la temperatura del aire, temperatura radiante, humedad relativa, velocidad del viento, concentración de CO2, iluminancia y niveles de sonido. Los sensores fueron seleccionados tras un proceso de caracterización con equipos de referencia profesionales. Este proceso permitió reducir significativamente los errores sistemáticos en las mediciones. Por ejemplo, en la temperatura del aire, los errores medios iniciales fueron de 0.99°C, 0.95°C, 1.76°C y 2.11°C para los termopares 1, 2, 3 y 4, respectivamente. Después de la calibración, todos estos valores se aproximaron a cero. En la temperatura radiante, el error medio pasó de -0.11°C a 0.00°C. Para la velocidad del viento, el error se corrigió de -0.01 m/s a -0.00 m/s.
El dispositivo se integra a una plataforma de Internet de las Cosas (IoT) mediante ThingsBoard, lo que facilita la visualización y análisis de los datos en tiempo real, mejorando la supervisión y el control de las condiciones ambientales durante las campañas de medición.
El desarrollo del DTHIS-C representa una alternativa viable y accesible frente a equipos de medición tradicionales, que suelen ser costosos y limitados en disponibilidad. Los resultados obtenidos validan el desempeño del dispositivo y sientan las bases para futuras mejoras en su diseño e implementación, consolidando al DTHIS-C como una herramienta versátil para la evaluación del confort en entornos interiores.
Abstract
This work presents the development, calibration, and validation of the campaign temperature, humidity, illumination, and sound device (DTHIS-C), a portable instrument designed to assess thermal, acoustic, and lighting comfort, as well as indoor air quality. The device was built using open-source hardware and software, which enables its reproduction, upgrades, and low-cost implementation compared to commercial or industrial equipment.
The DTHIS-C integrates sensors to measure key environmental variables such as air temperature, radiant temperature, relative humidity, wind speed, CO2 concentration, illuminance, and sound levels. The sensors were selected after a characterization process using professional reference equipment. This process significantly reduced systematic measurement errors. For example, in air temperature, the initial mean errors were 0.99°C, 0.95°C, 1.76°C, and 2.11°C for thermocouples 1, 2, 3, and 4, respectively. After calibration, all these values approached zero. In radiant temperature, the mean error was reduced from -0.11°C to 0.00°C. For wind speed, the error was corrected from -0.01 m/s to -0.00 m/s.
The device is integrated into an Internet of Things (IoT) platform via ThingsBoard, allowing real-time data visualization and analysis, and improving the monitoring and control of environmental conditions during measurement campaigns.
The development of the DTHIS-C represents a viable and accessible alternative to traditional measurement equipment, which is often expensive and limited in availability. The results validate the device’s performance and lay the groundwork for future improvements in its design and implementation, establishing the DTHIS-C as a versatile tool for evaluating comfort in indoor environments.
Agradecimientos
A mis padres, Ramón y Martha, por su amor incondicional y por inculcarme el valor del esfuerzo y la dedicación. Gracias por su apoyo constante y por motivarme a llegar hasta aquí.
A mi hermana Martha, mi mejor amiga, cómplice y consejera. Gracias por estar siempre a mi lado, en los mejores y peores momentos, escuchándome y dándome aliento cuando más lo necesito.
A Michelle, por enseñarme a descubrir los aspectos más bellos de la vida, por su apoyo y compañía. Gracias por mostrarme el valor del amor y ayudarme a comprender lo que deseo recibir y lo que soy capaz de dar.
A mis amigos, quienes han sido parte esencial de este camino. Gracias a cada uno de ellos soy quien soy hoy. Mención especial para Arge, Fer, Pili y Pau, cuya amistad ha sido una red de apoyo fundamental y una gran fuente de motivación.
A Pedro, quien además de ser un muy buen amigo, fue un gran mentor en el ámbito de la instrumentación, y sin su aportación, este proyecto no se hubiera concretado de forma tan satisfactoria.
Y especialmente a Memo, quien más allá de ser mi tutor, se ha convertido en un gran amigo. Gracias por impulsarme a seguir aprendiendo y por inspirarme a nunca conformarme y siempre aspirar a más.