Solución domótica para automatizar el hogar

FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE
SISTEMAS
SOLUCIÓN DOMÓTICA PARA LA AUTOMATIZACION DE
SERVICIOS DEL HOGAR BASADO EN LA PLATAFORMA
ARDUINO
TESIS PARA OBTENER EL TITULO PROFESIONAL DE
INGENIERO DE SISTEMAS
AUTOR:
TAPIA CRUZ WILLIAN MANUEL
ASESOR:
Ing. DIAZ AMAYA LOURDES ROXANA
LÍNEA DE INVESTIGACIÓN:
REDES Y COMUNICACIONES
TRUJILLO-PERÚ
2015

II
PÁGINA DEL JURADO
El presidente y los miembros de Jurado Evaluador designado por la Escuela de
Ingeniería de Sistemas.
APRUEBAN
La tesis denominada:
“SOLUCIÓN DOMÓTICA PARA LA AUTOMATIZACION DE
SERVICIOS DEL HOGAR BASADO EN LA PLATAFORMA
ARDUINO”
Presentado por:
___________________________________
Tapia Cruz Willian Manuel
JURADO EVALUADOR:
___________________________________
Ing. Villanueva Sánchez Grover Eduardo
PRESIDENTE DEL JURADO
__________________________________
Ing. Madrid Rentería José Luis
SECRETARIO
___________________________________
Ing. Díaz Amaya Lourdes Roxana
VOCAL

III
DEDICATORIA
A DIOS
Por regalarme el deseo de vivir, por estar
conmigo en cada momento de mi vida, por
ser mi fuente de sabiduría.
A MIS PADRES
Quienes con su amor, comprensión,
confianza, fuerza y valores, hicieron de mí un
hombre con propósito, objetivos y metas.
Razón suficiente que hizo posible la
culminación de esta carrera profesional.
A MI ESPOSA E HIJO
Fátima y mi pequeño Eduardo desde que
nació Solo me llenan de orgullo, ellos que
con su ejemplo lograron enseñarme que no
debo rendirme, sino luchar por alcanzar lo
que deseo.

IV
AGRADECIMIENTO
A la Universidad Cesar Vallejo, por cobijarnos en sus aulas y ofrecernos todas las facilidades
para la realización de nuestro proyecto.
A todos los docentes del X ciclo de la Escuela de Ingeniería de Sistemas de la Universidad
Cesar Vallejo de la ciudad de Trujillo por sus consejos, experiencia y conocimientos
brindados.
A la Escuela Académica Profesional de Ingeniería de Sistemas de la Universidad Cesar Vallejo
por brindarnos su atención, ayuda incondicional, amabilidad y comprensión en todo
momento del desarrollo de nuestro proyecto.
A la Ing. Díaz Amaya Lourdes Roxana, por su asesoría y dirección en el presente proyecto de
investigación.
A nuestros Amigos, que con sus actitudes nos demostraron que todo lo que se desea se
puede lograr con voluntad y optimismo.
Así mismo, expresar mi agradecimiento a todas aquellas personas que directo o
indirectamente contribuyeron en este proyecto.

V
DECLARATORIA DE AUTENTICIDAD
Yo Willian Manuel Tapia Cruz con DNI Nº 40292651, a efecto de cumplir con las
disposiciones vigentes consideradas en el Reglamento de Grados y Títulos de la
Universidad César Vallejo, Facultad de Ingeniería, Escuela de Ingeniería de Sistemas,
declaro bajo juramento que toda la documentación que acompaño es veraz y auténtica.
Así mismo, declaro también bajo juramento que todos los datos e información que se
presenta en la presente tesis son auténticos y veraces.
En tal sentido asumo la responsabilidad que corresponda ante cualquier falsedad,
ocultamiento u omisión tanto de los documentos como de información aportada por lo cual
me someto a lo dispuesto en las normas académicas de la Universidad César Vallejo.

VI
PRESENTACIÓN
SEÑORES MIEMBROS DEL JURADO:
En cumpliendo del Reglamento de Grados y Títulos de la Universidad César Vallejo,
presento ante ustedes la Tesis titulada:
“SOLUCIÓN DOMÓTICA PARA LA AUTOMATIZACION DE SERVICIOS DEL HOGAR
BASADO EN LA PLATAFORMA ARDUINO”
La misma que someto a vuestra consideración y espero que cumpla con los requisitos de
aprobación para obtener el título Profesional de Ingeniero de Sistemas.
Trujillo, Febrero 2015.

VII
INDI.CE
PÁGINA DEL JURADO .............................................................................................................. II
DEDICATORIA......................................................................................................................... III
AGRADECIMIENTO.................................................................................................................IV
DECLARATORIA DE AUTENTICIDAD.........................................................................................V
PRESENTACIÓN......................................................................................................................VI
INDICE DE FIGURAS................................................................................................................. X
INDICE DE TABLAS................................................................................................................. XII
RESUMEN ..........................................................................................................................XIV
ABSTRACT .............................................................................................................................XV
I. INTRODUCCION............................................................................................................. 1
1.1. Problema....................................................................................................................... 6
1.2. Objetivos. ...................................................................................................................... 6
1.2.1. Objetivo general.......................................................................................................... 6
1.2.2. Objetivos Específicos................................................................................................... 7
II. MARCO METODOLOGICO.............................................................................................. 7
2.1. Hipótesis........................................................................................................................ 7
2.2. Operacionalización de Variables................................................................................... 9
2.3. Variables...................................................................................................................... 12
2.3.1. Variable Dependiente. .............................................................................................. 12
2.3.2. Variable Independiente............................................................................................. 12
2.4. Metodología................................................................................................................ 12
2.4.1. Metodología estructurada. ....................................................................................... 12
2.4.2. Metodología para el desarrollo de sistemas en tiempo real. ................................... 12
2.4.3. Metodología de Diseño de Hardware....................................................................... 13
2.5. Tipos de Estudio. ......................................................................................................... 13

VIII
2.5.1. Tipo de estudio.......................................................................................................... 13
2.6. Diseño de Investigación. ............................................................................................. 13
2.7. Población, Muestra y Muestreo.................................................................................. 14
2.7.1. Población................................................................................................................... 14
2.7.2. Muestra..................................................................................................................... 14
2.7.3. Unidad de Análisis..................................................................................................... 15
2.7.4. Criterios de Selección................................................................................................ 15
2.8. Técnicas e Instrumentos de recolección de datos ...................................................... 16
2.9. Método de Análisis de Datos ...................................................................................... 17
III. RESULTADOS. .............................................................................................................. 21
3.1. Variables Independientes............................................................................................ 21
3.1.1. Complejidad. ............................................................................................................. 21
3.1.2. Escalabilidad.............................................................................................................. 23
3.2. Variables Dependientes .............................................................................................. 24
3.2.1. Indicador 1: Tiempo promedio de encendido y apagado de las luces en un hogar. 24
3.2.2. Indicador 2: Tiempo promedio de encendido y apagado del sistema de temperatura
en un hogar. ........................................................................................................................ 28
3.2.3. Indicador 3: Costos de energía eléctrica................................................................... 34
3.3. Indicadores Cualitativos.............................................................................................. 35
3.3.1. Indicador 1: Nivel de satisfacción de los Miembros de un hogar ............................. 35
IV. DISCUSION................................................................................................................... 41
V. CONCLUSIONES. .......................................................................................................... 45
VI. RECOMENDACIONES................................................................................................... 46
VII. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS. .................................................................................. 47
ANEXOS................................................................................................................................. 50
Anexo 01. Realidad Problemática. .......................................................................................... 50

IX
Anexo 02. Marco Teórico ........................................................................................................ 51
Cuadro de metodologías de desarrollo............................................................................... 51
Anexos 03. Viabilidad Económica........................................................................................... 61
Anexo 04. Metodología de Desarrollo ................................................................................... 70
Anexo 04-1 Especificación de Requerimientos del Proyecto.............................................. 70
Anexo 04-2 Requerimientos Funcionales:.......................................................................... 71
Anexo 04-3 Requerimientos no funcionales....................................................................... 71
Anexo 04-4 Descripción del proceso de diseño. ................................................................. 72
Anexo 04-5 Análisis Estructural........................................................................................... 73
Anexo 04-6 Hardware Electrónico ...................................................................................... 74
Anexo 04-7 Plan de pruebas ............................................................................................... 85
Anexo 04-7-1 Calibración y ajustes de dispositivos. ........................................................... 85
Anexo 04-7-2 Puesta a punto y en funcionamiento de los sistemas y calibración:............ 86
Anexo 05. Cartas y solicitudes................................................................................................. 92
Anexo 06. Encuestas de Contrastación................................................................................... 94
Anexo 06-1 Evaluación de validez de las encuestas............................................................ 95
Anexo 06-2 Tabla Tstudent ................................................................................................. 97

X
INDICE DE FIGURAS
Figura 1 Memoria de instrucciones para Arduino................................................................ 41
Figura 2 resultados del Tiempo promedio de encendido y apagado de las luces en un hogar
.............................................................................................................................................. 42
Figura 3 resultados del Tiempo promedio de encendido y apagado del sistema de
temperatura en un hogar .................................................................................................... 43
Figura 4 Porcentaje de ahorro económico en gasto de energía........................................... 43
Figura 5 Resultados del Nivel de satisfacción de los Miembros de un hogar....................... 44
Figura 6 Prioridad de automatización en un hogar ............................................................. 50
Figura 7: Sistema Domótico................................................................................................. 51
Figura 8 Arquitectura Centralizada....................................................................................... 52
Figura 9: Arquitectura Descentralizada ................................................................................ 52
Figura 10: Arquitectura Distribuida ...................................................................................... 53
Figura 11: Sistema Electrónico.............................................................................................. 54
Figura 12: Arduino como Servidor Web ............................................................................... 56
Figura 13: Arduino Básico..................................................................................................... 57
Figura 14 Passive Infra Red................................................................................................... 57
Figura 15 Diagrama de un ultrasonido ................................................................................. 59
Figura 16 Recibo de luz......................................................................................................... 69
Figura 17 Sistema Domótico diagrama general.................................................................... 70
Figura 18 IDE Arduino ejemplo básico.................................................................................. 75
Figura 19 IDE Processing....................................................................................................... 76
Figura 20 Arduino Mega ....................................................................................................... 77
Figura 21 Circuito simulado en Proteus................................................................................ 78
Figura 22 archivo *.hex generado........................................................................................ 78
Figura 23 Simulación Cargar Archivo .Hex............................................................................ 79
Figura 24 Simulación Proteus Final....................................................................................... 79

