Revista Científica Multidisciplinaria Arbitrada YACHASUN. Volumen 4, Número 6 (Edición especial) ISSN: 2697-3456  
Construcción de un sistema de bajo costo para la medición de rayos ultravioleta basado en internet de las cosas  
DOI: https://doi.org/10.46296/yc.v4i6edesp.0030  
CONSTRUCCIÓN DE UN SISTEMA DE BAJO COSTO PARA LA  
MEDICIÓN DE RAYOS ULTRAVIOLETA BASADO EN INTERNET DE  
LAS COSAS  
CONSTRUCTION OF A LOW-COST SYSTEM FOR BASED  
MEASUREMENT OF ULTRAVIOLET RAYS ON THE INTERNET OF  
THINGS  
1
2
3
Verduga-Urdánigo Fabricio *; Cevallos-Macías John ; Solórzano-Cadena Rubén  
1
Universidad Internacional de la Rioja UNIR. Logroño, España.  
2
Universidad Laica “Eloy Alfaro” de Manabí. Manta, Ecuador.  
3
Universidad Laica “Eloy Alfaro” de Manabí. Manta, Ecuador.  
*Correo: frankyfa@hotmail.com  
Resumen  
El presente trabajo de investigación publica la creación y evaluación de un sistema de bajo costo  
y con acceso a Internet para la medición de la radiación ultravioleta UV-B. El sistema desarrollado  
utiliza componentes de hardware como placas Arduino, Raspberry Pi, sensores de luz, sensor  
UV; y programación de software en lenguajes como C++, Python, HTML y JavaScript. El  
hardware cuenta también con un dispositivo de conexión inalámbrica que facilita conectarse al  
Internet para poder publicar los datos recopilados hacia un sitio Web o una aplicación móvil. Para  
determinar la confiabilidad del sensor y del dispositivo en general se contrastan los valores  
capturados con valores referenciales obtenidos desde entidades dedicadas al monitoreo  
ambiental. El punto de partida de la investigación se centra en conocer el estado tecnológico  
actual de sistemas similares; a partir de aquello se hace énfasis en las carencias encontradas  
relacionadas a la exportación de los datos que estos sensores capturan; posteriormente se  
describen los procesos para la realización del sistema propuesto y sus respectivas evaluaciones.  
Los resultados del presente trabajo contribuyen a determinar la confiabilidad de este tipo de  
sistemas y, en general, amplía las opciones para futuros desarrollos relacionados a monitoreo  
medioambiental basado en IoT.  
Palabras clave: radiación ultravioleta, iot, arduino, raspberry pi.  
Abstract  
The present research work publishes the creation and evaluation of a low-cost system with  
Internet access for UV-B ultraviolet radiation measurement. The developed system uses  
hardware components such as Arduino boards, Raspberry Pi, light sensors, UV sensor; and  
software programming in languages such as C++, Python, HTML and JavaScript. The hardware  
also has a wireless connection device that makes it easy to connect to the Internet to publish the  
collected data to a website or a mobile application. To determine the reliability of the sensor and  
the device in general, the captured values are contrasted with reference values obtained from  
entities dedicated to environmental monitoring. The starting point of the research focuses on  
knowing the current technological state of similar systems; from that, emphasis is placed on the  
gaps found related to the export of the data that these sensors capture; Subsequently, the  
processes for the realization of the proposed system and their respective evaluations are  
described. The results of the present work contribute to determine the reliability of this type of  
systems and, in general, expand the options for future developments related to environmental  
monitoring based on IoT.  
Keywords: ultraviolet radiation, uv, iot, arduino, raspberry pi.  
Información del manuscrito:  
Fecha de recepción: 21 de febrero de 2020  
Fecha de aceptación: 20 de abril de 2020  
Fecha de publicación: 05 de mayo de 2020  
73  
Verduga-Urdánigo Fabricio et al., (2020)  
1
. Introducción  
al dispositivo y también en una  
página Web en el Internet. El  
presente trabajo de investigación  
pretende también ser un compendio  
de las pautas a seguir, así como de  
las herramientas básicas necesarias  
para la construcción del prototipo de  
hardware de medición de radiación  
UV-B utilizando componentes de  
bajo costo que permita obtener  
valores confiables de la medición a  
realizar. De forma general, entre la  
tecnología y arquitectura empleada  
Uno de los efectos más frecuentes  
de las sobre exposición a la luz solar  
son  
las  
quemaduras  
o
enrojecimiento de la piel. Esto se  
produce debido principalmente a la  
presencia de los rayos ultravioleta  
tipo B (UV-B) que son los que  
producen problemas de salud (Mora  
Ochoa, Olivares Savigñon, González  
Gross, & Castro Mela, 2010). La  
excesiva exposición a este tipo de  
radiación UV-Bes uno de los  
principales agentes involucrados en  
la aparición de melanomas en el  
cuerpo humano, ya que podría  
modificar el ADN de los melanocitos  
y producir lesiones. El protector  
natural que la tierra dispone para  
minimizar los efectos de la radiación  
solar es la capa de ozono, por lo cual  
una debilitación en ella influirá en el  
aumento de problemas en la piel en  
la población (Becerra Mayor &  
Aguilar Arjona, 2001).  
destacan  
los  
principales  
componentes: sensor de rayos  
ultravioleta, sensores de luz tipo  
LDR, placas Arduino UNO, placa  
Raspberry Pi, Servidor Web y  
Aplicación móvil.  
