PROTOTIPO DE MONITOREO Y
TRAZABILIDAD PARA LA CADENA DE FRÍO
EN VACUNAS
PROTOTYPE DEVICE FOR MONITORING AND
TRACEABILITY OF THE VACCINE COLD CHAIN
Paulina González Méndez
Universidad Politécnica de Chiapas – México
Damian Eduardo Guillen López
Universidad Politécnica de Chiapas – México
Ing. Alexander Arroyo Nuñéz
Universidad Politécnica de Chiapas – México
Ing. Christian Roberto Ibáñez Nangüelu
Universidad Politécnica de Chiapas – México
Ing. Maria de Lourdes Corzo Cuesta
Universidad Politécnica de Chiapas – México
Lic. Carlos Augusto Roberto Vázquez
Instituto Mexicano del Seguro Social U.M.F 13 - México
pág. 3643
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v8i2.10786
Prototipo de Monitoreo y Trazabilidad para la Cadena de Frío en Vacunas
Paulina González Méndez1
203350@ib.upchiapas.edu.mx
https://orcid.org/0009-0009-4236-7998
Universidad Politécnica de Chiapas
Chiapas, México
Damian Eduardo Guillen López
203346@ib.upchiapas.edu.mx
https://orcid.org/0009-0007-4525-5444
Universidad Politécnica de Chiapas
Chiapas, México
Ing. Alexander Arroyo Nuñéz
arroyo@ib.upchiapas.edu.mx
https://orcid.org/0009-0007-3926-0132
Universidad Politécnica de Chiapas
Chiapas, México
Ing. Christian Roberto Ibáñez Nangüelu
cribn@ib.upchiapas.edu.mx
https://orcid.org/0000-0002-8304-2892
Universidad Politécnica de Chiapas
Chiapas, México
Ing. Maria de Lourdes Corzo Cuesta
mcorzo@ib.upchiapas.edu.mx
https://orcid.org/0009-0005-2579-5289
Universidad Politécnica de Chiapas
Chiapas, México
Lic. Carlos Augusto Roberto Vázquez
robledovazquezcarlos@gmail.com
https://orcid.org/0009-0001-7225-3731
Instituto Mexicano del Seguro Social U.M.F 13
Chiapas, México
RESUMEN
"La cadena de frío es un conjunto de normas y procedimientos que aseguran el correcto almacenamiento
y distribución de vacunas a los servicios de salud desde el nivel nacional hasta el nivel local"
(Organización Panamericana de la Salud [OPS, 2021]). Esto representa un desafío logístico debido a la
sensibilidad que tienen los productos biológicos a cualquier desviación significativa de la temperatura,
lo que finalmente puede repercutir en su afectividad y en consecuencia crear Eventos adversos
Supuestamente Atribuibles a la Vacunación o Inmunización (ESAVI). Con el objetivo de preservar la
continuidad de la red de frío, se desarrolló un prototipo de Monitoreo y Trazabilidad para las vacunas,
que registra los parámetros de temperatura, humedad e intensidad de la luz y mediante un código de
colores ayuda al personal sanitario a identificar de forma rápida si existe una deficiencia dentro de los
rangos establecidos para su conservación.
Palabras clave: evento supuestamente atribuible a la vacunación o inmunización (esavi), cadena de frío,
pérdida de la cadena de frío, temperatura
1
Autor principal
Correspondencia: 203350@ib.upchiapas.edu.mx
pág. 3644
Prototype device for monitoring and traceability of the vaccine cold chain
ABSTRACT
"The cold chain is a set of standards and procedures that ensure the correct storage and distribution of
vaccines to health services from the national level to the local level" (Pan American Health Organization
[PAHO, 2021]). This represents a logistical challenge due to the sensitivity of biological products to any
significant temperature deviation, which can ultimately impact their affectivity and consequently create
Events Supposedly Attributable to Vaccination or Immunization (ESAVI). In order to preserve the
continuity of the cold network, a prototype of Monitoring and Traceability for vaccines was developed,
which records the parameters of temperature, humidity and light intensity and through a color code helps
health professionals to quickly identify if there is a deficiency within the established ranges for their
conservation.