XI
Figura 25 Estructura interna de un Microcontrolador ......................................................... 80
Figura 26 Simulación de bienvenida..................................................................................... 82
Figura 27 Sistema de Control de la temperatura apagado................................................... 83
Figura 28 Sistema de Control de la temperatura encendido............................................... 83
Figura 29 Diagrama de flujo del sistema de automatización en un hogar ........................... 87
Figura 30 Casos de uso Sistema Domótico........................................................................... 88
Figura 31 Casos de uso Sistema Domótico mediante red interna o internet....................... 88
Figura 32 Evidencias de desarrollo ....................................................................................... 89
Figura 33 Simulación sistema completo............................................................................... 88
Figura 34 Diagrama de Despliegue ....................................................................................... 89

XII
INDICE DE TABLAS
Tabla 1 Definición conceptual ................................................................................................ 9
Tabla 2 Definición operacional ............................................................................................. 10
Tabla 3 Tabla de población................................................................................................... 14
Tabla 4 Técnicas e Instrumentos de recolección de datos................................................... 16
Tabla 5 Comparación de Arduino ......................................................................................... 23
Tabla 6 Contrastación encendido y apagado de las luces .................................................... 26
Tabla 7 Energía Mensual (Pre Test) ...................................................................................... 34
Tabla 8 Energía Mensual (Post Test)..................................................................................... 34
Tabla 9 Tabla de valoración de la encuesta liker.................................................................. 35
Tabla 10 Encuesta realizada antes de implementacion (PreTest)........................................ 36
Tabla 11 Encuesta realizada después de la implementación (Post Test) ............................. 36
Tabla 12 Contrastación de Resultados de la encuesta ......................................................... 37
Tabla 13 Memoria de instrucciones Arduino........................................................................ 41
Tabla 14 resultados del Tiempo de encendido y apagado de las luces en un hogar.......... 42
Tabla 15 resultados del Tiempo promedio de encendido y apagado del sistema de
temperatura en un hogar .................................................................................................... 42
Tabla 16 Porcentaje de ahorro económico en gasto de energía.......................................... 43
Tabla 17 Resultados del Nivel de satisfacción de los Miembros de un hogar...................... 44
Tabla 18 Recursos de Hardware ........................................................................................... 61
Tabla 19 Recursos de Software............................................................................................. 62
Tabla 20 Recursos Humanos................................................................................................. 62
Tabla 21 Costos de Materiales.............................................................................................. 63
Tabla 22 Costo de Energía Eléctrica...................................................................................... 63
Tabla 23 Costo de Depreciación ........................................................................................... 64
Tabla 24 Costos de mantenimiento...................................................................................... 64

XIII
Tabla 25 Flujo de Caja........................................................................................................... 65
Tabla 26 Requerimientos Funcionales.................................................................................. 71
Tabla 27 Requerimientos no funcionales ............................................................................. 71
Tabla 28 Fase del Proceso..................................................................................................... 72
Tabla 29 Análisis Estructural................................................................................................. 73
Tabla 30 Plan de pruebas...................................................................................................... 86
Tabla 31 Mejoras .................................................................................................................. 86
Tabla 32Encuesta dirigida a los miembros de un hogar....................................................... 94
Tabla 33 Confiabilidad de la encuesta (Pre Test) realizada a los miembros de un hogar. ... 95
Tabla 34 Confiabilidad de la encuesta (Post Test) realizada a los miembros de un hogar... 96

XIV
RESUMEN
El presente Proyecto titulado: “SOLUCIÓN DOMÓTICA PARA LA AUTOMATIZACION DE
SERVICIOS DEL HOGAR BASADO EN LA PLATAFORMA ARDUINO “, tiene como objetivo
mejorar la automatización de servicios de los miembros de un hogar a través del desarrollo
de un sistema Domótico basado en la plataforma Arduino. Este proyecto se realizó con la
finalidad de brindar una mejora en la calidad de vida de los miembros de un hogar brindando
confort y seguridad; la población de estudio fue un grupo de hogares de la ciudad de Trujillo
se tomó como unidad de medida 31 días para los cuales se midió el tiempo promedio de
realizar el de encendido y apagado dé las luces obteniendo un decremento del 55% , el
sistema de temperatura en un hogar obteniendo un decremento del 75% y el ahorro
económico en facturación de la energía eléctrica con un 43%, se aplicó encuestas a un grupo
de 30 personas para la recolección de datos para obtener el nivel de satisfacción dando un
resultado favorable. Se utilizarán los conocimientos teórico-prácticos sobre el proyecto, que
permitirán cumplir con los objetivos trazados en el desarrollo de este proyecto.
Palabras Clave: Arduino, Automatización, Domótica.

XV
ABSTRACT
This project entitled: " AUTOMATION SOLUTION FOR HOME AUTOMATION BASED SERVICES
PLATFORM ARDUINO ", aims to improve the automation of services household members
through the development of a Home Automation system based on the Arduino platform.
This project was conducted with the aim of providing an improved quality of life for
household members providing comfort and safety; the study population was a group of
households in the city of Trujillo was taken as a unit of measurement 31 days for which the
average time to perform on and off the lights give obtaining a decrease of 55% was
measured system temperature in a household earning a decrease of 75% and cost savings
in billing of electricity with 43% survey was applied to a group of 30 people for data
collection for the satisfaction level giving a favorable outcome. The theoretical and practical
knowledge about the project that will meet the objectives in the development of this project
will be used
Keywords: Arduino, Automation, Home Automation.

1
I. INTRODUCCION.
Conocer el funcionamiento de las cosas es algo que el hombre se ha planteado desde el
inicio de los tiempos; hoy en día nos enfrentamos a una realidad donde abundan la
automatización, la domótica, la interacción de las personas con las máquinas, la electrónica,
la mecánica y la programación.
El avance de la tecnología ha generado un gran impacto sobre el estilo de vida de las
personas, mejorando la calidad de vida e incluso comportándose como una extensión de
nuestro cuerpo. Este poder y avance de la tecnología se ve reflejada sobre las
comunicaciones entre personas y el mundo exterior. La tecnología en la actualidad nos
permite manejar cualquier tipo de objeto dentro de una Red de Datos ya no solo desde un
computador, sino a través de dispositivos móviles como teléfonos inteligente con la ayuda
de aplicaciones. Todo este avance tecnológico ha desarrollado técnicas para una eficiente
comunicación entre Hardware y Software, permitiéndole al ser Humano controlar su
entorno; por lo que se generó el concepto de Domótica, sistema capaz de automatizar un
hogar, la combinación de tecnologías de red con dispositivos inteligentes e interfaces ofrece
una enorme área de servicios para los consumidores a nivel mundial en este tipo de
tecnologías la computadora puede desaparecer de manera física o mental a los ojos de los
usuarios .
La elección del tema surgió a partir que el hogar puede considerarse el lugar físico más
importante para cualquier persona, en ella realizamos gran parte de la convivencia y la vida
familiar, siendo también un importante patrimonio económico; debido a esto se considera
de gran valor el que dentro de ella se tengan las mejores condiciones y calidad de vida
posible, así como también es muy importante la seguridad de esta, tanto en lo referente a
cuidar los bienes materiales como a la seguridad de los habitantes de la misma. El avance
de las nuevas tecnologías de la información que cada vez se ve está integrándose en el hogar
de forma paulatina. A medida que comenzaba la exploración se encontró con proyectos
básicos para el desarrollo de sistemas Domóticos utilizando diversas plataformas como
herramientas esenciales para su desarrollo.
Se ha identificado que en investigaciones internacionales se especifica de manera detallada
como está influyendo el avance de la domótica tal como se puede observar en el proyecto
“Desarrollo e Implementación de un Sistema de Seguridad y Confort para Hogares
Monitoreado y Administrado a través de una Aplicación Web”. (Miranda, 2013)

2
Analizando esta investigación se logra ver que está constituido por 5 capas o niveles; las tres
primeras correspondientes a la arquitectura del Software (Capa 1: Vista, Capa 2:
Controlador, Capa 3: Modelo) y las dos restantes correspondientes a la arquitectura del
Hardware (Capa 4: Módulo Electrónico Programable - Microcontrolador, Capa 5:
Dispositivos periféricos - sensores), gracias al historial de eventos desarrollado se puede
brindar al usuario información de cuándo y en qué lugar de la casa se acciono un actuador
o sensor, con este historial se ha podido desarrollar un sistema inteligente de simulación de
presencia.
Se han eliminado los costos de licenciamiento para la utilización del Sistema favoreciendo
al usuario final, y para el desarrollador eliminamos los costos de licenciamiento para la
programación y actualización debido a que implementamos tecnología de Software libre y
código abierto para la programación a nivel de Hardware y Software, obteniendo un sistema
de automatización de hogares accesible para el ciudadano de clase media.
En tanto en las investigaciones a nivel nacional se ven como el avance del uso tecnológico el
proyecto: “Sistema de Control Domótico Utilizando una Central IP PBX Basado en Software
Libre” (Bustinza, 2012)
Analizando esta investigación se logra determinar la eficiencia de los Microcontroladores
Atmel que trabajan en Arduino siendo su Microcontrolador principal que permite controlar
sensores y actuadores además de agregar un módulo ZigBee. El uso del controlador
ENC28J60 en el módulo de comunicaciones permitió al Controlador de Equipos la
comunicación vía Internet LAN. Permitiendo así eliminar cualquier limitante de distancia con
el Servidor Domótico. Además, gracias a la arquitectura planteada, a la independencia entre
el Módulo de Control y Comunicaciones en el Controlador de Equipos, y al estándar SPI que
soporta el controlador ENC28j60 el sistema planteado es heterogéneo y escalable.
El auge de los servicios que se proveen hoy en día en Internet, el avance tecnológico, la
tendencia hacia la automatización de servicios, los dispositivos más pequeños y más rápidos,
junto con la necesidad de acceso a las tecnologías de la información en tiempo real, son los
factores determinantes del surgimiento de nuevas tendencias tecnologías de control desde
cualquier tipo de dispositivos incluyendo sensores inteligentes y automáticos. La
investigación internacional muestra claramente la importancia de los requerimientos de los
hogares y sus necesidades.
La gestión energética que el usuario ahorra cuando solicita la instalación de un sistema
Domótico aparte de pensar en su comodidad, piensa en ahorrar dinero, esto se puede lograr