A lo largo del texto, primero se  
enfocan las áreas referentes a la  
problemática que resulta de la  
excesiva exposición a los rayos  
ultravioletas para el ser humano, ya  
que los daños provocados por estos  
excesos no son visibles al momento  
y eso ahonda más en la importancia  
de una adecuada protección  
El objetivo principal que se pretendió  
lograr en la investigación realizada  
es el de diseñar un prototipo  
funcional de hardware que obtenga  
valores acertados de la radiación  
ultravioleta UV-B captados por la  
(González-Púmariega, Tamayo, &  
Sánchez-Lamar, 2009; Mora Ochoa  
et al., 2010). Se abarcan también  
aquella  
literatura  
existente  
incidencia directa del sol  
y
relacionada con trabajos anteriores y  
mostrarlos en una pantalla acoplada  
74  
Revista Científica Multidisciplinaria Arbitrada YACHASUN. Volumen 4, Número 6 (Edición especial) ISSN: 2697-3456  
Construcción de un sistema de bajo costo para la medición de rayos ultravioleta basado en internet de las cosas  
con  
características tanto con equipos  
profesionales como aquellos  
productos  
de  
similares  
ayuda a producir vitamina D. Por el  
contrario, en grandes cantidades o  
sobre exposiciones pueden derivar  
en problemas serios de la piel,  
desarrollados muy acertadamente  
de forma independiente. Posterior se  
propone la utilización de hardware  
Arduino, Raspberry Pi y sensores UV  
junto con varias piezas de software  
com C++, Python, JavaScript y  
HTML que interactúan todas entre  
ellas para poder realizar la  
respectiva captura de datos del  
lector y mostrarla en un servidor  
Web, todo sin intervención humana y  
de forma casi instantánea. Por  
último, se muestran los respectivos  
detalles comparativos resultantes de  
la investigación realizada junto con  
su correspondiente análisis, así  
como las obras que podrían  
derivarse a partir del presente  
trabajo.  
enfermedades  
oculares,  
quemaduras solares, entre otros  
(Mora Ochoa et al., 2010).  
La radiación ultravioleta es un factor  
de luminosidad que se mide según  
ciertas especificaciones  
y
se  
las  
por  
interpreta  
mejor  
con  
recomendaciones  
dadas  
organismos como la Organización  
Mundial de la Salud (OMS).En los  
actuales momentos la intensidad de  
la luz solar y el grupo de rayos que  
de él se desprenden suelen ser en  
ocasiones perjudiciales para la piel  
del ser humano, de allí que surge la  
necesidad de realizar el presente  
compromiso para plantear otras  
posibilidades  
de  
hacer  
más  
1
.1. Importancia del problema  
accesible tanto la información como  
las recomendaciones referentes a  
los niveles de radiación ultravioleta  
que afectan a la población.  
Las radiaciones o rayos ultravioletas  
UV) son radiaciones  
(
electromagnéticas no ionizantes que  
tienen una longitud de onda de entre  
En la siguiente tabla se ilustran los  
aspectos más relevantes de los  
rayos ultravioleta relacionados con  
su nivel de penetración en la  
100nm y 400nm. En pequeñas  
cantidades la exposición a este tipo  
de radiación solar es beneficiosa  
para el ser humano puesto que  
75  
Verduga-Urdánigo Fabricio et al., (2020)  
atmósfera y su incidencia en la  
salud.  
ingresan a la atmósfera y, aunque es  
muy poco su porcentaje de  
participación en relación con los  
demás que componen la luz solar,  
estos pueden ser causantes de  
severas lesiones a nivel de la piel e  
incluso a nivel interno en el  
organismo si no se toman las  
precauciones del caso en su debido  
momento. Además, muchos de estos  
problemas son de aparición tardía,  
Tabla 1. Características de los Rayos  
ultravioleta.  
Relación  
Penetración  
con la luz Incidencia  
Rayos  
Longitud  
en la  
Ultravioleta de Onda  
solar  
recibida  
5.1%  
en la salud  
Moderado  
Alto  
Atmósfera  
Ultravioleta  
A
320 –  
400 nm  
280 –  
95.5%  
5.5%  
0%  
Ultravioleta  
0.3%  
0%  
B
Ultravioleta  
C
320 nm  
100 –  
Muy Alto  
280 nm  
Fuente: (González-Púmariega et al., 2009;  
es  
inmediatamente, sino que suelen a  
veces presentar un efecto  
decir  
no  
son  
visibles  
Mora Ochoa et al., 2010)  
Los rayos ultravioletas a pesar de  
que alcanzan la superficie de la tierra  
acumulativo que hace que los  
problemas de salud sean visibles  
mucho tiempo después, incluso  
años, de que las incidencias de la  
con  
muy  
poca  
incidencia,  
aproximadamente el 5% del total de  
la luz recibida, con relación a la luz  
visible son perjudiciales para el ser  
humano y en general para la vida en  
la tierra, por esto se hace importante  
tener una cultura de protección y  
prevención para evitar la sobre  
prolongada  
y
repetitiva sobre  
exposición a la luz solar dañina se  
hizo presente en el cuerpo  
(González-Púmariega et al., 2009;  
Mora Ochoa et al., 2010). De  
acuerdo con algunos autores  
exposición  
a
la  
luz  
solar  
especialmente en las horas de  
mayor incidencia del sol (González-  
Púmariega et al., 2009).  