Keywords: event supposedly attributable to vaccination or immunization (esavi), cold chain, loss of cold
chain, temperature
Artículo recibido 20 febrero 2023
Aceptado para publicación: 25 marzo 2023
pág. 3645
INTRODUCCIÓN
A partir de la información proporcionada por la Organización Panamericana de la Salud (OPS, 2021),
la cadena de frío se define como el “sistema logístico que comprende los recursos humanos, materiales
y procedimientos, necesarios para llevar a cabo el almacenamiento, conservación y transporte de las
vacunas en condiciones óptimas de temperatura, desde el lugar de fabricación, hasta el sitio de
vacunación de las personas”. Su objetivo es asegurar que las vacunas sean conservadas dentro de los
parámetros de temperatura establecidos.
La mayoría de vacunas deben almacenarse en condiciones de refrigeración de entre 2 y 8 °C (Manual
de vacunación México. 2021). Este rango de temperatura se considera crítico para preservar la actividad
biológica de los componentes de la vacuna, como proteínas, virus atenuados u otros ingredientes
biológicos. Sin embargo, las recomendaciones específicas de conservación y periodo de
almacenamiento pueden variar según la vacuna y su formulación exacta.
Las vacunas son productos biológicos termolábiles, es decir, que fuera de su entorno ideal pueden sufrir
diferentes alteraciones; en temperaturas superiores a las establecidas causan un deterioro acumulativo,
mientras que el deterioro causado por temperaturas inferiores a 0° c es irreversible (World Health
Organization. Temperature sensitivy of vaccines. 2006).
En consecuencia, es importante que los procesos de almacenamiento, refrigeración y distribución
tengan los más altos estándares de seguridad y calidad. No obstante, esto representa un verdadero desafío
logístico, dado que una falla dentro de sus operaciones básicas o eslabones, así como la disponibilidad
de insumos, equipo adecuado y personal de salud con capacitación específica sobre los procedimientos
y manejo en los diferentes niveles de la estructura operativa del Sector Salud, puede resultar en la
pérdida de la cadena de frío.
Las acciones de conservación se ligan a las actividades de almacenamiento, y para medir la calidad en
la conservación es necesario llevar un registro de los parámetros del entorno de almacenamiento de las
vacunas. Es por ello que se desarrolló un prototipo de dispositivo cuyo objetivo principal es proporcionar
una solución básica y efectiva para el monitoreo y la trazabilidad de la cadena de frío en vacunas,
permitiendo alertar a los usuarios mediante un código de colores sobre condiciones críticas de
temperatura y caducidad de las vacunas, garantizando que estas se almacenen adecuadamente.
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METODOLOGÍA
El presente trabajo fue diseñado bajo un enfoque cuantitativo, centrado en la recolección y análisis de
datos de las lecturas tomadas por el dispositivo. Se diseñó y construyó un prototipo para el Monitoreo y
Trazabilidad de la cadena de frío en vacunas, que registra las variables de temperatura, humedad e
intensidad de la luz. La metodología para el desarrollo del prototipo consta de cuatro etapas, las cuales
son descritas en el diagrama de bloques de la Figura 1.
Figura 1. Diagrama de etapas del prototipo
Fuente: elaboración propia
• Etapa 1: Recopilación de información relevante acerca de la cadena de frío en vacunas y sus
desafíos logísticos. La etapa inicial sienta las bases necesarias para comprender el contexto, adquirir los
componentes electrónicos esenciales y desarrollar la estructura del diagrama del circuito que será
implementado en las siguientes etapas del proyecto. Los sensores seleccionados para llevar a cabo la
monitorización son los siguientes:
○ DHT22: Detección de temperatura y humedad. Rango de medición de temperatura que abarca
desde -40°C hasta 80°C; humedad relativa, el sensor puede medir valores desde el 0% al 100%.
○ BH1750: Detección de luminosidad. Abarca un amplio rango de iluminación, desde unos pocos
luxes hasta decenas de miles de luxes; La comunicación con el sensor se logra mediante interfaces
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digitales, como I2C o protocolos similares.
• Etapa 2: Diseño de las conexiones del circuito electrónico y simulación del funcionamiento de
los componentes. Para el diagrama de conexión del circuito (Figura 2), se utilizó un microcontrolador
Esp32 para conexión vía Bluetooth con la aplicación móvil, un módulo RTC DS3231, un módulo I2c,
un módulo de tarjeta SD, una tarjeta SD para almacenamiento de datos, un interruptor fin de carrera, un
push botón para realizar la función de consulta, un sensor BH1750 para luminosidad y un sensor DHT22
para temperatura y humedad. Los efectores del sistema consisten en una pantalla LCD, dos leds verdes,
dos leds amarillos, dos leds rojos. La alimentación del prototipo se realizó con una fuente de voltaje de
5V y 2000 mAh. Una vez asegurada la correcta ejecución del circuito del dispositivo dentro del software
en las pruebas de simulación, se realiza el diseño y cotización de la placa PCB para las conexiones.