3
con la utilización eficiente de los aparatos electrónicos y eléctricos que existan dentro del
hogar. Un ejemplo de esto es la iluminación, un sistema Domótico inteligente será capaz de
adaptar el nivel de iluminación en función de la variación de la luz solar, o la presencia de
las personas.
Dado que la domótica en el Perú es incipiente, por ello el mercado es potencialmente
grande, pero debido a la poca difusión este podría resultar algo como superfluo o
innecesario. Es claro que para la gente que está cada vez más ocupada, es necesario
automatizar algunas cosas incluyendo aparatos de uso hogareño. La aplicabilidad de este
proyecto, tanto en la industria como en los hogares está orientada a agilizar los procesos de
acceso e incrementar los niveles de seguridad en los mismos, beneficiando en general la
forma como las personas interactúa con su hábitat. Éste proyecto representa
adicionalmente un avance significativo en cuanto a la apropiación de nuevas tecnologías
desde una perspectiva endógena, abriendo la posibilidad al fortalecimiento de la industria
local de la domótica, del desarrollo de hardware y en general de la investigación aplicada a
la solución de las verdaderas necesidades de la industria y las personas.
La automatización en el hogar comienza a ser considerada como un elemento diferenciador
de aquellos hogares que cuidan con especial detalle de la comodidad de los inquilinos y les
ofrece, basándose en las estructuras tradicionales elementos innovadores. Poco a poco, si
un hogar quiere ser considerado del siglo XXI tendrá que incorporar elementos como
sensores de movimiento, sensores de inundación, termostatos con múltiples funciones,
automatización de persianas, módulos por radiofrecuencia, sistemas de alarmas, etc.
Haciendo que viviendas que no tengan estos elementos se vean desfasadas y restándoles
valor. (MEDINA, 2012)
La Domótica se define como el conjunto de sistemas que automatizan las instalaciones de
una vivienda. Estos sistemas pueden ser controlados o supervisados de forma presencial,
así como también remotamente, y este control puede darse de diferentes maneras, ya sea
mediante una red interna con controladores centralizados, así como también a través de la
internet, o usando la telefonía para ello, además de ello la domótica contribuye a la
eficiencia del uso de recursos eléctricos en la vivienda, y de esta forma contribuye tanto a la
economía del usuario como a la preservación de recursos del medio ambiente. (Ruiz, 2013)
la plataforma Arduino que persigue la filosofía de hardware y software libre, el software
libre (en inglés free software, aunque esta denominación también se confunde a veces con
"gratis" por la ambigüedad del término "free" en el idioma inglés, por lo que también se usa

4
"libre software" y "lógica libre") es la denominación del software que respeta la libertad de
los usuarios sobre su producto adquirido y, por tanto, una vez obtenido puede ser usado,
copiado, estudiado, modificado, y redistribuido libremente. Según la Free Software
Foundation, el software libre se refiere a la libertad de los usuarios para ejecutar, copiar,
distribuir, estudiar, modificar el software y distribuirlo modificado, se conoce como
hardware libre a los dispositivos de hardware cuyas especificaciones y diagramas
esquemáticos son de acceso público, ya sea bajo algún tipo de pago o de forma gratuita. La
filosofía del software libre (las ideas sobre la libertad del conocimiento) es aplicable al
hardware libre. Se debe recordar en todo momento que libre no es sinónimo de gratis. El
hardware libre forma parte de la cultura libre. En la que nos apoyaremos con otros
dispositivos pasivos para poder construir un sistema Domótico simple.
Arduino es una plataforma de electrónica abierta para la creación de prototipos basada en
software y hardware libre, flexible y fácil de usar. Se creó para artistas, diseñadores,
aficionados y cualquier interesado en crear entornos u objetos interactivos.
Arduino puede tomar información del entorno a través de sus pines de entrada, para esto
toda una gama de sensores puede ser usada y puede afectar aquello que le rodea
controlando luces, motores y otros actuadores. El Microcontrolador en la placa Arduino se
programa mediante el lenguaje de programación Arduino (basado en Wiring) y el entorno
de desarrollo Arduino (basado en Processing). Los proyectos hechos con Arduino pueden
ejecutarse sin necesidad de conectarlo a un ordenador, si bien tienen la posibilidad de
hacerlo y comunicar con diferentes tipos de software.
Las placas pueden ser hechas a mano o comprarse montadas de fábrica; el software puede
ser descargado de forma gratuita. Los ficheros de diseño de referencia (CAD) están
disponibles bajo una licencia abierta, así pues eres libre de adaptarlos a tus necesidades.
El proyecto Arduino comenzó en Ivrea, Italia (el sitio de la compañía de computadoras
Olivetti), en el año 2005 con el fin de crear un dispositivo para estudiantes para el control
integrado de proyectos de diseño e interacción, con la finalidad de que fuera más barato
que los sistemas de creación de prototipos disponibles en ese entonces. A partir de mayo
de 2011, más de 300.000 unidades de Arduino han sido distribuidas. Los fundadores
Massimo Banzi y David Cuartielles nombraron el proyecto como Arduino de Ivrea, un
protagonista histórico de la ciudad. En primer lugar "Arduino" es un término masculino ita-
liano, que significa "gran amigo".

5
El proyecto Arduino es un fork (en la ingeniería de software, un fork es un proyecto que
sucede cuando los desarrolladores tienen una copia legal del código fuente y empiezan el
desarrollo independiente de ella, creando una obra distinta de software) de la plataforma
Wiring de código abierto. Wiring fue creado por el artista colombiano y programador
Hernando Barragán como una tesis de maestría en el Instituto de diseño e interacción Ivrea,
bajo la supervisión de Massimo Banzi y Casey Reas. Por otra parte, Wiring se basa en
Processing y su entorno de desarrollo integrado creado por Casey Reas y Ben Fry.
Los sensores son dispositivos estará monitoreando constantemente el sistema para generar
un evento que será receptado y procesado por el controlador. Ejemplos: activación de un
interruptor, sensores de temperatura, los actuadores son dispositivos que tiene la
capacidad de ejecutar y/o recibir cualquier orden proveniente del controlador y realizar una
acción sobre un aparato o sistema ya sea encender/apagar, subir/bajar, apertura/cierre.
En un sistema Domótico una de las principales funciones es brindar confort a las personas
que habitan en el hogar con la finalidad de mejorar su estilo de vida. Los servicios más
comunes que reúne esta categoría son: programación del encendido y apagado de la
temperatura según las condiciones ambientales en el hogar y el encendido automático de
luces que se deben de encender y apagar a diario y activar la seguridad en un sistema
Domótico consistiendo en evitar riesgos y accidentes domésticos, la gestión de la seguridad
debe contemplar tanto la seguridad patrimonial (bienes) y la seguridad de los miembros de
la familia (personal).
La seguridad personal contempla el alumbrado automático de zonas de riesgo (escaleras),
avisos y llamadas automáticas (teléfono, e-mail, SMS), posibilidades de conectarse a
centrales de ayuda comunitaria (policía, bomberos), detectores de fuga de gas o de agua.
La seguridad de los bienes esta área busca cuidar los bienes de los usuarios, un sistema
Domótico cuenta con la instalación de sensores en lugares estratégicos con la finalidad de
detectar intrusos dentro de la casa como: sensores de movimiento, sensores magnéticos,
sensores infrarrojos.
La arquitectura centralizada es la que recibe todas las señales de los diferentes sensores,
procesa estas señales y genera órdenes para ser receptadas por los actuadores. Todos estos
dispositivos (sensores, actuadores) estarán cableados al controlador del sistema Domótico.
Una de las ventajas de utilizar un sistema centralizado es que los equipos son más
económicos. Sin embargo, este tipo de arquitectura necesita equipos extras para poder
conmutar grandes cargas eléctricas. (Miranda, 2013)

6
Para la comprensión y actualización de nuestro sistema, se lo desarrolló estudiando diversas
metodologías de desarrollo que abarcan la arquitectura de Hardware y Software, donde la
arquitectura de Hardware presenta un sistema centralizado controlado por una tarjeta
electrónica programable Arduino y simulación de periféricos utilizando Metodología de
diseño de Hardware y apoyándose en otros conocimientos.
El problema se percibe en la situación actual Según los resultados del censo de población y
vivienda del año 2007; la población de la provincia de Trujillo era de 811.979 habitantes,
constituyéndose en la cuarta provincia más poblada de Perú.
Siendo específicamente Trujillo una de las ciudades de mayor crecimiento en el Perú tanto
en población como en el sector de la construcción que se incrementó en un 12.8% con
referencia a la del año 2014 pero en tecnología aplicada a viviendas para ofrecer una mejor
calidad de vida ver Anexo 01 todavía no se ha desarrollado.
La automatización en la vivienda “domótica” comienza a ser considerada como un
elemento diferenciador de aquellos edificios que cuidan con especial detalle de la
comodidad de los inquilinos y les ofrece, basándose en las estructuras tradicionales
elementos innovadores. Poco a poco, si la vivienda quiere ser considerada del siglo XXI
tendrá que incorporar elementos como sensores de movimiento, sensores de inundación,
termostatos con múltiples funciones, automatización de persianas, módulos por
radiofrecuencia, sistemas de alarmas, etc. Haciendo que viviendas que no tengan estos
elementos se vean desfasadas y restándoles valor.
Este proyecto tiene el objetivo desarrollar una Solución Domótica que nos permita mejorar
la calidad de vida de los Miembros de un hogar, convirtiéndolo en un hogar inteligente.
1.1. Problema.
¿De qué manera el desarrollo de una solución Domótica permitirá mejorar la
automatización de servicios para Los miembros de un hogar?
1.2. Objetivos.
1.2.1. Objetivo general.
Mejorar la automatización de servicios para los miembros de un hogar a través del
desarrollo de una solución Domótica basado en la plataforma Arduino.

7
1.2.2. Objetivos Específicos.
 Disminuir el tiempo promedio que se emplea en la actividad de encendido Y
apagado de las luces en el hogar.
 Disminuir el tiempo promedio de controlar el sistema de temperatura del ambiente
en el hogar.
 Disminuir el tiempo promedio de verificación de la seguridad en un hogar.
 Disminuir el gasto promedio energético en la facturación mensual.
 Aumentar el nivel de satisfacción y calidad de vida de los miembros del hogar.
II. MARCO METODOLOGICO
2.1. Hipótesis.
El desarrollo de una solución Domótica mejorara la automatización de los servicios con la
disminución del tiempo promedio en el encendido y apagado de las luces de un hogar, en
el control del sistema de la temperatura y verificación de la seguridad para los miembros
de un hogar.