(
Becerra Mayor & Aguilar Arjona,  
2
001; González-Púmariega et al.,  
009; Mora Ochoa et al., 2010;  
2
Organización Mundial de la Salud,  
003), la prevención que la  
población debe seguir para  
Si bien la luz ultravioleta del tipo C  
resultaría ser la más dañina para la  
vida, nuestro planeta tiene la ventaja  
de contar con una barrera de  
protección que bloquea los rayos  
solares, sin embargo sus inmediatos  
sucesores, los rayos UV-B y UV-A, sí  
2
protegerse de los severos efectos  
que produce la sobre exposición a  
los rayos solares dañinos de la  
radiación ultravioleta UV-Bse basa  
76  
Revista Científica Multidisciplinaria Arbitrada YACHASUN. Volumen 4, Número 6 (Edición especial) ISSN: 2697-3456  
Construcción de un sistema de bajo costo para la medición de rayos ultravioleta basado en internet de las cosas  
principalmente en dos factores que  
dependen también de la educación  
de la población:  
protectoras del caso. Al momento  
existen líneas de tecnologías bien  
diferenciadas en cuanto a sistemas o  
implementos de medición de la  
1
) Prevención y protección solar  
) Preservar la capa de ozono  
radiación sistemas  
comerciales que involucran un alto  
costo de adquisición  
solar:  
los  
2
Sobre la Prevención y Protección  
Solar se pueden tomar en cuenta los  
e
implementación, y los sistemas de  
bajo costo que son desarrollados en  
siguientes como  
primordiales (Mora Ochoa et al.,  
010; Organización Mundial de la  
Salud, 2003):  
aspectos  
ocasiones  
como  
parte de  
proyectos  
2
experimentos  
o
personales. En el mercado global se  
pueden encontrar varios tipos de  
•
Reducir la exposición en horas  
dispositivos  
permiten  
comerciales  
obtener  
que  
centrales del día.  
valores  
•
•
Utilizar prendas de protección.  
Utilizar cremas de protección  
solar adecuadas con un factor de  
protección (FPS) 15+  
ambientales sobre la intensidad de  
los rayos ultravioletas UV-B y/o UV-  
A. y  
características varían entre los  
fabricantes. Se muestra  
Sus  
componentes  
•
•
Utilizar sombreros y/o gafas que  
brinden la protección adecuada.  
Evitar las fuentes de bronceado  
artificial.  
a
continuación una tabla comparativa  
de varios de los principales  
productos existentes en el mercado  
comercial:  
En base a lo anterior se hace  
necesario que la población pueda  
disponer de este tipo de información  
de la forma más ágil posible y acorde  
al lugar en que se necesite para  
empezar a hacer conciencia en cada  
individuo sobre los riesgos de la  
sobreexposición a la radiación solar  
y poder también tomar las medidas  
Tabla 2. Algunos de los Productos  
comerciales existentes para medición UV.  
Rango de  
operación  
280 - 315  
nm  
Salida de  
datos  
Precio  
estimado  
$400  
Modelo Fabricante  
UVS-B-  
T
Kipp &  
Zonen  
Analógica +  
conversor  
externo  
0
UVB  
MS-  
EKO  
280 – 315nm  
Analógica +  
conversor  
--  
2
12W  
Fuente: Autores.  
77  
Verduga-Urdánigo Fabricio et al., (2020)  
Por otro lado, se pueden encontrar  
también soluciones experimentales  
que han intentado emular las  
características principales de los  
También se merece especial  
atención el hecho muy particular de  
que se demuestra poco interés en la  
vinculación de este tipo de  
dispositivos hacia el Internet.  
sistemas  
de  
medición  
UV  
a
profesionales. Se muestran  
Si bien muchos de los trabajos  
experimentales analizados utilizan  
componentes que son relativamente  
sencillos de conectar al Internet, se  
hace muy poca mención sobre  
aquello en dichos documentos. Y es  
que, como se mencionó en líneas  
anteriores, los autores de los  
trabajos analizados han dedicado  
especial atención en brindar la  
mayor exactitud posible en cuanto a  
sus mediciones, pero en cambio han  
relegado a segundo plano el hecho  
de la exportación automática de esos  
datos hacia el Internet para su  
posterior sometimiento a juicio,  
continuación algunos de estos  
desarrollos.  
Tabla 3. Trabajos experimentales sobre  
Sistemas de medición UV.  
Componentes Rango de Salida de  
Referencia  
principales  
Fotodiodo PIN  
OP910W  
operación  
00 –  
datos  
6
No  
(Chacon  
1
100nm documentado Cardona, Cely, &  
Guerrero, 2008)  
Arduino UNO  
Sensor SVT-UV-A  
Amplificador  
OPA2350UA  
Sensor  
2
50 – 360  
Ethernet (Pérez Tiscareño,  
2014)  
nm  
(Romero Gómez  
& Moreno  
200 – 370  
USB  
fotodiodo  
UVD30A  
nm  
Ethernet  
Roballo, 2016)  
Amplificador  
AD620 Arduino  
Nano  
Fuente: Autores.  
Al observar la documentación  
existente de ejemplos como los  
citados en las tablas 2 y 3, se puede  
notar que el desarrollo de este tipo  
de hardware a nivel comercial y  
experimental se centra en brindar  
mayor exactitud y confiabilidad en  
las medidas que se obtienen de los  
análisis  
o
interpretación  
y
divulgación.  
