DETERMINAR LA EVOLUCIÓN DE LA INGENIERÍA DE
SISTEMAS EN LA MEDICIÓN DE NIVELES DE CO2 EN
RELACIÓN CON LOS NIVELES DE DIÓXIDO DE
CARBONO EN ZONAS ESTRATÉGICAS DE LA CIUDAD
DE PASAJE EN LOS AÑOS 2023 – 2025
DETERMINE THE EVOLUTION OF SYSTEMS ENGINEERING IN
THE MEASUREMENT OF CO2 LEVELS IN RELATION TO CARBON
DIOXIDE LEVELS IN STRATEGIC AREAS OF THE CITY OF PASAJE
IN THE YEARS 2023 - 2025
Carlos Xavier Vega Oyola
Instituto Superior Tecnológico Ismael Pérez Pazmiño, Ecuador
Yasser César Alvarado Salinas
Instituto Superior Tecnológico Ismael Pérez Pazmiño, Ecuador
Fabián Alberto Gallardo Gonzaga
Instituto Superior Tecnológico Ismael Pérez Pazmiño, Ecuador
Jimmy Bladimir Bersoza Valarezo
Instituto Superior Tecnológico Ismael Pérez Pazmiño, Ecuador
pág. 2330
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v8i4.12477
Determinar la Evolución de la Ingeniería de Sistemas en la Medición de
Niveles de Co2 en Relación con los Niveles de Dióxido de Carbono en Zonas
Estratégicas de la ciudad de Pasaje en los años 2023 – 2025
Carlos Xavier Vega Oyola 1
carlos.vega@instipp.edu.ec
https://orcid.org/0000-0001-7327-8239
Instituto Superior Tecnológico
Ismael Pérez Pazmiño
Ecuador
Yasser César Alvarado Salinas
yasser.alvarado@instipp.edu.ec
https://orcid.org/0009-0009-1945-8576
Instituto Superior Tecnológico
Ismael Pérez Pazmiño
Ecuador
Fabián Alberto Gallardo Gonzaga
fabian.gallardog@instipp.edu.ec
https://orcid.org/0000-0003-4068-5414
Instituto Superior Tecnológico
Ismael Pérez Pazmiño
Ecuador
Jimmy Bladimir Bersoza Valarezo
jimmy.bersoza@instipp.edu.ec
https://orcid.org/0000-0003-3825-1748
Instituto Superior Tecnológico
Ismael Pérez Pazmiño
Ecuador
RESUMEN
La ingeniería de sistemas, específicamente la ingeniería del software, dentro de sus procesos de
desarrollo de software ha permitido que se desarrollen sistemas automatizados que permitan lograr
cumplir varios objetivos siendo desde los más simples, hasta lo más complejo. Por ello el presente
estudio muestra evidencia como el desarrollo de software en conjunto con la ingeniería del software se
encuentran presentes desde hace muchos años atrás, siendo utilizados para procesar información desde
la captura de datos de niveles de CO2 con hardware o componentes electrónicos, hasta su comunicación
con el software, procesamiento y difusión de resultados en las diferentes distribuciones de software.
Aplicando métodos como históricos-lógicos, análisis-síntesis, y técnicas como búsqueda exhaustiva,
lectura comprensiva, análisis y síntesis para compilar la información d mayor relevancia para el objetivo
de la presente investigación, que es determinar la evaluación de la ingeniería de sistemas en la medición
de niveles de CO2. Obteniendo como resultados tecnologías comunes en hardware y software que son
acordes a las tendencias que en sus tiempos fueron apareciendo y adaptándose a las necesidades, como
lo es la medición de niveles de CO2.
Palabras clave: medición CO2, arduino, software medición, python, automatización
1
Autor principal.
Correspondencia: carlos.vega@instipp.edu.ec
pág. 2331
Determine the Evolution of Systems Engineering in the Measurement of
Co2 Levels in Relation to Carbon Dioxide Levels in Strategic Areas of the
City of Pasaje in the Years 2023 - 2025
ABSTRACT
Systems engineering, specifically software engineering, within its software development processes has
allowed the development of automated systems that allow to achieve various objectives from the
simplest to the most complex. Therefore, this study shows evidence of how software development in
combination with software engineering have been present for many years, being used to process
information from the data capture of CO2 levels with hardware or electronic components, to its
communication with the software, processing and dissemination of results in different software
distributions. Applying methods such as historical-logical, analysis-synthesis, and techniques such as
exhaustive search, comprehensive reading, analysis and synthesis to compile the most relevant
information for the purpose of this research, which is to determine the evaluation of systems engineering
in the measurement of CO2 levels. Obtaining as results common technologies in hardware and software
that are according to the tendencies that in their times were appearing and adapting to the necessities,
as it is the measurement of CO2 levels.