Figura 2. Diagrama de conexión del circuito
Fuente: elaboración propia
• Etapa 3: Esta etapa consiste en la construcción del circuito en físico y pruebas de funcionamiento
de los componentes y sensores para la posterior impresión del circuito en placa PCB.
1. Construcción y prueba del circuito en protoboard: Se realiza la conexión del hardware del
dispositivo en protoboard. Para accionar el prototipo se proporciona desde una aplicación móvil vía
Bluetooth la fecha de embalaje y caducidad de las vacunas. Las variables pueden ser visualizadas
mediante un código de colores con leds y una pantalla LCD durante un 10 segundos al presionar un
botón para realizar una consulta, después de ese tiempo ambos componentes se apagarán hasta que se
vuelva a hacer otra consulta. La información es almacenada en una tarjeta SD. Se utilizó un interruptor
fin de carrera como sello de garantía para detallar el número de veces que se abre el dispositivo, de
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forma que se pueda asegurar que las vacunas han sido manipuladas de manera controlada y lineal desde
su fabricación hasta la recepción por parte del personal hospitalario.
2. Creación de la aplicación móvil: Desarrollo de la aplicación móvil mediante AppInventor para
la conexión bluetooh del esp32 con el dispositivo. La aplicación móvil “Montra SetUp” (Figura 3)
cuenta con una pantalla de carga; un inicio de sesión donde la empresa puede acceder usando como
usuario el modelo y la contraseña como número de serie del equipo; y una pantalla donde se realiza la
conexión bluetooh del dispositivo, se configura la fecha de embalaje y caducidad del paquete de vacunas
para posteriormente enviarlas al dispostivo.
Figura 3. Montra SetUp. a) Pantalla de carga, b) pantalla de inicio de sesión y c) pantalla de
configuración del dispositivo.
Fuente: elaboración propia
3. Impresión y prueba del circuito en placa PCB: Impresión del circuito funcional en placa PCB
(Figura 4) para establecer conexiones sólidas que permitan realizar las pruebas de funcionamiento del
circuito.
a)
b)
c)
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Figura 4. Placa PCB del circuito con los componentes
Fuente: elaboración propia
4. Diseño e impresión 3D del dispositivo: Se diseña la carcasa exterior del dispositivo en el
software de modelado 3D Fusión 360, tomando en cuenta crear un espacio ventilado para el
almacenamiento de las vacunas y adaptar los componentes electronicos en la tapa del prototipo.
Se crearon 12 piezas principales (Figura 5): una base para la caja, una tapa superior que contiene el
circuito, una tapa inferior para sellar la tapa superior, un soporte para la placa PCB, el asa de la tapa y
dos seguros para cerrar la caja. Así mismo se crearon dos tornillos delanteros que sostienen los seguros,
dos tornillos posteriores para unir la tapa y el cuerpo, y dos tornillos para asegurar el asa de la caja.
Las dimensiones del prototipo son apreciadas en los planos de la Figura 6.
Figura 5. Diseño en Fusión 360 del prototipo
Fuente: elaboración propia
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Figura 6. Planos del prototipo
Fuente: elaboración propia
5. Instalación de la placa y los componentes en la carcasa: Se acomodan los componentes
electronicos y la placa en su respectiva posición dentro de la tapa, asegurando que tanto la pantalla Lcd
y los leds asi como el boton de consulta queden expuestos (Figura 7), de manera que los indicadores
puedan ser visualizados por el usuario a simple vista una vez que se realiza una consulta.
Figura 7. Prototipo de Dispositivo de Monitorización y Trazabilidad para la Cadena de Frío en Vacunas,
terminado
Fuente: Elaboración propia.
• Etapa 4: Creación de la interfaz gráfica y prueba de funcionamiento del prototipo terminado.
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1. Interfaz gráfica: Se desarrolló un software de usuario para ordenador, cuya interfaz gráfica
permite cargar los datos extraidos de la tarjeta SD, para procesar y analizar la información de los
parámetros registrados (Figura 8).
■ Generar informe: Para generar el informe se selecciona el botón “Cargar datos” para subir el
archivo de texto de la tarjeta SD (Figura 9), luego se presiona el botón “Generar informe” que permite
generar un pdf con los resultados, haciendo uso de la plantilla de la Figura 10.