Debido a lo anterior se hace  
necesario realizar las experiencias  
pertinentes que permitan establecer  
la justificación necesaria para el  
sensores,  
pero  
carecen  
de  
desarrollo  
profesional  
para medir  
de  
la  
información adecuada referente al  
cómo tratar los datos obtenidos, su  
exportación hacia un medio de  
almacenamiento y/o difusión para  
tareas investigativas o informativas.  
herramientas  
incidencia directa de los rayos  
ultravioleta sobre la superficie  
terrestre utilizando componentes  
confiables y de bajo costo, y  
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Construcción de un sistema de bajo costo para la medición de rayos ultravioleta basado en internet de las cosas  
vinculadas hacia el Internet para la  
publicación e interpretación de los  
resultados obtenidos; todo esto  
mediante la creación de un prototipo  
funcional que utilice sensores de  
medición de radiación UV junto con  
el Internet para exportar los datos.  
Estos resultados obtenidos serán  
procesados para brindar información  
adecuada para la salud y cuidado de  
la piel de acuerdo con las  
mediciones obtenidas y según las  
recomendaciones de la OMS.  
datos, servicio Web y aplicación. En  
los siguientes párrafos se detallan  
las características principales tanto  
de los componentes de hardware  
como de software seleccionados en  
la elaboración del presente modelo  
tecnológico.  
2.1. Componentes principales de  
Hardware  
Figura 1. Esquema de hardware del  
proyecto realizado.  
2. Metodología.  
Para que el presente trabajo pueda  
llevarse a cabo sin dejar de lado la  
consecución final de los objetivos  
planteados  
al  
inicio  
de  
su  
elaboración, se decidió utilizar  
componentes tanto de hardware  
como de software que beneficien el  
alcance de las metas mencionadas,  
Fuente: Arduino Uno.  
2
.2. Sensor de luz ultravioleta  
Dentro del mercado tecnológico  
existen distintos tipos de sensores  
de luz ultravioleta de relativa  
facilidad de implementación. Se  
resume a continuación aquellos que  
prestan mejores facilidades de  
adaptación con el hardware Arduino,  
que es el microcontrolador utilizado  
en el proyecto, y también aquellos  
que son relativamente más sencillos  
justificándose  
elecciones  
en  
parte las  
distintos  
de  
los  
componentes empleados.  
De forma general, entre la tecnología  
y arquitectura empleada destacan  
los principales componentes: sensor  
de rayos ultravioleta, sensores de luz  
tipo LDR, placas Arduino UNO, placa  
Raspberry Pi, servidor Web, Base de  
79  
Verduga-Urdánigo Fabricio et al., (2020)  
de conseguir en el mercado  
nacional:  
base a la escala de la OMS  
(Organización Mundial de la Salud,  
2
003, p. 6). Los valores UV  
intermedios son reportados como  
números decimales con una  
Tabla 3. Características de sensores  
comerciales de Radiación UV para Arduino.  
Tipo de  
salida  
Valores  
de salida  
Longitud de  
onda  
Sensor  
expresión de uno a dos decimales.  
Esta relación lineal permite que el  
VEML6070  
Steps  
0% -  
320mn – 410nm  
100%  
ML-8511  
Voltios (V) 0V – 3.5V 280nm – 365nm  
sensor  
pueda  
ser  
por  
sin  
operado  
un  
GUVA-S12SD Milivoltios  
mv)  
0mV –  
240nm – 370mn  
directamente  
(
1200mV  
microcontrolador  
mayores  
Fuente: Autores.  
complicaciones ni componentes  
adicionales para manipular la señal  
recibida.  
El sensor de rayos ultravioleta  
ML8511 es un sensor que tiene una  
salida de voltaje de 0V a 3.5V, posee  
además un amplificador interno que  
lo hace relativamente más sencillo  
de operar frente a otros de su tipo  
puesto que no requiere un conversor  
o amplificador externo para poder  
interpretar los datos. Dispone  
además de un rango de operación de  
longitud de onda que abarca todo el  
espectro UV-B que es la luz  
ultravioleta dañina y parte del  
Figura 2. Relación entre salida de Voltaje e  
Intensidad UV del sensor ML8511.  
Fuente: (LAPIS Semiconductor, 2013).  
espectro  
UV-A  
(LAPIS  
Figura 3. Rango de operación de longitud  
Semiconductor, 2013).  
de onda del Sensor UV ML8511.  
Su salida de voltaje operacional está  
linealmente relacionada con la  
intensidad UV en mW/cm2.Esto  
significa que a un voltaje de 0V le  
corresponde un índice UV 0 y a un  
voltaje de 3.0V le corresponde un  
índice UV de 15 que es valor máximo  
que el sensor puede reportar en  
Fuente: (LAPIS Semiconductor, 2013).  
80  
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Para el presente proyecto se elige el  
sensor ML8511 frente a otros debido  
a su sencillez de implementación,  
disponibilidad y relativa facilidad de  
conversión del voltaje recibido a  
valores del Índice UV de la OMS.  