9
2.2. Operacionalización de Variables.
Tabla 1 Definición conceptual
Variable Definición conceptual Definición Operacional Dimensiones Indicadores Escala de Medición
Nivel de satisfacción y
confianza de los miembros
un hogar
De Razon
De Razon
Ordinal
Ordinal
Ordinal
Tiempo promedio que se
emplea en la actividad de
encendido/apagado de las
luces en un hogar.
Tiempo promedio que se
emplea en la actividad de
encendido/apagado de la
calefacción en un hogar.
Variable Dependiente
Automatización de
servicios
La automatización es un
sistema donde se trasfieren
tareas de producción,
realizadas habitualmente por
operadores humanos a un
conjunto de elementos
tecnológicos.
(http://www.sc.ehu.es)
La automatización de servicios
en el hogar nos permitirá
tener el control deseado para
los miembros de un hogar
Tiempo
Tiempo
Grado de Satisfaccion
Complejidad
Escalabilidad
Complejidad del Algoritmo
Escalabilidad del sistema
Variable
Independiente
Solución Domótica
Este tipo de tecnología
permite al usuario de una
vivienda interactuar con los
aparatos tecnológicos que se
cuenta y a su vez implementar
sistemas automatizados como
alarmas de incendios,
controles de intrusión, etc.
(Monografías,
http://www.monografias.com
, 2014)
Es un sistema en el cual nos
servirá como herramienta
indispensable para la
automatización de un hogar.

10
Tabla 2 Definición operacional
N° Indicador Descripción Objetivo Técnica/Inst
rumento
Modo de calculo
01 Tiempo promedio
que se emplea en
la actividad de
encendido/apaga
do de las luces en
un hogar.
Determina el
tiempo en
realizar una
acción en el
hogar
Reducir el tiempo
promedio de realizar
una acción en el hogar
Medición
del
Tiempo/Cro
nometro
𝑇𝑃𝑅𝐴 =
∑ 𝑇𝑝𝑎𝑛
𝑖=1
𝑛
TPRA: Tiempo promedio en realizar
acción
Encendido y apagado.
Tpa: tiempo promedio actual.
n:número de acción por día
02 Tiempo promedio
que se emplea en
la actividad de
encendido/apaga
do de la
calefacción en un
hogar.
Determina el
tiempo en
realizar una
acción en el
hogar
Reducir el tiempo
promedio de realizar
una acción en el hogar
Medición
del
Tiempo/Cro
nometro
𝑇𝑃𝐸𝐶 =
∑ 𝑇𝑎𝑛
𝑖=1
𝑛
TPEC: Tiempo promedio encendido y
apagado de la calefacción en el hogar
Ta: Tiempo actual
n:número de acción por día
03 Nivel de
satisfacción y
confianza de los
miembros un
hogar
Indica el grado de
satisfacción y
confianza de los
miembros del
hogar
Incrementar la
satisfacción y
confianza de los
miembros del hogar
Encuesta
/Cuestionari
o
Escala de
liker
𝑵𝑺𝑪𝑬 = ∑
(
∑ . 𝑭𝒋 ∗ 𝑷𝒋𝒏𝒊
𝒋=𝟏
𝒏𝒊 )
𝒏𝒑
𝒏𝒑
𝒊=𝟏
NSE: Nivel de satisfacción y confianza
del encuestado

11
np: Numero de preguntas
Fj: Frecuencia de la pregunta
Pj: Peso de la pregunta
ni: número de miembros del hogar

12
2.3. Variables.
2.3.1. Variable Dependiente.
Automatización de servicios
2.3.2. Variable Independiente.
Solución Domótica
2.4. Metodología.
En la presente investigación es experimental ya que existe la relación causa y efecto entre
la variable dependiente y la variable independiente.
Se propone el uso de metodologías que permita desarrollar sistemas de ingeniería
involucrando áreas como: software, electrónica y mecánica eléctrica, considerando las
condiciones del desarrollo de productos.
2.4.1. Metodología estructurada.
Se base en la estructuración y descomposición funcional de problemas en unidades más
pequeñas interrelacionadas entre si representan los procesos flujos estructura de datos
de una manera jerarjica y ven el sistema como entrada-proceso-salida.
Las metodologías estructuradas hacen fuerte separación entre los datos y los procesos.
Producen una gran cantidad de modelos y documentación y se basan en ciclos de vida
en cascada
2.4.2. Metodología para el desarrollo de sistemas en tiempo real.
Los sistemas en tiempo real son aplicaciones dedicadas, es decir se realiza un desarrollo
específico para cada aplicación. Este desarrollo debe de satisfacer una serie de objetivos:
 Cumplir las necesidades del cliente que vienen dadas en forma de especificaciones.
 Respetar los plazos y los costos.
 Alcanzar determinados niveles de calidad.
Pero a lo largo del proceso surgen una serie de dificultades que es preciso superar. En
las primeras fases es necesario adquirir una serie de conocimientos y dominar
determinadas técnicas relacionadas fundamentalmente con la electrónica y la
informática.

13
Además el diseñador necesita conocer exactamente el problema y especificar al máximo
su funcionalidad, su alcance y las restricciones que pueda existir. El resultado final
dependerá de la conjunción de estos factores la gestión del desarrollo se hacen
basándose en la experiencia del director del proyecto y el de los componentes del
mismo.
2.4.3. Metodología de Diseño de Hardware.
Las metodologías de diseño de hardware denominadas Top-Down, basadas en
la utilización de lenguajes de descripción de hardware, han posibilitado la
reducción de los costos en la fabricación de circuitos integrados. Esta reducción
se debe a la posibilidad de describir y verificar el funcionamiento de un circuito
mediante la simulación del mismo, sin necesidad de implementar un prototipo
físicamente.
2.5. Tipos de Estudio.
2.5.1. Tipo de estudio.
El tipo de investigación es Aplicada, debido a que el presente proyecto busca dar
una solución al problema de automatización de un hogar usando la tecnología
Arduino.
2.6. Diseño de Investigación.
El diseño de esta investigación es pre-experimental, ya que con el presente proyecto
estaremos manipulando nuestra variable independiente al desarrollar un sistema
Domótico; buscando la automatización de los servicios en un hogar como variable
dependiente.
En una investigación pre-experimental no existe la posibilidad de comparación de
grupos. Este tipo de diseño consiste en administrar un tratamiento o estímulo en la
modalidad de solo pos prueba o en la de pre prueba-pos prueba.
Diseño de contrastación
Para la contrastación de la hipótesis se utilizará el Método Pre-Test / Post – Test o en
Línea. Este modelo trata de superar las limitaciones de un anterior, en cuanto a
identificar una base de comparación o línea de referencia.
Veamos en qué consiste:
 Una medición de la variable dependiente previa a la aplicación de la
variable independiente (Pre-Test).

14
 La aplicación de la variable independiente.
 Una nueva medición de la variable dependiente, después de la aplicación
de la variable independiente (Post – Test)
Formalización:
M1 ==============> X ===============> M2
Donde:
 M1: Antes de desarrollar una solución Domótica
 X: Desarrollo de un solución Domótica
 M2 : Después de desarrollar una solución Domótica
Al finalizar se podrá establecer las diferencias entre M1 y M2 para determinar si hay o
no mejoramiento en la automatización de servicios al desarrollar una solución Domótica
en el hogar.
2.7. Población, Muestra y Muestreo
2.7.1. Población
La población objeto de estudio está determinado por:
Tabla 3 Tabla de población
N° hogares N° personas
Sector 1 4 10
Sector 2 3 15
Sector 3 2 5
población 30
 Los días que se realizó la medida del tiempo
2.7.2. Muestra
Como muestra se tomará como medida el tiempo que se toma el encender y
apagar las luces y el sistema de temperatura en un periodo de 31 días

15
2.7.3. Unidad de Análisis
Determinada a conveniencia dado que medir para toda la población requiere de
la implementación en cada una de las familias de la Ciudad de Trujillo, solo se
tomara un hogar de la ciudad de Trujillo.
2.7.4. Criterios de Selección
Entre los criterios de selección tenemos
2.5.7.1 Criterios de Inclusión
Están considerados únicamente los servicios básicos en un hogar efectuados
diariamente por los miembros de un hogar.
2.7.5.2Criterios de Exclusión
No se tomó en cuenta servicios básicos pagados a un operador o empresa que
facilita servicios para que beneficie a un hogar así como a sistemas de domótica ya
hechos y comercializados.

16
2.8. Técnicas e Instrumentos de recolección de datos
Se tomará como datos de población a un hogar específico en la cual se vea beneficiado
para automatizar su hogar y de ellos se obtendrá una muestra mediante encuestas y
entrevistas, se solicitara datos que lleven a determinar el proceso de evaluación del
sistema.
Tabla 4 Técnicas e Instrumentos de recolección de datos
Técnica Procedimiento Instrumento
Observación
Se procederá con una inspección
directamente en el contexto donde se
presenta el hecho o fenómeno
observado, a fin de contemplar todos
los requerimientos, necesidades y
características de ese ambiente.
Guía de observación.
Entrevista
Se procederá a tener una
comunicación verbal con los
miembros del hogar con el fin de
obtener las necesidades y el
estado ambiental en estudio.
Cédula de entrevista.
Encuesta
Se enviarán preguntas abiertas a los
usuarios por medio electrónico, con el
fin de obtener el índice de satisfacción
de los servicios de TI.
Cuestionario.