Keywords: CO2 measurement, arduino, software measurement, python, automatization
Artículo recibido 10 julio 2024
Aceptado para publicación: 14 agosto 2024
pág. 2332
INTRODUCCIÓN
La ingeniería de sistemas, específicamente la especialidad de la ingeniería del software, durante el
transcurso de los años en conjunto con la ciencia, las investigaciones propias o en sociedades han
buscado estrategias universales, del cual la ingeniería de sistemas se ha empeñado en desarrollar
sistemas exitosos, integrando disciplinas y especialidades, obteniendo procesos de desarrollos
estructurados (Tarazona et al., 2011).
Desde los años 1950 sale a luz varios lenguajes como el lenguaje de máquina y el lenguaje ensamblador,
donde posteriormente fueron utilizados durante los años y evolucionando el desarrollo de software,
encajando como primera, segunda, tercera y cuarta era hasta la actualidad, del cual el desarrollo de
software también se ha adaptado a las necesidades identificadas, no solamente con procesos intangibles,
sino tomando datos desde el exterior (Bournissen, 1999a).
Continuando con los años, van apareciendo los lenguajes de programación de alto nivel, definición del
ciclo de vida de un software, herramientas de estimación de software, los tipos de prueba de
funcionamiento del software, configuraciones, estándares, calidad, herramientas CASE para asistir en
el desarrollo de software (Bournissen, 1999b).
Se suma a ello las metodologías de desarrollo de software, en donde su evolución inicia con prácticas
de desarrollo, transitando desde los modelos de procesos, modelos de ciclos de vida, a modelos de
ingeniería del software como parte de la ingeniería de sistemas (Guayta et al., 2014).
En la ONU conferencia de las partes denominada COP 28, presentada entre noviembre y diciembre del
2023, demuestran importantes y preocupantes cifras del calentamiento global, donde parte de ello, es
causado por el dióxido de carbono (Erick Burgueño Salas, 2024).
Las automatizaciones de procesos desde el principio de los tiempos y con ello la evolución de la
ingeniería el software deño de la ingeniería de sistemas ayuda en la solución de casi cualquier
problemática de diferente índole, por lo que a continuación se realiza una retrospectiva de como ha
evolucionado la ingeniería de sistemas, específicamente el desarrollo de software en las mediciones de
niveles de Co2.
Según menciona Couchoud M. en 2004 en Hawaii se estableció la estación de MaunaLoa, donde se
aplica el Programa de Vigilancia Atmosférica Global de la Organización Meteorológica Mundial, donde
pág. 2333
implementa un NDIR, que es un analizador de absorción de la radiación infrarroja, del cual consiste en
un fuente infrarroja en un extremo y un detector infrarrojo en el otro, separados por una cámara donde
se produce el gas. Esto desde 1958 por Charles Keeling, se da inicio a la monitorización de este gas,
empleando elementos precisos y costosos, como sensores, aparatos electrónicos que procesen los
valores detectados de este gas. Desde ese mismo año ya hay una evidencia de automatización de
procesos de medición de niveles de Co2 con la intención de monitorizar su compartimiento, generación,
valorización y posterior aplicación de acciones correctivas.
En 2009 se realiza una implementación de un prototipo de monitoreo remoto de contaminación
ambiental utilizando tecnología GMS, donde se involucra componentes electrónicos, sensores de
monóxido de carbono y dióxido de carbono, además de tecnología GSM donde la comunicación de
mensajes es vía SMS del GSM y como software se evidencia el desarrollo del mismo con el lenguaje
de programación .net de Windows, logrando aprovechar el sistema operativo enviando información y
procesando datos para su futura presentación (Estrada Jiménez & Reinoso Chisaguano, 2009).
En el año 2012 se combinan los elementos físicos con el software con una tecnología ZIGBEE, con
sensores unificándolos con placas electrónicas y elementos electrónicos se desarrolla un módulo con
una pantalla LCD, para la presentación de información de manera consolidada sobre los valores
recogidos, se puede notar en esta investigación que utiliza un lenguaje de programación BASIC, y el
software resultante denominada LabView, aunque no establece si ha aplicado una metodología de
desarrollo de software, pero se cumple el propósito de la investigación (Guagchingha Moreno &
Guamaní Mena Eduardo Marcelo, 2012). En este estudio se puede observar cómo trabajan
colaborativamente los componentes electromecánicos con el software desarrollado, pero una desventaja
es tener la mano humana realizando el proceso de extracción de un micro SD que contiene los datos
obtenidos por los sensores y los mismos, deben ser cargados en el software para obtener los resultados,
no está automatizado del todo.