2.4. Arduino  
Las placas de hardware Arduino son  
plataformas electrónicas diseñadas  
y pensadas para un uso fácil tanto  
del hardware como de software. Los  
tableros electrónicos Arduino son  
capaces de leer entradas de distintos  
2.3. Fotorresistencias y motores  
dispositivos  
electrónicos  
como:  
El presente proyecto incorpora un  
sistema diseñado específicamente  
para él que consiste en un “Sistema  
de seguimiento solar” que reúne  
cuatro (4) sensores de luz tipo LDR  
sensores de humedad, calor, etc.,  
pulsaciones de botones, y con esto  
ejecutar una determinada acción  
como: encender/apagar un led,  
enviar un mensaje a otro dispositivo,  
etc. Para el presente proyecto se  
eligieron dos placas Arduino UNO  
(o  
también  
llamados  
fotorresistencias)  
convenientemente  
distribuidos  
rodeando  
el  
debido  
a
que su poder de  
sensor UV para que permitan que en  
todo momento el sensor ultravioleta  
esté direccionado hacia el sol,  
haciéndolo girar hacia él a través de  
dos motores adjuntos. Esto es una  
parte importante del proyecto puesto  
que una de las limitantes de los  
sensores UV comerciales es su muy  
bajo rango de captación de luz solar  
procesamiento (Flash Memory 32KB  
y Clock Speed 16MHz) y cantidad de  
entradas analógicas y digitales (6  
entradas  
analógicas  
y
6
entradas/salidas digitales) (Arduino  
AG, 2018) resultaron ser suficientes  
para aquello que se pretendía  
desarrollar.  
(
LAPIS Semiconductor, 2013) y por  
tal motivo estos sensores deben  
estar siempre direccionados  
2.5. Raspberry Pi  
Existen varios tipos de circuitos o  
placas electrónicas que pueden  
utilizarse como dispositivos de base  
para proyectos basados en Internet  
correctamente hacia el disco solar  
para que puedan obtener lecturas  
acertadas.  
de  
las  
Cosas.  
Entre  
las  
características de éstos se puede  
81  
Verduga-Urdánigo Fabricio et al., (2020)  
mencionar aspectos como: Sistema  
La placa Raspberry PI en el presente  
proyecto cumple la función de ser el  
centro principal de procesamiento y  
comunicación. Debido a las ventajas  
que brinda esta placa electrónica al  
comportarse como un computador,  
se la elije para trabajar a la par de las  
placas Arduino y sirviéndoles a éstas  
como el receptor de la comunicación  
y el encargado de exportar los datos  
hacia el Internet. El Sistema  
Operativo que se instala sobre dicha  
placa es Raspbian debido a que es  
una versión de Debian, Sistema  
Operativo GNU/Linux, muy completa  
pero adaptada para la arquitectura  
de los dispositivos Raspberry PI, lo  
cual permite que se obtenga el  
Operativo,  
memoria  
puertos  
RAM,  
de  
procesador,  
comunicación, flexibilidad en cuanto  
a lenguajes de programación, etc.  
De acuerdo con las comparaciones  
realizadas por Maksimović, et al.  
(Maksimović, Vujović, Davidović, &  
Perišić, 2014) las placas Raspberry  
PI poseen especificaciones técnicas  
que las convierten en una buena  
opción para servir de puente de  
comunicación entre distintos tipos de  
componentes y periféricos. Los  
dispositivos Raspberry PI son placas  
de circuitos de poco tamaño y con  
características de memoria  
y
procesamiento tal que permiten  
ejecutar un Sistema Operativo y  
hacer que dichos componentes se  
máximo  
provecho  
de  
estos  
(Harrington,2015).  
comporten  
como  
Estos  
un  
mini  
De entre los distintos modelos de  
placas Raspberry PI se elige el  
modelo B+ debido a que posee  
incorporado un puerto Ethernet y  
cuatro puertos USB que son  
suficientes para la comunicación  
entre los distintos dispositivos que se  
requieren para el proyecto.  
computador.  
dispositivos  
vienen con un único chip que  
contiene la memoria, unidad central  
de procesamiento y chip gráfico. Las  
placas Raspberry PI usan chips ARM  
similares a los usados en varios  
smartphones y tablets del mercado,  
pero con la diferencia de que los  
usados en el Raspberry PI son un  
2.6. Alimentación de energía  
A través de la conexión USB la placa  
Raspberry Pi alimenta de energía a  
los microcontroladores Arduino y  
estos a su vez proveen energía a los  
poco  
más  
lentos  
pero  
lo  
suficientemente rápidos para el  
trabajo que requieren (Raspberry PI,  
2015).  
82  
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distintos motores, sensores, pantalla  
LCD demás componentes  
existen en el mercado comercial.  
Estos dispositivos poseen  
y
adjuntos. El dispositivo Raspberry Pi  
se alimenta de energía eléctrica  
mediante su propio adaptador de  
corriente que transforma la corriente  
alterna recibida (110V en la región  
local) y la transforma en 5V (V:  
Voltios) y 2.5A (A: Amperios) de  
capacidades de energía variadas  
según las necesidades y pueden  
rondar los 30000mAh, lo cual resulta  
ser suficiente para alimentar de  
energía al sistema entero por uno a  
dos días dependiendo la carga de  
trabajo que tengan.  
corriente  
continua.  
En  
esa  
Para el presente proyecto, la energía  
de alimentación de los dispositivos  
transformación de corriente, el  
dispositivo empleado (Raspberry Pi  
modelo B+) varía su consumo  
energético según las tareas y cargas  
de trabajo que deba realizar. Así  
dicho consumo varía desde los  
vinculados  
fue  
obtenida  
directamente de las tomas eléctricas  
cercanas a los lugares de pruebas,  
sin embargo, el diseño y la  
naturaleza de los componentes  
empleados brindan la posibilidad de  
obtener autonomía energética por un  
360mA hasta los 480mA (mA:  
miliamperios) en funcionamiento  
completo.  
período  
de  
tiempo  
considerablemente suficiente para  
realizar pruebas y mediciones sin  
tener que recargar o cambiar las  
baterías utilizadas.  