17
2.9. Método de Análisis de Datos
Debido a la constatación de nuestra hipótesis, para realizar el estudio de la tesis se hará
uso de la prueba:
A. Prueba T Student.- Esta distribución de probabilidad que se origina del problema
al estimar una media de la población distribuida normalmente con un tamaño de
muestra pequeño (n<30). Ésta es la base de la popular prueba t de Student para
determinar las diferencias entre 2 medias muéstrales y la construcción del
intervalo de confianza para determinar la incompatibilidad en las medias de dos
poblaciones.
Si X1, X2, X3,..., Xn son variables aleatorias distribuidas independientes, con una
media μ y una varianza σ2
. Exista
Y la media muestral
Y una varianza muestral. Por lo tanto está demostrado que:
Tiende a una distribución normal de media 0 y varianza de 1 cuando n apunta al
infinito.Gosset estudió la siguiente expresión relacionada
Y además mostró que T contiene la siguiente función de densidad:

18
Con un valor de ν igual a (n – 1).
A la distribución de T se le denomina ahora la distribución-t.
Al parámetro ν se le denomina convencionalmente el número de los grados de
libertad. Esta distribución depende principalmente de ν, pero mas no de μ o σ; la
independencia de la μ y σ es la que forma la distribución t muy significativo en
la teoría y también en la práctica. Γ es la función denominada gamma.
Grados De Libertad (gl): Número de observaciones que se utilizaron para calcular
la desviación estándar muestral menos 1, es decir (n-1).
El desarrollo de un sistema de ingresos económicos mejorara significativamente
el proceso de pago de pensiones
B. Prueba Z Student Indicador n >= 30
 Definición de variables:
Ia= Indicador de la situación actual
Ip= Indicador del sistema propuesto
 Hipótesis estadística
 Hipótesis Nula (Ho)
Ho = Ia– Ip<0
El indicador de la situación actual es mejor que el indicador del sistema
propuesto.
 Hipótesis Alternativa (Ha)
Ha = Ip– Ia< 0
El indicador del sistema propuesto es mejor que el indicador de la
situación actual
 Nivel de significancia
𝛼 = 5% (𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟)
 Estadística de la Prueba.

19
𝑍0 =
(𝑋̅ 𝑎 − 𝑋̅ 𝑏)2
√
𝜋𝑎2
𝑛𝑎 + 𝑏
𝜋𝑝2
𝑛𝑝
 La Región de Rechazo.
La Región de Rechazo es Z = Z∝ , donde Z∝ es tal que:
P[Z > Z∝] = 0.05, donde Z∝ = valor tabular
Luego la región de rechazo:
Diferencia de promedios:
𝑋̅ =
∑ 𝑋𝑖
𝑛
𝑖=1
𝑛
Desviación estándar:
𝑆2
=
∑ (𝑋1 − 𝑋̅)2𝑛
𝑖=1
𝑛 − 1
Alfa de Conbrash
El método de consistencia interna basado en el alfa de Cronbach permite estimar la
fiabilidad de un instrumento de medida a través de un conjunto de ítems que se espera
que midan el mismo constructo o dimensión teórica.
La validez de un instrumento se refiere al grado en que el instrumento mide aquello que
pretende medir. Y la fiabilidad de la consistencia interna del instrumento se puede
estimar con el alfa de Cronbach. La medida de la fiabilidad mediante el alfa de Cronbach
asume que los ítems (medidos en escala tipo Likert) miden un mismo constructo y que
están altamente correlacionados (Welch & Comer, 1988). Cuanto más cerca se
encuentre el valor del alfa a 1 mayor es la consistencia interna de los ítems analizados.
La fiabilidad de la escala debe obtenerse siempre con los datos de cada muestra para
garantizar la medida fiable del constructo en la muestra concreta de investigación.
Como criterio general, George y Mallery (2003, p. 231) sugieren las recomendaciones
siguientes para evaluar los coeficientes de alfa de Cronbach:
- Coeficiente alfa >.9 es excelente
- Coeficiente alfa >.8 es bueno
-Coeficiente alfa >.7 es aceptable

20
- Coeficiente alfa >.6 es cuestionable
- Coeficiente alfa >.5 es pobre
- Coeficiente alfa <.5 es inaceptable

21
III. RESULTADOS.
3.1. Variables Independientes
3.1.1. Complejidad.
Aunque no es posible encontrar una fórmula que siempre funcione para calcular
la complejidad de un algoritmo, si es posible encontrar una serie de pautas que nos
permitirán de una manera lógica llegar a su cálculo.
 Sentencias simples
lcd.setCursor(3,0); lcd.print("BIENVENIDO");
lcd.setCursor(2,1);lcd.print("AL SISTEMA");
 Condicionales if –else
if (C < 30){
digitalWrite(13, LOW);
}
else
digitalWrite(13,HIGH);
if (LDR<350) {
digitalWrite(10, LOW);
}
else
digitalWrite(10,HIGH);
}
Para las sentencias de bifurcación (if, ) el resultante de la complejidad será T(1)
 Condicionales for
S1; for(i=0;i<N;i++) S2;
Siendo S1 y S2 un conjunto de sentencias válidas tenemos que su función T(N)
tendría la forma T(N) = T(S1) + N*T(S2)

22
For (i=0; i<k; i++)
{
Sentencias simples
}
La complejidad es: k*O(1) ---> O(1)
Si el tamaño n aparece como el límite de las iteraciones:
For (i=0; i<n; i++)
{
Sentencias simples
}
La complejidad es: n * O(1) ----> O(n)
O si los ciclos son anidados:
For (i=0; i<n; i++)
{
For (j=0; j<n; j++)
{
Sentencias simples
}
}
La complejidad es: n *n* O(1) ----> O(n2)
Para ciclos anidados pero con variables dependientes:
For (i=0; i<n; i++)
{
For (j=0; j<i; j++)
{
Sentencias simples
}
}

23
3.1.2. Escalabilidad.
Entendemos como escalabilidad la medida o cuantificación de la velocidad con que
se realiza una tarea o se ejecuta un proceso determinado. Este rendimiento, bien
sea del sistema o de alguno de sus componentes.
La escalabilidad depende del diseño de la arquitectura no de la tecnología usada.
Método de prueba para la escalabilidad del sistema
Primero tenemos la tabla comparativa de Arduino.
Tabla 5 Comparación de Arduino
Características
del Arduino
A. Uno A. Mega
2560
Leonardo A. DUE
Tipo de
Microcontrolador
Atmega 328 Atmega 2560 Atmega 32U4 AT91SAM3X8E
Velocidad del
reloj
16 MHZ 16 MHZ 16MHZ 84 MHZ
Pines digitales
E/S
14 54 20 54
Entradas
analógicas
6 16 12 12
Salidas
Analógicas
0 0 0 2(DAC)
Memoria de
programa
(FLASH)
32K 256K 32K 512K
Memoria de
Datos(SRAM)
2K 8K 2.5K 96K
Memoria
Auxiliar(EEPROM)
1Kb 4Kb 1Kb 0Kb
Si mientras consulta la temperatura, el sensor de presencia detecta a alguien,
Arduino no lo sabrá. Debe suficientemente rápido en sus consultas a los
dispositivos como para que a un intruso no le dé tiempo a salir antes de que el ciclo
del programa haya vuelto a pasar por el punto en el que consulta la presencia.

24
Conclusión:
Al observar la tabla de comparación de Arduino se seleccionó el Arduino mega 2560
por el alto número de puertos de comunicación, entradas y salidas lo que permite
escalabilidad y garantiza la velocidad con que se realiza una tarea o se ejecuta un
proceso determinado.
3.2. Variables Dependientes
Indicadores Cuantitativos
3.2.1. Indicador 1: Tiempo promedio de encendido y apagado de las luces en un hogar.
 Definición de Variables
Tpa = Tiempo promedio actual en realizar acción de encendido y apagado de las
luces de la forma actual.
Tps = Tiempo promedio en realizar la acción de encendido y apagado de las luces
con la Implementación del Sistema Propuesto.
A. Hipótesis Estadística
Hipótesis Ho = El tiempo promedio en realizar el encendido y apagado de las luces
de la forma actual es menor o igual que el tiempo promedio de encendido y
apagado de las luces con la Implementación del Sistema Propuesto. (Segundos).
𝑯 𝟎 = 𝑻 𝒑𝒂 − 𝑻 𝒑𝒔 ≤ 0 … … … (1)
Hipótesis Ha = El tiempo promedio en realizar el encendido y apagado de las luces
de la forma actual es mayor que el tiempo promedio de encendido y apagado de
las luces con la Implementación del Sistema Propuesto. (Segundos).
𝑯 𝐚 = 𝑻 𝑝𝑠 − 𝑻 𝑝𝑎 > 0 … … … . . (2)
B. Nivel de Significancia
El margen de error, Confiabilidad 95%,
Haciendo uso de un nivel de significancia (α = 0.05) del 5%. Por lo tanto el nivel
de confianza (1- α = 0.95), que representa al 95%.
C. Estadística de la Prueba
La estadística de la prueba es Z Student, por tener una muestra mayor a 30
tiene una distribución Z.

25
Para la muestra por día se tomó el tiempo de encendido y apagado juntos el
antes y para el después.
d. Estadígrafo de contraste
Puesto que n=31 es grande usaremos la distribución normal (Z)
𝑿̅ =
∑ 𝑿𝒊
𝒏
𝒊=𝟏
𝒏
𝝈 𝟐
=
∑ 𝑿𝒊 − 𝑿̅𝒏
𝒊=𝟏
𝒏
𝒁 𝒄 =
𝑿 𝑨
̅̅̅̅ − 𝑿 𝑫
̅̅̅̅̅ + 𝑿 𝑨 − 𝑿 𝑫
√(
𝝈 𝑨
𝟐
𝒏 𝑨
+
𝝈 𝑫
𝟐
𝒏 𝑫
)
Resultados: Para calcular el Tiempo promedio de encendido y apagado de las
luces se ha estimado un universo de 31 días en un mes, él tiempo se multiplica
por 2(encendido y después apagado).