El estudio de Laurie Butgereit y Alicia Nickless menciona una automatización en tiempo real utilizando
módulos de Picarro como lo es el espectroscopio Ring Down modelo g2301, que incluye sensores como
Co2, velocidad del viento, Co y demás, posteriormente conectado con un software desarrollado en Java
EE basado en Beachcomber, que mediante comunicaciones vía POP3 email, y acceso HTTP permite
pág. 2334
publicar información sobre los datos recogidos (Butgereit & Nickless, 2013). En esta investigación
solamente se encuentra toma valores en un rango de tiempo y los publica vía twitter y por email.
En otra investigación en 2015, se desarrolla una red sensorial inalámbrica (WSN) para la medición de
Co2, también se desarrolla un software con el programa Visual Basic 2008 donde lleva funciones
importantes en la lectura de la información (Andrade Gutierrez). La información presentada únicamente
muestra los valores de los sensores, donde no hay una estimación correspondiente sobre los valores
recogidos. La fortaleza de esta investigación se basa en la comunicación inalámbrica que posee el
módulo, a medianas y largas distancia funciona muy bien, cuya comunicación se mantienen y se recogen
la información.
El estudio interesante sobre el monitoreo se da en el 2016, donde se listas sistemas que permiten obtener
y analizar los niveles de Co2, demostrando eficiencia y eficacia al momento de realizarlo, por ello el
autor se basa en ciertos aspectos y características que replica en el desarrollo de su propio sistema de
información de monitoreo de Co2, este software se encuentra desarrollado con la tecnología de Java
EE, tecnología de gestión de bases de datos como lo es el ORM Hibernate, comunicando el modelo
relación de la base de datos con el modelo orientado a objetos de la aplicación, conllevando en la
aplicación de un patrón de diseño de modelo vista controlador, donde en Java es mucho más específico
y controlado este tipo de desarrollo (Marybel et al., 2016). En sus resultados se pueden observar
representación de datos a interpretar no solamente para una persona entendida del área, sino también
relacionar valores y estimación para que cualquier que los vea, pueda interpretar si el nivel de Co2 se
encuentran en valores normales o con valores elevados.
La ingeniería del sistema y del software en específico se mantiene latente en los diferentes estudios que
se encuentran publicados en las diferentes fuentes de información, así mismo se encuentra un estudio
que también combina elementos electrónicos de la marca Arduino, que son especializados en la venta
de dispositivos electrónicos para cualquier tipo de actividad referenciada con la domótica y controles
con sensores garantizando fiabilidad en la captura de datos, además implementa un software de
escritorio desarrollado con el lenguaje de programación Java realizada con el IDE Netbeans, donde los
valores recogidos y procesados son mostrados en tiempo real. Entre los principales resultados que se
muestran en las gráficas se encuentran el ruido representado en una gráfica con parámetros como el
pág. 2335
tiempo y los decibeles (dB), también presenta los niveles de CO2 mostrando gráficas parametrizada en
valores de tiempo y partes por millón (ppm), visualizando a detalle dichos valores (Bravo Granda et al.,
2017).
En el estudio denominado Analizador automático atmosférico de CO2, aplica los conceptos de la IoT o
en español internet de las cosas, involucrando diferentes elementos hardware como placas, módulos,
nodos, cuya comunicación entre estos elementos involucra diferentes protocolos y comunicaciones en
diferentes puertos o interfaces, en donde se observa a la ingeniería del software, propio de la ingeniería
de sistemas, es actuar es en el desarrollo de la aplicación móvil desarrollada para el sistema operativo
Android. En la mima existen gráficos estadísticos de los valores capturados, procesados y remitidos
(Ashmil et al., 2018).
Aun analizando la información encontrada en las diferentes fuentes de información, se encuentra otro
estudio de medición de CO2, aplicada en Perú en el año 2019 donde demuestra el armado de un
prototipo o módulo de medición de CO2 utilizando componente Arduino como lo es el Arduino Nano,
en conjunto con diferentes sensores que se conectan a éste. Posteriormente desarrolla el software, el
mismo que se encuentra desarrollado por utilizando el lenguaje de programación Python, del cual es de
código abierto, del cual posee muchas librerías para procesar la información y presentar mediante
gráficos estadísticos para un mejor entendimiento e información a presentar y publicar (Mendoza
Montoya & Chilo, 2019).