Por otro lado, el microcontrolador  
Arduino UNO tiene una alimentación  
típica de energía de 5V y un  
consumo energético que ronda los  
200mAh (mAh: miliamperios hora)  
2.7. Conexión de datos  
para un proyecto de relativa poca  
carga como los realizados en el  
presente trabajo.  
El envío de los datos capturados por  
el sensor desde la placa Arduino  
hacia el Raspberry Pi se efectúa  
mediante una conexión Serial USB  
entre ambos dispositivos. La  
En caso de requerirse dotar de  
autonomía energética al proyecto  
entero resulta suficiente proveer de  
bancos de baterías de buena  
capacidad de los muchos que  
conexión  
Raspberry Pi se realiza utilizando  
componentes de hardware  
a
Internet desde el  
83  
Verduga-Urdánigo Fabricio et al., (2020)  
compatibles  
Operativos basados en Linux,  
principalmente aquellos que  
con  
Sistemas  
2.9. Sensor UV y Arduino  
El desarrollo de la programación en  
la placa Arduino consiste en ajustar  
los niveles de medida del sensor  
para obtener los voltajes del sensor  
y convertirlos a valores de irradiancia  
en mW/cm2 y a valores UV (índice  
incorporan en su arquitectura de  
hardware chipset RealTek.  
Estos dispositivos wifi son sencillos y  
económicos de conseguir en el  
mercado tecnológico local. Estos  
UV  
según  
la  
OMS).  
Esta  
utilizan  
comunicación inalámbrica el IEEE  
02.11b/g/n lo cual significa una  
comunicación wifi en la banda de los  
como  
estándar  
de  
programación  
recibe  
lecturas  
constantes del sensor UV y realiza  
los cálculos conversiones  
adecuadas para mostrar el valor de  
8
y
2
.4GHz con velocidades de hasta  
00 Mbps de velocidad de conexión  
irradiancia  
y
el  
de  
índice UV  
lecturas  
3
promediado  
8
inalámbrica en base al estándar  
IEEE 802.11ny con una velocidad de  
transmisión real que ronda los  
consecutivas cada 1 segundo.  
La programación o código fuente de  
la placa Arduino y su sensor UV está  
realizada en Lenguaje C y permite la  
comunicación desde el Arduino  
hacia el sensor UV y desde el  
Arduino hacia Raspberry Pi.  
150Mbps lo cual resulta más que  
suficiente para el envío y recepción  
de información desde el dispositivo  
Raspberry Pi hacia el servicio web  
del servidor de Internet.  
2
.10. Raspberry Pi como puente  
de comunicación entre  
Arduino y el Internet  
2
.8. Componentes de Software  
Figura 3. Componentes de software.  
La programación en el dispositivo  
Raspberry está destinada  
principalmente a administrar la  
comunicación tanto hacia el  
dispositivo Arduino como hacia el  
Internet y básicamente se enfoca en  
los siguientes puntos:  
Fuente: Autores.  
84  
Revista Científica Multidisciplinaria Arbitrada YACHASUN. Volumen 4, Número 6 (Edición especial) ISSN: 2697-3456  
Construcción de un sistema de bajo costo para la medición de rayos ultravioleta basado en internet de las cosas  
•
Comunicación Raspberry Pi –  
Arduino: Obtiene los valores del  
sensor UV por medio de la  
comunicación serial entre ambos  
dispositivos. Está desarrollado  
en Python y permite leer datos  
UV proporcionados por el  
Arduino en uno de puertos de  
comunicación del Raspberry Pi.  
Comunicación Raspberry Pi –  
Internet: Esta comunicación  
está realizada en el lenguaje de  
programación Shell Script de  
Debido a la naturaleza de la  
información  
importancia  
procesada  
de su  
y
la  
adecuada  
divulgación, se utiliza un servidor  
central basado en servicios en la  
nube. Éste almacena los datos  
recopilados desde el dispositivo  
Raspberry Pi en una instancia de  
una base de datos para crear  
registros de medidas históricos,  
publica servicio web para poder  
consultar información del sensor o  
ingresar nuevos datos de lecturas. El  
servidor en la nube está destinado  
para almacenar y/o mostrar la  
siguiente información:  
•
Linux.  
Esto  
significa  
que  
mediante un script desde línea  
de comandos se envían las  
peticiones al método Post del  
Web Service del Servidor HTTP  
de la aplicación.  
• Identificación de dispositivo (ID,  
nombre)  
• Ubicación (Localidad, dirección)  
•
Valores del sensor (índice UV,  
hora, fecha)  
Los datos que se envían desde el  
Raspberry PI hacia el Web Service  
de Internet son los siguientes:  
•
Tipo de sensor (UV, ambiente,  
temperatura, polución, etc.)  
Recomendaciones  
•
Identificación del dispositivo (ID,  
nombre)  
•
•
Histórico por horas, días,  
semanas, etc.  
•
•
Ubicación (localidad, dirección)  
Valores del sensor (índice UV,  
hora, fecha) Campo Índice UV  
puede variar en función del tipo  
de sensor  
El Servicio Web contenido en el  
servidor  
de  
Internet  
en NodeJS  
está  
y
desarrollado  
proporciona los métodos básicos de  
GET y POST para que sean  
•
Tipo de sensor (UV, ambiente,  
temperatura, polución, etc.)  
