1  Introducción al confort en espacios interiores

El confort en espacios interiores es esencial para garantizar el bienestar, la salud y el desempeño de los ocupantes. Entre los factores que lo determinan se encuentran el confort térmico, acústico, lumínico y la calidad del aire, los cuales influyen directamente en la percepción del entorno y en la calidad de vida. Condiciones inadecuadas, como temperaturas extremas, ruidos excesivos, iluminación deficiente o mala ventilación, pueden generar incomodidad, distracción e incluso afectar la salud a largo plazo.

Estos conceptos se definen con mayor detalle en la Sección 2.1, Sección 2.2, Sección 2.3 y Sección 2.4, que constituyen la base teórica para comprender la importancia de optimizar las condiciones de habitabilidad en los espacios interiores.

1.1 Planteamiento del problema

En la actualidad, gran parte de las actividades de la sociedad se desarrollan en espacios interiores como aulas, oficinas y recintos de trabajo. Sin embargo, el diseño y acondicionamiento de estos espacios no siempre consideran de manera adecuada las necesidades de confort de los ocupantes, lo que puede tener repercusiones tanto en su bienestar como en su salud.

Por ejemplo, una iluminación deficiente puede afectar la concentración de los estudiantes en el aula e incrementar el riesgo de problemas visuales. De manera similar, una ventilación inadecuada compromete la calidad del aire interior y puede favorecer la propagación de enfermedades, tal como se evidenció durante la pandemia de COVID-19, donde la ventilación se convirtió en un factor importante de prevención.

A estas condiciones se suman otros factores como temperaturas extremas, humedad inadecuada o niveles elevados de ruido, que no solo generan incomodidad, sino que también disminuyen el desempeño y productividad de las personas. En consecuencia, surge la necesidad de contar con herramientas accesibles que permitan medir y evaluar las variables ambientales relacionadas con el confort en espacios interiores, de modo que se puedan identificar y corregir deficiencias en el diseño y operación de los espacios.

1.2 Justificación

La evaluación del confort en espacios interiores requiere instrumentos capaces de medir de forma precisa variables como temperatura del aire, humedad relativa, calidad del aire, niveles de ruido e iluminación. Sin embargo, los dispositivos disponibles en el mercado suelen tener costos elevados, lo que restringe su acceso para algunas personas, instituciones, e incluso proyectos de pequeña escala. Esta situación genera una limitante para el análisis detallado de las condiciones de habitabilidad en entornos cotidianos como aulas, oficinas y recintos de trabajo.

Frente a esta necesidad, el desarrollo del Dispositivo de Temperatura, Humedad, Iluminación y Sonido de Campaña (DTHIS-C) representa una alternativa viable. Su construcción con componentes de precio accesible y el uso de plataformas de software de código abierto permiten no solo reducir los costos, sino también garantizar su documentación, reproducción y adaptación en diferentes contextos.

El DTHIS-C integra sensores caracterizados frente a dispositivos de referencia profesionales, como el Fluke 975 Airmeter, QUESTemp 36 y WindMaster. Además, su conexión a una plataforma de Internet de las Cosas (IoT) mediante ThingsBoard posibilita la visualización y análisis de datos en tiempo real, lo que facilita la identificación y corrección de condiciones inadecuadas de confort.

De esta manera, el DTHIS-C aporta una solución accesible para la evaluación de entornos interiores, contribuyendo al diseño de espacios más saludables, confortables y adecuados para el desarrollo de actividades académicas, laborales y sociales.

1.3 Estado del arte

El análisis del estado del arte permite identificar los desarrollos académicos más relevantes en torno a dispositivos de monitoreo ambiental y de confort interior. En la Tabla 1.1 se comparan distintos proyectos nacionales e internacionales, en su mayoría tesis, artículos y prototipos a pequeña escala, que han abordado la medición de variables como temperatura, humedad relativa y concentración de CO2. Esta comparación pone en evidencia tanto los alcances como las limitaciones de cada iniciativa, y permite destacar el valor agregado que aporta el DTHIS-C frente a estas propuestas.