26
Tabla 6 Contrastación encendido y apagado de las luces
ANTES DESPUÉS ANTES DESPUÉS ANTES DESPUÉS
(seg) (seg)
1 721 218 18.87 13.84 356.11 191.51
2 746 219 43.87 14.84 1924.66 220.19
3 725 194 22.87 -10.16 523.08 103.25
4 713 183 10.87 -21.16 118.18 447.80
5 770 219 67.87 14.84 4606.47 220.19
6 671 233 -31.13 28.84 969.02 831.67
7 797 192 94.87 -12.16 9000.50 147.90
8 680 218 -22.13 13.84 489.69 191.51
9 735 202 32.87 -2.16 1080.50 4.67
10 622 191 -80.13 -13.16 6420.66 173.22
11 645 208 -57.13 3.84 3263.73 14.74
12 741 191 38.87 -13.16 1510.95 173.22
13 690 224 -12.13 19.84 147.11 393.57
14 627 204 -75.13 -0.16 5644.37 0.03
15 641 210 -61.13 5.84 3736.76 34.09
16 679 194 -23.13 -10.16 534.95 103.25
17 774 216 71.87 11.84 5165.44 140.16
18 719 184 16.87 -20.16 284.63 406.48
19 713 180 10.87 -24.16 118.18 583.77
20 679 213 -23.13 8.84 534.95 78.12
21 700 180 -2.13 -24.16 4.53 583.77
22 702 227 -0.13 22.84 0.02 521.61
23 658 206 -44.13 1.84 1947.37 3.38
24 643 183 -59.13 -21.16 3496.24 447.80
25 644 223 -58.13 18.84 3378.98 354.90
26 794 200 91.87 -4.16 8440.27 17.32
27 642 227 -60.13 22.84 3615.50 521.61
28 796 183 93.87 -21.16 8811.76 447.80
29 709 188 6.87 -16.16 47.21 261.19
30 715 225 12.87 20.84 165.66 434.25
31 675 194 -27.13 -10.16 735.98 103.25
Sumatoria 21766 6329 0.00 0.00 77073.48 8156.19
Promedio 702.13 204.16 2486.24 263.10
Varianza
Nº Dias

27
Promedio
𝑿̅ =
∑ 𝑿𝒊
𝒏
𝒊=𝟏
𝒏
𝑻𝒑 𝒂
̅̅̅̅̅ =
∑ 𝑻𝒑 𝒂𝒊
𝒏
𝒊=𝟏
𝒏 𝒂
=
21766
31
= 702.13
𝑻𝒑 𝒔
̅̅̅̅̅ =
∑ 𝑻𝒑 𝒔𝒊
𝒏
𝒊=𝟏
𝒏 𝒔
=
6329
31
= 204.16
Varianza
𝝈 𝒂
𝟐
=
∑ (𝑻𝒑 𝒂𝒊 − 𝑻𝒑 𝒂)̅̅̅̅̅̅̅ 𝟐𝒏
𝒊=𝟏
𝒏 𝒂
=
77073.48
31
= 263.10
𝝈 𝒔
𝟐
=
∑ (𝑻𝒑 𝒔𝒊 − 𝑻𝒑 𝒂 𝒔
)̅̅̅̅̅̅̅̅ 𝟐𝒏
𝒊=𝟏
𝒏 𝒔
=
8156.19
31
= 263.60
Calculando Z
𝒁 𝒄 =
𝑻𝑹 𝒂
̅̅̅̅̅̅ − 𝑻𝑹 𝒔
̅̅̅̅̅̅
√(
𝝈 𝒂
𝟐
𝒏 𝒂
+
𝝈 𝒔
𝟐
𝒏 𝒔
)
𝒁 𝒄 =
(702.13 − 204.16)
9.41
= 52.86

28
e ) Región Crítica
Para α =0.05, en la Tabla N° 5.2, (Anexos) encontramos Zα = 1.645. Entonces la
región critica de la prueba es Z tab = < 1.645 >.
Figura: 1 Región critica del tiempo promedio de encendido y apagado de las luces en un hogar.
f) conclusión
Puesto que Zc = 52.86 calculado, es mayor que 𝑧∝ = 1.645 y estando este valor
dentro de la región de rechazo < 1.645>, entonces se rechaza Ho y por
consiguiente se acepta ha. Se concluye entonces que el tiempo promedio de
encendido y apagado de las luces en un hogar es menor con el sistema propuesto
que con el sistema actual con un nivel de error del 5% y un nivel de confianza del
95%.
3.2.2.Indicador 2: Tiempo promedio de encendido y apagado del sistema de temperatura
en un hogar.
 Definición de Variables
Tpca = Tiempo promedio actual en realizar acción de encendido y
apagado del sistema de temperatura de la forma actual.
Tpcs = Tiempo promedio en realizar la acción de encendido y apagado del
sistema de temperatura con la Implementación del Sistema Propuesto.
RR
Región
de
Aceptac
1  α=0.95
α= 0.05
Región de
Rechazo
Valor crítico: 𝒛∝ = 1.645 zc =52.86

29
D. Hipótesis Estadística
Hipótesis Ho = El tiempo promedio en realizar el encendido y apagado de las
luces de la forma actual es menor o igual que el tiempo promedio de
encendido y apagado de las luces con la Implementación del Sistema
Propuesto. (Segundos).
𝑯 𝟎 = 𝑻 𝒑𝒄𝒂 − 𝑻 𝒑𝒄𝒔 ≤ 0 … … … (1)
Hipótesis Ha = El tiempo promedio en realizar el encendido y apagado de las
luces de la forma actual es mayor que el tiempo promedio de encendido y
apagado de las luces con la Implementación del Sistema Propuesto.
(Segundos).
𝑯 𝐚 = 𝑻 𝑝𝑐𝑠 − 𝑻 𝑝𝑐𝑎 > 0 … … … . . (2)
E. Nivel de Significancia
F. Estadística de la Prueba
La estadística de la prueba es Z Student, por tener una muestra mayor a 30
tiene una distribución Z.
Para la muestra por día se tomó el tiempo de encendido y apagado juntos el
antes y para el después.
d. Estadígrafo de contraste
Puesto que n=31 es grande usaremos la distribución normal (Z)
𝑿̅ =
∑ 𝑿𝒊
𝒏
𝒊=𝟏
𝒏
𝝈 𝟐
=
∑ 𝑿𝒊 − 𝑿̅𝒏
𝒊=𝟏
𝒏
𝒁 𝒄 =
𝑿 𝑨
̅̅̅̅ − 𝑿 𝑫
̅̅̅̅̅ + 𝑿 𝑨 − 𝑿 𝑫
√(
𝝈 𝑨
𝟐
𝒏 𝑨
+
𝝈 𝑫
𝟐
𝒏 𝑫
)

30
Resultados: Para calcular el Tiempo promedio de encendido y apagado de las
luces se ha estimado un universo de 31 días en un mes, la muestra es un cálculo
referencial ya que no todos los días se llega a prender la calefacción.

31
Nº Dias
ANTES DESPUÉS ANTES DESPUÉS ANTES DESPUÉS
(seg) (seg)
1 0 7 -39.55 1.84 1564.07 3.38
2 91 8 51.45 2.84 2647.27 8.06
3 0 0 -39.55 -5.16 1564.07 26.64
4 72 5 32.45 -0.16 1053.11 0.03
5 75 6 35.45 0.84 1256.82 0.70
6 0 1 -39.55 -4.16 1564.07 17.32
7 0 7 -39.55 1.84 1564.07 3.38
8 84 6 44.45 0.84 1975.95 0.70
9 0 10 -39.55 4.84 1564.07 23.41
10 96 3 56.45 -2.16 3186.78 4.67
11 0 1 -39.55 -4.16 1564.07 17.32
12 0 3 -39.55 -2.16 1564.07 4.67
13 0 10 -39.55 4.84 1564.07 23.41
14 83 8 43.45 2.84 1888.04 8.06
15 0 4 -39.55 -1.16 1564.07 1.35
16 33 8 -6.55 2.84 42.88 8.06
17 0 2 -39.55 -3.16 1564.07 9.99
18 100 3 60.45 -2.16 3654.40 4.67
19 50 9 10.45 3.84 109.24 14.74
20 0 4 -39.55 -1.16 1564.07 1.35
21 14 5 -25.55 -0.16 652.72 0.03
22 19 9 -20.55 3.84 422.24 14.74
23 75 7 35.45 1.84 1256.82 3.38
24 67 0 27.45 -5.16 753.59 26.64
25 75 0 35.45 -5.16 1256.82 26.64
26 82 6 42.45 0.84 1802.14 0.70
27 98 5 58.45 -0.16 3416.59 0.03
28 37 9 -2.55 3.84 6.49 14.74
29 22 5 -17.55 -0.16 307.95 0.03
30 15 3 -24.55 -2.16 602.62 4.67
31 38 6 -1.55 0.84 2.40 0.70
Sumatoria 1226 160 0.00 0.00 43499.68 274.19
Promedio 39.55 5.16 1403.22 8.84

32
Promedio
𝑿̅ =
∑ 𝑿𝒊
𝒏
𝒊=𝟏
𝒏
𝑻𝒑 𝒂
̅̅̅̅̅ =
∑ 𝑻𝒑 𝒂𝒊
𝒏
𝒊=𝟏
𝒏 𝒂
=
1226
31
= 39.13
𝑻𝒑 𝒔
̅̅̅̅̅ =
∑ 𝑻𝒑 𝒔𝒊
𝒏
𝒊=𝟏
𝒏 𝒔
=
160
31
= 5.6
Varianza
𝝈 𝒂
𝟐
=
∑ (𝑻𝒑 𝒂𝒊 − 𝑻𝒑 𝒂)̅̅̅̅̅̅̅ 𝟐𝒏
𝒊=𝟏
𝒏 𝒂
=
43499.68
31
= 1403.22
𝝈 𝒔
𝟐
=
∑ (𝑻𝒑 𝒔𝒊 − 𝑻𝒑 𝒂 𝒔
)̅̅̅̅̅̅̅̅ 𝟐𝒏
𝒊=𝟏
𝒏 𝒔
=
274.19
31
= 8.840
Calculando Z
𝒁 𝒄 =
𝑻𝑹 𝒂
̅̅̅̅̅̅ − 𝑻𝑹 𝒔
̅̅̅̅̅̅
√(
𝝈 𝒂
𝟐
𝒏 𝒂
+
𝝈 𝒔
𝟐
𝒏 𝒔
)
𝒁 𝒄 =
(39.13 − 5.6)
6.1
= 5.1

33
e ) Región Crítica
Para α =0.05, en la Tabla N° 5.2, (Anexos) encontramos Zα = 1.645. Entonces la
región critica de la prueba es Ztab = < 1.645 >.
Figura: 2 Región critica del tiempo promedio de encendido y apagado del sistema de temperatura.
f) conclusión
Puesto que Zc = 5.1 calculado, es mayor que 𝑧∝ = 1.645 y estando este valor
dentro de la región de rechazo < 1.645>, entonces se rechaza Ho y por
consiguiente se acepta ha. Se concluye entonces que el tiempo promedio de
encendido y apagado del sistema de temperatura de un hogar es menor con el
sistema propuesto que con el sistema actual con un nivel de error del 5% y un
nivel de confianza del 95%.
RR
Región
de
Aceptac
1  α=0.95
α= 0.05
Región de
Rechazo
Valor crítico: 𝒛∝ = 1.645 zc =5.1