En el año 2021, se presenta un estudio en donde se pone en marcha componentes electrónicos para
obtener los datos capturados de los niveles de Co2, enfocándolo en tecnología IoT o internet de las
cosas, donde se especifican elementos hardware o componentes electrónicos ya realizados y
comercializados como la marca Dioxcare PDF, y el software desarrollado capaz de trabajar en conjunto
con estos equipos electrónicos, implementando tecnología actual como el lenguaje de programación
Javascript y frameworks como Node Js, Express, React (Ochoa Aguilar & Lanza Gutiérrez, 2021).
El hardware o componentes electrónicos de la marca Arduino han sido uno de los que mayormente han
utilizados en la captación de valores externos a través de sensores y tratamiento de esa información por
placas propios de la marca, es así que en este estudio de Josepth Izquierdo-Obando, et. al., utiliza estos
componentes Arduino sus sensores, en adicional a ello, el software resultante para el tratamiento de la
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información, procesamiento y publicación en sentido de fácil interpretación lo ha realizado con la
tecnología .Net de Microsoft con una base de datos como SQL-Server, quedando demostrado que se
utiliza un ambiente de desarrollo de Microsoft, ya que son componentes del software bajo un solo stack
de programación (Izquierdo-Obando et al., 2023). Al desarrollarlo con tecnología de Microsoft, se
asume que también el servidor de aplicaciones web debe estar acorde a su tecnología, donde el IIS de
Microsoft también forma parte de este estudio.
En la ingeniería de sistema, específicamente en el desarrollo del software, un estudio ha dado a conocer
como un lenguaje de programación consume una mayor cantidad de energía eléctrica al estar en
funcionamiento, donde evidencia mediante una herramienta como Joulmeter analizar el consumo de
energía eléctrica con el procesamiento de datos. En este estudio como resultados menciona que el
lenguaje de programación que se utilice en una portátil consume mucho menos energía eléctrica que
uno que se ejecute en una computadora de escritorio, además el lenguaje de programación, donde se
comparan C#, Java y C++, donde el lenguaje de programación que consume mayor energía indica que
es C++, mientras que el menor es C#, por lo que Java tiene un consumo intermedio de consumo de
energía eléctrica (Jain et al., 2020).
METODOLOGÍA
En el presente estudio se ha realizado una investigación fundamental, cualitativa, explicativa, no
experimental, histórica, estudio situación específica, debido que específicamente se han realizado, en
términos generales, análisis de documentación acerca del estado de la ingeniería de sistemas, aplicando
búsqueda exhaustiva, lectura comprensiva, análisis y síntesis, correspondientemente de la ingeniería del
software y su evolución histórica sobre el proceso de automatización para la estimación de niveles de
CO2.
Los materiales utilizados para en la presente investigación fueron conexión a internet, una computadora
portátil, accesos a las bases de datos científicas y fuentes de información para su consulta y obtención
de información.
Básicamente se aplicaron los métodos teóricos de la investigación científica, esto debido que se ha
realizado análisis documental, donde se detalla:
pág. 2337
Método histórico – lógico: esto para comprender desde los inicios de los tiempos como el desarrollo de
software se encuentra relacionado con la comunicación con los elementos hardware o componentes
electrónicos.
Método análisis y síntesis: aplicada a la lectura de la documentación revisada descomponiendo en
múltiples partes para posteriormente unificar la información obtenida.
Método inductivo – deductivo: este método sirvió para comprender información de lo general a lo
particular y viceversa, contenido teórico importante que se encuentra en las fuentes de información
obtenidos.
1) Acceder a las bases de datos científicas existentes, como por ejemplo Google Scholar, Redib, Doaj,
Dedalyc, Scielo, IEEE, y demás.
2) En la sección de búsqueda, se ubica información como palabras clave de la investigación para
obtener resultados con mayor precisión, aplicando búsqueda exhaustiva.
3) Se realizó lectura comprensiva a los resultados de búsquedas de sus resúmenes para comparar sus
contenidos, y así relacionar si es de utilidad para la investigación.
Aquellos que, si se ajustan a l investigación, se procede con un análisis y síntesis exhaustivas para
determinar aspectos y contenidos importantes que se utilizarán para la investigación
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Como resultados se han encontrado que, desde 1950, la ingeniería en sistemas, específicamente la
ingeniera del software se involucra con elementos electrónicos para su comunicación y conocimientos.
Empezando con lenguajes de programación de la época y posteriormente avanzando los años, utilizando
lenguajes de programación que van apareciendo según los años que van pasando, en cuanto cada uno
ofrece ciertos ventajas unas frentes a las otras.
