Desarrollo de aplicación para el monitoreo de variables energéticas en compresores de sistemas de aire comprimido

Abstract

Este trabajo de grado presenta el desarrollo de una solución tecnológica de bajo costo para el monitoreo de variables energéticas en sistemas de aire comprimido, con aplicación en una microempresa del sector MIPYME en Antioquia, Colombia. La investigación surge de la necesidad de mejorar la eficiencia energética en empresas que, por sus limitaciones económicas y técnicas, enfrentan barreras para implementar sistemas de gestión energética convencionales. La solución propuesta consistió en el diseño e implementación de un sistema de adquisición de datos basado en sensores IoT, una base de datos MySQL y una interfaz de visualización desarrollada en Power BI. Se utilizó como caso de estudio un compresor rotativo de tornillo Ingersoll Rand UP6-10TAS-125 de 10 HP, instalado en una empresa que emplea herramientas neumáticas en sus procesos productivos. Se midieron variables eléctricas, térmicas y de presión mediante sensores PZEM-004T, HK1100C y DS18B20, integrados con un microcontrolador ESP32 programado en Arduino IDE. El sistema permitió la captura continua de datos en tiempo real, los cuales fueron almacenados en una base de datos MySQL, de forma estructurada y visualizados mediante paneles interactivos. Estos tableros incluyeron gráficos de tendencia, tarjetas de valores actuales y alertas visuales para facilitar la interpretación de la información. Los resultados demostraron que es posible implementar una solución de monitoreo energético de bajo costo, confiable y alineada con los principios de la Industria 4.0. El sistema, basado en un ESP32 y sensores IoT, permitió el seguimiento en tiempo real durante las mediciones, validando su capacidad para registrar y visualizar datos del proceso de compresión de aire, y mostrando su potencial de replicabilidad en empresas con recursos limitados.

This undergraduate thesis presents the development of a low-cost technological solution for monitoring energy variables in compressed air systems, applied to a micro-enterprise within the MSME sector in Antioquia, Colombia. The research stems from the need to improve energy efficiency in companies that, due to their economic and technical limitations, face barriers to implementing conventional energy management systems. The proposed solution consisted of the design and implementation of a data acquisition system based on IoT sensors, a MySQL database, and a visualization interface developed in Power BI. A case study was conducted using an Ingersoll Rand UP6-10TAS-125, 10 HP rotary screw compressor, installed in a company that uses pneumatic tools in its production processes. Electrical, thermal, and pressure variables were measured using PZEM-004T, HK1100C, and DS18B20 sensors, integrated with an ESP32 microcontroller programmed in the Arduino IDE. The system enabled the continuous capture of real-time data, which was stored in a structured manner in a MySQL database and visualized through interactive dashboards. These dashboards included trend graphs, current value cards, and visual alerts to facilitate the interpretation of the information. The results demonstrated that it is feasible to implement a low-cost, reliable energy monitoring solution aligned with the principles of Industry 4.0. The system, based on an ESP32 and IoT sensors, allowed for real-time tracking during measurements, validating its ability to record and visualize data from the air compression process, and showing its potential for replication in companies with limited resources.