34
3.2.3. Indicador 3: Costos de energía eléctrica.
Se tomó como forma de medición el recibo mensual de energía eléctrica
Tabla 7 Energía Mensual (Pre Test)
Tabla 8 Energía Mensual (Post Test)
Consumo de Energia Mensual (Post Test)
Mes Consumo (Kw/mes) Costo (Kw) Cargos Fijo IGV Costo Mensual
ene-15 65.00 0.4617 S/. 5.90 0.18 S/. 41.31
feb-15 60.00 0.4617 S/. 5.90 0.18 S/. 38.59
mar-15 65.00 0.4617 S/. 5.90 0.18 S/. 41.31
abr-15 75.00 0.4617 S/. 5.90 0.18 S/. 46.76
Total S/. 167.97
Promedio S/. 41.99
Figura: 3 cuadro de ahorro económico de energía eléctrica
sep-14 185.00 0.4617 S/. 5.90 0.18 S/. 106.69
oct-14 190.00 0.4617 S/. 5.90 0.18 S/. 109.41
nov-14 170.00 0.4617 S/. 5.90 0.18 S/. 98.52
dic-14 190.00 0.4617 S/. 5.90 0.18 S/. 109.41
S/. 424.03
S/. 106.01
Cargos Fijo IGV
Promedio
Consumo de Energia Mensual (Pre Test)
Total
Mes Consumo (Kw/mes) Costo (Kw) Costo Mensual

35
Conclusión:
Puesto que costo promedio sin el sistema es de S/106 nuevos soles y el costo promedio con
el sistema es de S/42 nuevos soles se logra un ahorro promedio S/64 nuevos soles que
representa un 43% de ahorro promedio.
3.3. Indicadores Cualitativos
3.3.1. Indicador 1: Nivel de satisfacción de los Miembros de un hogar
Cálculo para hallar el nivel de satisfacción por parte de los Miembros de un hogar que
utilizaron la implementación del proyecto.
Para contrastar la hipótesis se aplicó una encuesta a 30 personas que se les mostro las
ventajas de contar con un sistema Domótico, con el cual se consiguió muestra objetiva
motivo de la implementación, la cual fue tabulada de manera que se calculen los
resultados obtenidos de acuerdo a la escala de valoración que se presenta a
continuación:
Tabla 9 Tabla de valoración de la encuesta liker
En el cuadro siguiente podemos ver la ponderación de los criterios de evaluación del
indicador cualitativo “Nivel de satisfacción por parte de los Miembros de un hogar que
utilizaron la implementación domótica” con los valores obtenidos en la encuesta
realizada:
Puntaje Descripción
5 Muy Bueno
4 Bueno
3 Regular
2 Malo
1 Muy Malo

36
Encuesta realizada antes de implementacion (PreTest)
Tabla 10 Encuesta realizada antes de implementacion (PreTest)
MB B R M MM Puntaje Puntaje
pregunta 5 4 3 2 1 cantidad Total Promedio
como Considera Ud. que el desarrollo de
un sistema Domótico está orientado
según sus necesidades 0 15 12 3 0 30 102 3.40
Como califica usted el consumo de
energía en su hogar 0 1 3 25 1 30 64 2.13
Cómo califica usted el tiempo de
demora en la manipulación de los
artefactos o instrumentos eléctricos 0 0 5 25 0 30 65 2.17
Cómo usuario se siente seguro del
sistema Domótico implementado en su
hogar 0 0 5 20 5 30 60 2.00
Cómo califica usted el nivel tecnológico
en su hogar 0 0 4 23 3 30 61 2.03
TOTAL PROMEDIO 11.73
Encuesta realizada después de la implementación (Post Test)
Tabla 11 Encuesta realizada después de la implementación (Post Test)
MB B R D MM Puntaje Puntaje
pregunta 5 4 3 2 1 cantidad Total Promedio
Qué tanto Considera Ud. que el desarrollo de
un sistema Domótico está orientado según
sus necesidades 15 14 1 0 0 30 134 4.47
Como califica usted el consumo de energía
en su hogar 28 2 0 0 0 30 148 4.93
Cómo califica usted el tiempo de demora en
la manipulación de los artefactos o
instrumentos eléctricos 25 5 0 0 0 30 145 4.83
Cómo usuario se siente seguro del sistema
Domótico implementado en su hogar 20 5 5 0 0 30 135 4.50
Cómo califica usted el nivel tecnológico en su
hogar 22 4 4 0 0 30 138 4.60
TOTAL PROMEDIO 23.33

37
En la siguiente tabla se podrá observar la contratación de los resultados de las pruebas
realizadas de Pre-Test y Post-Test.
Tabla 12 Contrastación de Resultados de la encuesta
Desviación 0.58
Calculamos los niveles de satisfacción los miembros de un hogar tanto para el sistema
actual como para el sistema propuesto:
𝑵𝑺𝑴 𝒂 =
∑ 𝑵𝑺𝑷𝒊
𝒏
𝒊=𝟏
𝒏
=
11.73
5
= 2.35
𝑵𝑺𝑴 𝒔 =
∑ 𝑵𝑺𝑷𝒊
𝒏
𝒊=𝟏
𝒏
=
23.33
5
= 4.67
a) Definición de Variables
𝑵𝑺𝑴 𝒂: Nivel de satisfacción de los Miembros con el sistema Actual.
𝑵𝑺𝑴 𝒔: Nivel de satisfacción de los Miembros con el Sistema Propuesto.
b) Hipótesis Estadísticas
Hipótesis H0: El Nivel de satisfacción de los Miembros con el sistema Actual es
mayor o igual que el Nivel de satisfacción de la satisfacción de los Miembros con
él con Propuesto.
H0: 𝑵𝑺𝑴 𝒂 – 𝑵𝑺𝑴 𝒔 >= 0
Pregunta Pre Test Post Test Di Di-Media (Di-Media)2
1 3.40 4.47 -1.07 1.25 1.57
2 2.13 4.93 -2.80 -0.48 0.23
3 2.17 4.83 -2.67 -0.35 0.12
4 2.00 4.50 -2.50 -0.18 0.03
5 2.03 4.60 -2.57 -0.25 0.06
Sumatoria 11.73 23.33 -11.60 0.00 2.01
Promedio 2.35 4.67 -2.320 0.000 0.403

38
Hipótesis Ha: El Nivel de satisfacción de los promotores, con el Sistema Actual
es menor que el Nivel de satisfacción de los promotores con el sistema
Propuesto.
Ha: 𝑵𝑺𝑴 𝒂 – 𝑵𝑺𝑴 𝒔 < 0
c) Nivel de Significancia
d) Estadística de la Prueba
La estadística de la prueba es T de Student, que tiene una distribución t.
e) Región de Rechazo
Como n = 5 entonces el Grado de Libertad es:
n – 1 = 5
n = 4, siendo su valor crítico.
Valor Crítico: t_(∞-0.05)=-2.57
La región de rechazo consiste en aquellos valores de t mayores que - 2.57
 Resultado de la Hipótesis Estadística
Diferencia de Promedio:
𝐃̅ = −2.332

39
Desviación Estándar:
σ = √
∑ (𝑫𝒊 − 𝑫𝒊
̅̅̅) 𝟐𝒏
𝒊=𝟎
𝒏 − 𝟏
SD
2
=
(2.42)
(6 − 1)
= 0.48
Varianza = 0.48
DesvEst = √SD =
DesvEst = 0.7645
Cálculo de T:
t =
D̅√n
√SD
=
(−2.332)(√6 )
0.7645
tc = −3.06
Resultados:
Figura: 4 Región critica del nivel de satisfacción de los miembros de un hogar.
RR α= 0.05
Región de
Rechazo
1  α=0.95
Región
de
Aceptaci
ón
tc =-3.06 Valor crítico: 𝒕∝ = -2.57

40
Conclusión:
Puesto que Tc= -3.06 < 𝒕∝ = -2.57, estando este valor dentro de la región de
rechazo, se concluye que 𝑵𝑺𝑴 𝒂 – 𝑵𝑺𝑴 𝒔 < 0 , se rechaza la Ho y Ha es aceptada,
por lo tanto se prueba a validez de la hipótesis con un nivel de error de 5%,
siendo la implementación del sistema propuesto mejoraría el nivel de
satisfacción de los miembros de un hogar.

41
IV. DISCUSION.
 Discusión complejidad.
Un algoritmo es una secuencia de instrucciones que resuelven un problema, para comparar
las diferentes formas (algoritmos) de resolver un problema debe ser posible medirlos:
tiempo y memoria.
La medida de la eficiencia requiere determinar la complejidad del algoritmo.
 Discusión escalabilidad.
Cuando el tiempo de ejecución de un proceso demora más de lo debido o no logra cumplir
con los requerimientos se tiene que pensar en optar por 2 tipos de escalabilidad
Escalabilidad vertical: consiste en migrar de un procesador o equipo a otro con el doble de
eficiencia pero tal vez también el doble de costo.
Escalabilidad horizontal: consiste en complementar a otro procesador o equipo para
trabajar paralelamente junto al otro siendo los dos de las mismas características.
Para nuestro código es conveniente utilizar el Arduino Mega con 256K
Tabla 13 Memoria de instrucciones Arduino
Figura 1 Memoria de instrucciones para Arduino
32 256 32 512
Arduino Uno Arduino Mega Arduino Leonardo Arduino DUE
0
100
200
300
400
500
600
Arduino Uno Arduino Mega Arduino
Leonardo
Arduino DUE
Series1 Series2

42
 Discusión de los resultados del Tiempo promedio de encendido y apagado de las luces
en un hogar.
Comparación del indicador tiempo promedio de encendido y apagado de las luces en un
hogar con el tiempo promedio actual (Tpa) y tiempo promedio con el sistema propuesto
(Tps) hubo un decremento del 55%.
Tabla 14 resultados del Tiempo de encendido y apagado de las luces en un hogar
Figura 2 resultados del Tiempo promedio de encendido y apagado de las luces en un hogar
 Discusión de los resultados del Tiempo promedio de encendido y apagado del sistema
de temperatura en un hogar.
Comparación del indicador tiempo promedio de encendido y apagado del sistema de
temperatura en un hogar con el tiempo promedio actual (Tpca) y tiempo promedio con
el sistema propuesto (Tpcs) hubo un decremento del 75%.
Tabla 15 resultados del Tiempo promedio de encendido y apagado del sistema de temperatura en un hogar
% % %
702.13 77% 204.16 23% 497.97 55%
Tpa Tps Decremento
0
100
200
300
400
500
600
700
800
1
702.13
77%
204.16
23%
497.97
55%
Tpa
Tpa %
Tps
Tps %
Decremento
Decremento %
Tpca Tpcs Decremento
% % %
39.13 87% 5.6 13% 33.53 75%

