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Propuesta de arquitectura en nube de un sistema IoT para ventilación inteligente en las aulas de la Universidad de Cundinamarca sede Fusagasugá
(2025-07-17) Sabogal Romero, Giovanny Andres; Diaz Arias, Laura Daniela; Patiño Carrillo, Alejandro
El presente trabajo desarrolla una propuesta de arquitectura en la nube para un sistema de Internet de las Cosas (IoT), cuyo objetivo es ofrecer un servicio de ventilación inteligente basado en un caso de uso enfocado en la recolección, almacenamiento, análisis y procesamiento de datos. Este servicio depende de tres variables ambientales que evalúan la calidad del aire y el confort térmico en espacios cerrados: temperatura, humedad y concentración de dióxido de carbono (CO₂). Como prueba de concepto, se selecciona la sala de docentes del programa de Ingeniería Electrónica en la Universidad de Cundinamarca, sede Fusagasugá. Se realiza una caracterización de la ventilación usando software de modelamiento computacional de fluidos (CFD). Posteriormente, se instala un sistema IoT compuesto por una Raspberry Pi 4 modelo B y dos sensores encargados de medir las variables mencionadas. La arquitectura se diseña utilizando servicios en la nube de Amazon Web Services (AWS), como Amazon IoT Core, para la recepción y enrutamiento de los datos, y Amazon S3 para su almacenamiento en formato JSON o CSV. Además, se implementa el modelado CFD en Ansys Fluent (versión estudiantil) para observar el flujo del aire y la distribución térmica en el aula, en función de las aperturas de ventilación. Finalmente, los datos obtenidos se analizan para evaluar las condiciones ambientales y visualizarlos mediante métricas clave, apoyando decisiones sobre la mejora de la ventilación en entornos educativos. This work presents a proposal for a cloud-based architecture for an Internet of Things (IoT) system, aimed at providing an intelligent ventilation service based on a use case focused on the collection, storage, analysis, and processing of data. This service relies on three environmental variables that assess air quality and thermal comfort in enclosed spaces: temperature, humidity, and carbon dioxide (CO₂) concentration. As a proof of concept, the faculty lounge of the Electronic Engineering program at the University of Cundinamarca, Fusagasugá campus, was selected. A characterization of the ventilation is carried out using computational fluid dynamics (CFD) modeling software. Subsequently, an IoT system is installed, consisting of a Raspberry Pi 4 Model B and two sensors responsible for measuring the mentioned variables. The architecture is designed using Amazon Web Services (AWS) cloud services, such as Amazon IoT Core for data reception and routing, and Amazon S3 for storage in JSON or CSV format. Additionally, CFD modeling is implemented in Ansys Fluent (student version) to observe airflow and thermal distribution in the room based on ventilation openings. Finally, the collected data is analyzed to evaluate environmental conditions and visualized through key metrics, supporting decision-making for improving ventilation in educational environments.