Figura 8. Generador de Informes de la Cadena de Frío
Fuente: elaboración propia
Figura 9. Carga de datos a la interfaz gráfica
Fuente: elaboración propia
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Figura 10. Plantilla para generar el reporte
Fuente: elaboración propia
2. Pruebas de funcionamiento: Las pruebas de funcionamiento abarcaron desde la activación del
prototipo hasta la recopilación de datos durante su almacenamiento. Se buscó un enfoque en la precisión
y consistencia de la temperatura. Para lograrlo, se colocó el prototipo dentro de un ambiente refrigerado
junto con un termómetro higrómetro, en sesiones de 8, 24 y 72 horas respectivamente. Se tomarón un
total de diecisés muestras cada 10 minutos, el objetivo es comparar los datos registrados por el
dispositivo con las condiciones de almacenamiento proporcionadas por el dispositivo analógico de
control interno.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Se concluyó que el prototipo del dispositivo de Monitoreo y Trazabilidad para la Cadena de Frío en
Vacunas opera de manera efectiva en todas sus fases, desde la activación del dispositivo con la
aplicación móvil hasta la carga de información en la interfaz gráfica. El análisis generado por la interfaz,
mostró los siguientes resultados:
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La Figura 11 muestra la dispersión de datos en la recolección de variables
Figura 11. Informe de temperatura
Fuente: elaboración propia
La Figura 12 corresponde al estado de la tapa del dispositivo, indicando que fue abierta después de
haber introducido la carga.
Figura 12. Informe de apertura de la tapa
Fuente: elaboración propia
Las Figuras 13 y 14, exponen la variación de la humedad e intensidad del lux a través del tiempo,
resultando que los cambios de valores más significativos corresponden a cuando se realizaron
consultas.
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Figura 13. Humedad
Fuente: elaboración propia
Figura 14. Intensidad de la luz
Fuente: elaboración propia
Esta variación se cuantifica mediante el coeficiente de determinación, el cual oscila entre 0 y 1. Un valor
de 1 indica una correlación positiva, mientras que un valor de 0 indica una correlación negativa. En otras
palabras, cuanto más cercano esté el coeficiente a 1, mayor será la precisión de la correlación.
Para abordar esta problemática, se procedió a ajustar las mediciones del dispositivo calculando los
mínimos cuadrados de la temperatura, humedad e intensidad de la luz, como se muestra en la Figura 15.
Se calibró el dispositivo evaluando la incertidumbre tipo A de ambos parametros, lo que permitió
realizar un análisis estadístico de las lecturas obtenidas.
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Figura 15. Diagrama de caja para temperatura, humedad e intensidad de la luz
Fuente: Elaboración propia
Una vez realizado el ajuste se verificó nuevamente la variación entre los valores registrados por el
prototipo y el dispositivo de referencia. Las Gráficas 1 y 2, nos muestran el coeficiente de determinación
de los parámetros de temperatura y humedad después de la calibración del dispositivo.
Gráfica 1. Temperatura después de la calibración
Fuente: Elaboración propia.
Gráfica 2. Humedad después de la calibración
Fuente: Elaboración propia
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El resultado final indica que el prototipo del dispositivo de monitoreo y trazabilidad de la cadena de frío
cuenta con una incertidumbre tipo A de 0.1045. Esto quiere decir que el dispositivo es más preciso con
respecto a las mediciones de referencia del dispositivo de medición analógico, lo cual lo convierte en
un prototipo funcional que proporciona una solución integral para la gestión de datos críticos en la
cadena de frío de vacunas.
CONCLUSIONES
El prototipo de Dispositivo de Monitoreo y Trazabilidad de la cadena de Frío en Vacunas proporciona
una solución directa y eficaz a los problemas fundamentales en la logística de la red de frío al introducir
un registro en tiempo real de los parámetros de temperatura, humedad e intensidad de la luz. Esto
contribuye a un control más preciso del manejo de las vacunas en los diversos eslabones de la cadena
de frío, permitiendo identificar cualquier deficiencia en el proceso de almacenamiento, conservación y
transporte. El prototipo puede generar un informe que señala de manera específica el momento exacto
de una falla o cualquier desviación significativa que incida en la interrupción de esta. Este último aspecto
es especialmente importante para compañías farmacéuticas, organismos de salud y organizaciones que
participan en la distribución de la cadena de frío de las vacunas, ya que ayuda a determinar las
responsabilidades en caso de un Evento Supuestamente Atribuible a la Vacunación e Inmunización
(ESAVI).
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