85  
Verduga-Urdánigo Fabricio et al., (2020)  
accesibles desde el dispositivo  
sensor creado. En el diseño no se  
contempla el método DELETE de  
forma pública debido a que los  
sensores no están en capacidad de  
auto corregirse si existiese una  
anomalía en el envío de datos.  
servían como punto de referencia  
para establecer el nivel de veracidad  
del sistema de medición UV  
desarrollado.  
Las medidas de prueba realizadas  
con el dispositivo experimental  
fueron obtenidas durante un lapso de  
doce horas en la ciudad de  
Guayaquil en las primeras semanas  
del mes de agosto del año 2017 y  
teniendo en cuenta siempre que se  
cumplan las siguientes condiciones  
para la toma de las muestras:  
3. Resultados y discusión.  
Debido a que en el Ecuador, al  
momento de realizar las pruebas  
respectivas, solamente se contaba  
con información de la incidencia de  
los rayos ultravioleta en las dos  
ciudades principales del país que  
son Quito y Guayaquil, los datos  
tomados como referencia para el  
• A la intemperie.  
•
Sin ningún tipo de protección o  
cubierta plástica o de cristal para  
el sensor UV.  
presente  
trabajo  
fueron  
proporcionados por el sitio Web de la  
Agencia Espacial Civil Ecuatoriana  
•
•
En presencia de un cielo claro,  
despejado y sin nubes.  
(www.exa.ec),la  
cual  
es  
una  
En un espacio con visibilidad  
directa a, por lo menos, una  
parte del recorrido solar.  
institución sin fines de lucro  
encargada, entre otras actividades,  
de informar a la ciudadanía sobre la  
incidencia de los rayos ultravioleta  
en el Ecuador tomando como  
referencia la ciudad de Guayaquil ya  
que es allí donde alojan sus oficinas  
y red de monitoreo ambiental. Al  
momento de obtener los valores UV  
esta Agencia disponía de sistemas  
El sitio web de la Agencia Espacial  
Civil Ecuatoriana en su momento no  
ofrecía las condiciones necesarias  
para  
realizar  
las  
adecuadas  
consultas o descargas de registros  
históricos de las lecturas tomadas  
por sus dispositivos. La página web  
que muestra los datos de sus  
de  
medición  
de  
muy  
altas  
sensores  
(http://guayaquil.exa.ec)  
prestaciones, lo cual garantizaba un  
ínfimo error en sus mediciones y  
era una página web con contenido  
86  
Revista Científica Multidisciplinaria Arbitrada YACHASUN. Volumen 4, Número 6 (Edición especial) ISSN: 2697-3456  
Construcción de un sistema de bajo costo para la medición de rayos ultravioleta basado en internet de las cosas  
estático  
que  
se  
actualizaba  
desde la Agencia Espacial Civil  
Ecuatoriana y el modelo tecnológico  
desarrollado durante un lapso de dos  
horas (desde las 10:00AM hasta la  
12:00PM, desde las 12:00PM hasta  
la 14:00PMy desde las 14:00PM  
hasta la 16:00PM) con un intervalo  
entre cada medición de 5 minutos.  
automáticamente cada 5 minutos  
para reescribir los valores de sus  
sensores. En base a lo anterior se  
desarrolló un script en Bash Linux  
para que obtenga los valores del sitio  
web cada 5 minutos y los almacene  
en un archivo plano en una ubicación  
accesible para su posterior consulta  
y comparación.  
Figura 5. Comparación de lecturas UV (II)  
Los datos obtenidos a partir de las  
fuentes principales (Página Web del  
Sitio de la Agencia Espacial Civil  
Ecuatoriana http://guayaquil.exa.ec  
y modelo experimental realizado)  
Fuente: Agencia Espacial Civil Ecuatoriana.  
Figura 6. Comparación de lecturas UV (I)  
fueron  
organizados,  
en el  
para su  
presente  
publicación  
documento, en base a los horarios  
de toma de la muestra.  
Debido a que la incidencia del sol es  
mayor a partir de las horas centrales  
del día, las muestras recolectadas  
(tanto de la Agencia Espacial Civil  
Ecuatoriana como del experimento  
realizado) fueron sesgadas durante  
un rango de tiempo que va desde las  
Fuente: Agencia Espacial Civil Ecuatoriana.  
Figura 7. Comparación de lecturas UV (III)  
10:00AM hasta las 16:00PMcon un  
intervalo de 5 minutos entre cada  
medida.  
En las siguientes figuras se ilustra la  
comparación de los datos obtenidos  
Fuente: Agencia Espacial Civil Ecuatoriana.  
87  
Verduga-Urdánigo Fabricio et al., (2020)  
Se muestran a continuación una  
comparativa en un día de cielo  
parcialmente nublado y durante un  
corto lapso.  
Las lecturas de los datos obtenidos  
reflejan cierto comportamiento  
parecido con otros trabajos en los  
que también se emplearon  
equipamiento de hardware de bajo  
costo (Pérez Tiscareño, 2014;  
Romero Gómez & Moreno Roballo,  
Figura 8. Comparación de lecturas UV  
anómalas  
2016) con lo cual se contrasta  
también la veracidad de la  
información que el sensor (y su  
adecuado montaje) proporcionan.  
Tal  
especificaciones técnicas del sensor  
UV empleado (LAPIS  
como  
refleja  
en  
las  
Fuente: Agencia Espacial Civil Ecuatoriana.  