Tabla 1.1: Comparativa de proyectos de monitoreo ambiental a nivel nacional e internacional.
Proyecto Institución / Año Autor(es) Variables medidas Tecnologías empleadas Limitaciones Comparación con el DTHIS-C
Sistema de monitoreo higrotérmico de espacios arquitectónicos ITQ, México (2020) Martha P. Bocanegra T, HR, T superficial Arduino + microSD Solo térmico/higro, sin IoT DTHIS-C añade iluminancia, sonido, CO2, IoT
Monitores de CO2 para ventilación (COVID-19) UNAM, México (2022) G. Barrios et al. CO2 Sensores NDIR, registro simple Una sola variable DTHIS-C amplía confort térmico, lumínico y acústico
Metodología de confort en aulas PU Javeriana, Colombia (2021) G. D. Laguado et al. T, HR, CO2, CO, PM Arduino + sensores MQ y PM Sin acústica ni iluminación DTHIS-C incluye confort lumínico y acústico
Monitor flexible de CO2 UTN-CNEA, Argentina (2023) J. Vorobioff et al. CO2 Sensores NDIR + software Focalizado en ventilación DTHIS-C evalúa múltiples parámetros
AQuality32 UNAL Medellín, Colombia (2024) D. Pineda-Tobón et al. CO2, T, HR, PM ESP32 + Sensirion + IoT Solo IAQ, sin acústica ni iluminación DTHIS-C suma ruido e iluminación
Multisensor IoT de IEQ Polonia (2024) A. Szczurek et al. T, HR, luz, presión, CO2, VOCs, PM IoT, microSD, WiFi Sin ruido ni T radiante DTHIS-C mide acústica y T radiante
PROMET&O Politecnico di Torino, Italia (2023) G. Arcamone et al. T, HR, CO2, luz, ruido, PM, formaldehído Multisensor + tablero IoT No mide viento ni T radiante DTHIS-C sí incluye viento y T radiante

Los proyectos revisados reflejan un esfuerzo académico constante por diseñar dispositivos de bajo costo que permitan evaluar distintas dimensiones del confort interior o de la calidad ambiental en espacios cerrados.

Algunos trabajos se enfocan en variables térmicas e higrométricas, como el sistema de monitoreo higrotérmico del ITQ, mientras que otros se limitan a calidad del aire, como los monitores de CO2 desarrollados en la UNAM y la UTN-CNEA. Existen proyectos más completos, como la propuesta de la Javeriana en Colombia, que incluyen contaminantes adicionales como PM y CO, aunque todavía sin abordar acústica ni luminancia.

Por otra parte, desarrollos más recientes como AQuality32 en Colombia, el multisensor IoT polaco y el sistema PROMET&O en Italia demuestran la tendencia a integrar plataformas IoT, con mediciones múltiples en tiempo real. Sin embargo, incluso estos trabajos presentan limitaciones: no consideran variables como la temperatura radiante ni la velocidad del aire, que son fundamentales para índices de confort como el PMV.

El DTHIS-C se distingue de los proyectos revisados porque:

  • Integra en un único dispositivo portátil las cuatro dimensiones del confort interior: térmico, acústico, lumínico y calidad del aire.

  • Mide variables que otros no incluyen simultáneamente: temperatura radiante y velocidad del aire, claves para un análisis más robusto del confort térmico.

  • Incluye ruido e iluminación, parámetros generalmente omitidos en proyectos académicos de bajo costo.

  • Fue calibrado y referenciado rigurosamente con instrumentos profesionales (Fluke 975 Airmeter, QUESTemp 36 y WindMaster), garantizando precisión y confiabilidad.

  • Se conecta a una plataforma IoT (ThingsBoard) que permite la visualización y análisis en tiempo real de todas las variables.

  • Está documentado en un repositorio abierto, lo que facilita su reproducción.

En conclusión, el DTHIS-C logra un nivel de integración, exactitud y accesibilidad en comparación con los proyectos académicos de pequeña escala que han sido presentados.

1.4 Alcances

El desarrollo del DTHIS-C se centra en la construcción, calibración y validación de un prototipo funcional capaz de medir las principales variables ambientales relacionadas con el confort en espacios interiores: temperatura del aire, temperatura radiante, humedad relativa, velocidad del viento, concentración de CO2, iluminancia y niveles de sonido.

El alcance del proyecto incluye:

  • Selección y caracterización de sensores adecuados para cada variable de confort.

  • Calibración y referenciación de los sensores frente a dispositivos de referencia profesionales.

  • Integración de los sensores en un dispositivo portátil de bajo costo.

  • Desarrollo de la conexión del dispositivo a una plataforma de Internet de las Cosas (IoT) mediante ThingsBoard para la visualización y análisis de datos en tiempo real.

  • Documentación del proceso de desarrollo en un repositorio.

Por otro lado, el proyecto no contempla:

  • El diseño de una versión comercial o industrial del dispositivo.

  • La validación en diferentes climas o contextos geográficos más allá de las pruebas realizadas.

  • La certificación del dispositivo ante normas nacionales o internacionales.

  • El análisis económico a gran escala para su producción masiva.

En este sentido, los alcances de la tesis se limitan al diseño, implementación y validación del prototipo DTHIS-C, dejando abiertas futuras oportunidades de mejora y adaptación en investigaciones posteriores.

1.5 Objetivos

1.5.1 Objetivo general

  • Desarrollar un dispositivo de confort móvil usando hardware accesible y software libre.

1.5.2 Objetivos específicos

  • Selección de variables a medir.

  • Identificación y selección de sensores apropiados.

  • Calibración y referenciación de los sensores seleccionados.

  • Propuesta de un diseño de dispositivo con la integración de los sensores.

  • Integración del dispositivo a un sistema de Internet de las Cosas (IoT).

  • Documentación del proyecto en un repositorio.