Ante ello, a continuación, en la tabla I, se muestran las tecnologías mayormente utilizada en hardware
(o componentes electrónicos) como software (en su desarrollo) utilizados en el ámbito de mediciones
de niveles de dióxido de carbono (CO2).
pág. 2338
Tabla 1. Comparativas de estudios y tecnologías hardware y software utilizados
Estudio
Hardware
Software
Diseño e implementación de un
prototipo de monitoreo remoto de
contaminación ambiental utilizando
tecnología GSM
Tecnología GSM de mensajes
- sensores MQ
.Net
Diseño e implementación de un sistema
de medición electrónico de gases
contaminantes y contaminación
acústica en dos lugares de la ciudad de
Latacunga utilizando un sistema de
transmisión basado en tecnología
ZIGBEE
ZIGBEE y
Sensores MQ-7 y MQ-811
Visual Basic
Capturing, calculating, and
disseminating real-time CO2 emissions
and CO2 flux measurements via twitter
in a smart city
Picarro espectrocopio Rign
Down modelo g2301
Java EE
Una red sensorial inalámbrica (WSN)
para la medición del nivel de CO2 en la
ciudad de Ambato
ZIGBEE y
Sensores MQ-7 y MQ-811
Visual Basic
Sistemas de información de emisiones
de CO2
Arduino placas y sensores
Java EE - Hibernate.
Designing a wireless sensor network
for vehicular traffic and CO2 pollution
monitoring in an urban area.
-
Java SE - Netbeans
Automatic Atmospheric CO2 Analyzer
Arduino placas y sensores
Android
RealTime Wireless Monitoring System
of CO2 and CH4 in Juliaca-Perú
Arduino placas y sensores
Python
Desarrollo de un sistema de
monitorización conectado para la
medición del nivel de CO2 en espacios
cerrados
Componentes Dioxcare
Javascript - Express, Node,
React
Como se puede observar en la tabla 1, se puede inferir que, en la mayoría de estudios e investigaciones
realizadas, y que se encuentran disponibles en las fuentes de información confiables como tesis de
pág. 2339
grados y artículos académicos-científicos, demuestran que la elección de hardware o componentes
electrónicos, dominan la marca Arduino, demostrando confiabilidad en sus productos para la obtención
de valores con base en las conexiones y comunicaciones de sus sensores y placas donde se interconectan
estos elementos, conformando un módulo o un prototipo.
Con ello, lo acompaña el software con una variedad de lenguajes de programación y de sus framework,
se puede observar que Java EE, Java SE y Python son los que mayormente se utilizan para el
procesamiento de datos, su almacenaje, parametrización y posterior difusión de la información en las
diferentes formas de distribución de software, siendo escritorio, web o móvil, especificando la
utilización y comunicación con puertos e interfaces para la comunicación con el hardware.
CONCLUSIONES
Según los resultados obtenidos de la presente investigación, se puede mencionar que el desarrollo de
software y sus elementos que los contienen, han sido desarrollado con la tecnología que se ajusta a las
necesidades que se quieren satisfaces.
Siguiendo en tiempo los lenguajes de programación que fueron apareciendo, hay correspondencia con
los utilizados en los estudios e investigaciones de los diferentes autores que han difundido sus resultados
al momento de utilizarlos, donde adicional a ello, se corresponde con la mantenibilidad de dichos
lenguajes al momento de desarrollar software para la finalidad de comunicarse con el hardware que
recoge los valores de sensores como tal. Es así como ha ido evolucionando la ingeniería de sistemas,
donde los lenguajes de programación existentes, tienen las características de ser compilados o
interpretados para su ejecución, donde el más antiguo es Visual Basic o .NET, los intermedios como
JavaScript Android, y los más recientes como Python y Javascript.
En concordancia con la afirmación del párrafo anterior, se ha podido evidenciar que efectivamente
existe una evolución de la ingeniería des sistemas al desarrollar software, y que, en todos los estudios
revisados y citados en este trabajo de investigación, han tenido resultados positivos y que sus objetivos
fueron alcanzados sin inconvenientes.
Por lo que, como conclusión final, la ingeniería de sistemas por más que evolucione en lenguajes de
programación y en la ingeniería del software, siempre esas nuevas tecnologías y tendencias se ajustarán
y solventarán la mayoría de necesidades, por no decir todas, siendo desde un software transaccional
pág. 2340
sencillo, o los complejos como las conexiones con dispositivos hardware, donde intervienen
componentes electromecánicos.
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