Semiconductor, 2013) este tipo de  
sensores demuestran tener la  
ventaja de que al poseer un  
amplificador interno pasan a ser  
relativamente fáciles de utilizar en  
los proyectos de hardware y su  
programación al interior de la placa  
microcontroladora (Arduino en el  
caso del presente proyecto) se  
3
.1. Costos del proyecto  
A modo de referencia, se muestra a  
continuación un breve y sencillo  
resumen de los costos del hardware  
utilizado en el desarrollo del presente  
proyecto:  
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Raspberry Pi B+ = $50  
Arduino UNO(x2) = $30  
Motores (x2) = $20  
vuelve  
también  
sencilla  
de  
implementar.  
Sensor UV ML8511 = $20  
Sensores LDR (x4) = $10  
Panel LCD = $10  
Los datos recopilados demuestran  
también que este tipo de sensores  
son y  
susceptibles a las interferencias en  
el disco solar ocasionadas  
bastante  
sensibles  
Clock RTC = $5  
Antena wifi = $20  
Acoples y extras = $20  
principalmente por la presencia de  
nubes a su alrededor. El prototipo  
desarrollado si bien capta lecturas  
bastante aceptables al medir la  
Costo total del hardware del proyecto  
$185.  
=
88  
Revista Científica Multidisciplinaria Arbitrada YACHASUN. Volumen 4, Número 6 (Edición especial) ISSN: 2697-3456  
Construcción de un sistema de bajo costo para la medición de rayos ultravioleta basado en internet de las cosas  
incidencia directa del sol, en  
presencia de nubes u obstáculos de  
visón hacia el sol las lecturas se  
vuelven inexactas e incluso nulas  
mientras dura la presencia del  
obstáculo.  
profesionales requieren intervención  
física o adquirir módulos adicionales  
para esto, o incluso no lo incorporan  
en algunos modelos (Kipp & Zonen,  
2017; Solar Light, 2013). Adicional al  
software del propio prototipo  
desarrollado, se brinda la opción de  
El sistema de seguimiento solar  
desarrollado  
para  
el  
mejor  
que  
los  
datos  
puedan  
ser  
funcionamiento en cuanto a la  
captación de los datos de incidencia  
del sol demostró ser eficiente para  
que el módulo que contiene el sensor  
UV se ubique constantemente en  
posición de visibilidad directa al sol.  
Sin embargo, en las pruebas  
consultados directamente en el sitio  
web del prototipo o bien desde el  
teléfono celular, situación que los  
dispositivos comerciales no la  
brindad o en todo caso no hacen  
publicación de aquello en sus  
especificaciones.  
desarrolladas  
existieron  
ciertas  
Conclusiones  
anomalías que provocaron que en  
ocasiones los motores y rotores (que  
deben girar hacia el sol) se muevan  
innecesariamente provocando que  
las lecturas en ese corto tiempo no  
sean adecuadas.  
El presente desarrollo tecnológico  
permite a sus usuarios el obtener los  
datos de la radiación ultravioleta  
UVB y UVA en cielos claros,  
despejados y sin nubes; y con  
valores muy cercanos a la realidad,  
además dicha información recabada  
En cuanto a las comparativas de la  
funcionalidad del componente de  
es  
también  
automáticamente  
software  
frente  
a
versiones  
exportada hacia el Internet mediante  
un Web Service para que pueda ser  
tratada y/o reproducida hacia otros  
destinos y pueda servir para lo que  
realmente se pretende: informar y  
prevenir a la ciudadanía en general  
de los riesgos que provoca la sobre  
comerciales se pueden resumir en  
las siguientes como las más  
importantes: el software desarrollado  
brinda la facilidad de exportar  
automáticamente  
los  
datos  
obtenidos hacia el Internet mientras  
que los dispositivos comerciales y  
89  
Verduga-Urdánigo Fabricio et al., (2020)  
exposición a los rayos ultravioleta  
dañinos.  
proyecto a nivel de software.  
Sirve de conexión principal entre  
el hardware y la base de datos,  
entre la base de datos y la  
aplicación web y entre la base de  
datos y la aplicación móvil.  
Como conclusiones del presente  
trabajo de investigación se plasman  
las siguientes:  
•
El piloto funcional de hardware  
desarrollado permite medir  
acertadamente las incidencias  
directas de los rayos ultravioleta  
captados mediante un sensor  
UV y mostrarlos valores y alertas  
que corresponden de acuerdo  
con las normas especificadas  
por la Organización Mundial de  
la Salud.  
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Revista  
•
El hardware empleado para  
medir la luz ultravioleta del sol es  
un sensor UV relativamente  
sencillo de adquirir y de bajo  
coste que demostró en las  
pruebas ser completamente  
funcional siempre y cuando la  
incidencia del sol sea directa al  
Radiobiología  
electrónica  
Radiación  
ultravioleta y cáncer de piel.  
Consejos preventivos  
Radiación ultravioleta y cáncer  
de piel. Consejos preventivos.  
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sensor  
edificaciones, nubosidad, etc.).  
La aplicación web para el piloto  
desarrollado demostró ser  
y
sin  
obstáculos  
(
•
•
funcional al cumplir con los  
requisitos principales para los  
que fue elaborada.  
Chacon Cardona, C. A., Cely, O. E.,  
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Guerrero, F. (2008). Diseño y  
construcción de un medidor de  
El Web Service de todo el  
sistema desarrollado demostró  
ser el eje principal de todo el  
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90  
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