43
Figura 3 resultados del Tiempo promedio de encendido y apagado del sistema de temperatura en un hogar
 Discusión de los resultados de Costos de energía eléctrica.
Comparación de los costos de energía eléctrica con el promedio anterior pre test y
promedio post test se logra un ahorro del 43%.
Tabla 16 Porcentaje de ahorro económico en gasto de energía
Figura 4 Porcentaje de ahorro económico en gasto de energía
0
5
10
15
20
25
30
35
40
1
Tpca
Tpca %
TPCS
TPCS %
Decremento
Decremento %
Costos Precios Porcentaje
costo promedio pre test S/. 106.01 72%
costo promedio post test S/. 41.99 28%
Ahorro S/. 64.01 43%

44
 Discusión de resultados del Nivel de satisfacción de los Miembros de un hogar.
Comparación del Indicador nivel de satisfacción de los miembros de un hogar el sistema
actual (NSMa) y Nivel de satisfacción de los miembros de un hogar con el sistema
Propuesto (NSMs) se incrementó el 25%.
Tabla 17 Resultados del Nivel de satisfacción de los Miembros de un hogar
Figura 5 Resultados del Nivel de satisfacción de los Miembros de un hogar
 Considerando el antecedente internacional “Desarrollo e Implementación de un Sistema
de Seguridad y Confort para Hogares Monitoreado y Administrado a través de una
Aplicación Web”. (Miranda, 2013), se desarrolló por capas (5 capas). presenta un historial
de eventos y trabaja conectado al internet todo el día por lo tanto se considera usar el
sistema propuesto el cual puede funcionar sin internet solo necesita una red interna, el
sistema propuesto es más económico y fácil de usar.
 Considerando el antecedente nacional “Sistema de Control Domótico Utilizando una
Central IP PBX Basado en Software Libre” (Bustinza, 2012),se logra determinar la eficiencia
de los Microcontroladores al controlar sensores pero requiere de grabador de
Microcontroladores y licencias a comprar por lo tanto se considera usa el sistema
propuesto que no necesita de hardware aparte porque trabaja mediante comunicación
serial con la pc no necesita de otro dispositivo mas.
Incremento
11.66
24.99%
Pre-Test Post-Test
11.67 23.33
25.01% 50.00%

45
V. CONCLUSIONES.
Luego de haber realizado la implementación de la solución Domótica en un ambiente de
un hogar común y corriente, cumpliendo satisfactoriamente el plan de tesis, obteniendo las
siguientes conclusiones:
 Se logró la automatización de los servicios de los miembros de un hogar a través del
desarrollo del sistema Domótico.
 Se logró disminuir al 55% el tiempo promedio en la actividad de encendido y apagado de
las luces en un hogar.
 Se logró disminuir al 75% el tiempo promedio en la actividad de encendido y apagado del
sistema de temperatura en un hogar.
 Se logró disminuir económicamente al 44% el costo de energía se demuestra el ahorro de
energía que hay con el sistema.
 Se logró elevar el nivel de satisfacción, nos indicó favorablemente al indicar que el nivel de
satisfacción según la estadística de contraste cae sobre la zona crítica, el sistema satisface
a los miembros del hogar.
 Se logró un TIR (Tasa Interna de Retorno) de 41% favorablemente.
 Se logró recuperar el capital en un tiempo de devolución de 1 año 5 meses con 3 días.

46
VI. RECOMENDACIONES.
Luego de haber elaborado el presente estudio, se llegó a las siguientes recomendaciones
 Se recomienda que el sistema Domótico propuesto se implemente paralelamente con el
sistema eléctrico para no perder la estética y evitar interferencia electromagnética que
puede causar una falla de sincronización y acoplamiento durante el funcionamiento.
 Se recomienda brindarle al sistema un mantenimiento anual para que el funcionamiento
no se vea interrumpido por inconvenientes mediante mantenimientos programados cada
6 meses.
 Si se desea mejorar la velocidad de procesamiento, se recomienda usar la tarjeta Arduino
Due, cuya frecuencia del reloj es de 84MHz, y tiene una SRAM de 90KB. Si se toma en cuenta
estas recomendaciones para futuros proyectos similares, se lograría que el tiempo de
encendido de un periférico se reduzca de 4 segundos a 2 segundos.

47
VII. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS.
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50
ANEXOS.
Anexo 01. Realidad Problemática.
Automatización de servicios en un hogar
 Mejorar el uso de recursos escasos (energía )
Gestiona el consumo de agua, control de energía eléctrica
 Automatiza el sistema de riego
Gestiona el servicio de riego de un jardín botánico sistematizando el riego solo cuando es
necesario con detector de humedad
 automatizar persianas o cortinas
Automatiza el sistema de persianas o cortinas en el hogar
 Seguridad
Diseña un subsistema de simulación de presencia mediante el encendido y apagado
aleatorio de los principales equipos eléctricos existentes en el hogar.
 Iluminación del hogar
Sistema de encendido de luces mediante dispositivos móviles, encendido de pasadizos solo
con sensores de movimiento.
 Confort
Sistema de confort en la sala de estancia para poder acceder a equipos de
acondicionamiento mediante dispositivos móviles.
Figura 6 Prioridad de automatización en un hogar
40%
30%
17%
5%
8%
Prioridad de automatización en un
hogar
Automatizar la iluminacion
Seguridad del hogar
Confor en la sala estancia
Automatizar persianas o
cortinas
Automatizar jardines

51
Anexo 02. Marco Teórico
Cuadro de metodologías de desarrollo
Sistema Domótico
Origen
La palabra Domótica proviene del latín “domus” y define un conjunto de funciones
y servicios aplicados al ámbito doméstico.
El origen de Los Sistemas Domóticos se remonta a los años setenta, cuando tras
muchas investigaciones aparecieron los primeros dispositivos de automatización de
edificios basados en la aún exitosa tecnología X-10. Durante los años siguientes la
comunidad internacional mostró un creciente interés por la búsqueda de la casa
ideal, comenzando diversos ensayos con avanzados electrodomésticos y
dispositivos automáticos para el hogar. Los primeros sistemas comerciales fueron
instalados, sobre, todo, en Estados Unidos y se limitaban a la regulación de la
temperatura ambiente de los edificios de oficinas y poco más.
Figura 7: Sistema Domótico

52
Arquitectura de un Sistema Domótico
Cuando hablamos o escuchamos acerca de arquitectura en los sistemas Domóticos
hacemos referencia la estructura de su red. La clasificación se realiza basándonos
en cómo está distribuido el sistema de control. Las principales arquitecturas son:
 Arquitectura Centralizada
Un controlador centralizado es el que recibe todas las señales de los diferentes
sensores, procesa estas señales y genera órdenes para ser receptadas por los
actuadores. Todos estos dispositivos (sensores, actuadores, interfaces) como se
observa en la Figura estarán cableados al controlador del sistema Domótico.
Una de las ventajas de utilizar un sistema centralizado es que los equipos son más
económicos. Sin embargo, este tipo de arquitectura necesita equipos extras para
poder conmutar grandes cargas eléctricas.
Figura 8 Arquitectura Centralizada
 Arquitectura Descentralizada
En una arquitectura descentralizada existe más de un controlador conectado en bus
como se observa en la Figura aplica el mismo principio de un sistema centralizado,
es decir, recepta todas las señales de los sensores y manda una orden a los
diferentes actuadores e interfaces para ejecutar alguna acción.
Figura 9: Arquitectura Descentralizada

53
 Arquitectura Distribuida
En un sistema con arquitectura distribuida, cada sensor ubicado en el hogar y cada
actuador es un controlador, es decir, además de recibir información también será
capaz de actuar dependiendo de la programación. Suele ser típico de los sistemas
de cableados en bus.
Figura 10: Arquitectura Distribuida
Ventajas y Desventajas de un Sistema Domótico
La domótica tiene muchas cosas en contra y a favor, por esta razón se describe
las ventajas y desventajas que se podrían presentar a la hora de solicitar la
instalación de un sistema Domótico.
 Ventajas
Controla todos los servicios, iluminación, aire acondicionado, alarmas, bombas,
cámaras, etc. Las unidades pueden ser programadas y reprogramadas, para
optimizar el manejo de energía en cualquier momento con facilidad. Un sistema
Domótico permite integrar cualquier dispositivo que no sea inteligente al sistema.
Protege el hogar y la familia.
 Desventajas
Aunque un sistema Domótico es muy necesario existen pocas desventajas a la
hora de querer instalarlas, por ejemplo: Alto precio de los equipos Domóticos,
incluyendo su instalación, el uso constante de una computadora con conexión a
Internet para monitorear la casa, por último, la vulnerabilidad del acceso del
sistema informativo (hackers), pudiendo desactivar el sistema de seguridad del
hogar. (Miranda, 2013).

54
Sistema Electrónico
La electrónica es la rama de la física y especialización de la ingeniería, que estudia y
emplea sistemas cuyo funcionamiento se basa en la conducción y el control del flujo de
los electrones u otras partículas cargadas eléctricamente.
Un sistema electrónico es un conjunto de: sensores, circuitería de procesamiento y
control, actuadores y fuente de alimentación.
Los actuadores transforman la señal eléctrica acabada de procesar por la circuitería
interna en energía que actúa directamente sobre el mundo físico externo.
Ejemplos de actuadores son: un motor (energía mecánica), una bombilla (energía
lumínica), un altavoz (energía acústica), etc. (Artero, 2013).
Figura 11: Sistema Electrónico
Aplicación Web
Definición
Una aplicación web es un conjunto de páginas que interactúan unas con otras y con
diversos recursos en un servidor web, incluidas bases de datos. Esta interacción
permite implementar características en su sitio como catálogos de productos
virtuales y administradores de noticias y contenidos. Adicionalmente podrá realizar
consultas a bases de datos, registrar e ingresar información, solicitudes, pedidos y
múltiples tipos de información en línea en tiempo real.

55
Características
 El usuario puede acceder fácilmente a estas aplicaciones empleando un
navegador web (cliente) o similar.
 Si es por internet, el usuario puede entrar desde cualquier lugar del mundo donde
tenga un acceso a internet.
 Pueden existir miles de usuarios pero una única aplicación instalada en un
servidor, por lo tanto se puede actualizar y mantener una única aplicación y todos
sus usuarios verán los resultados inmediatamente.
 Emplean tecnologías como Java, JavaFX, JavaScript, DHTML, Flash, Ajax... que dan
gran potencia a la interfaz de usuario.
 Emplean tecnologías que permiten una gran portabilidad entre diferentes
plataformas. Por ejemplo, una aplicación web flash podría ejecutarse en un
dispositivo móvil, en una computadora con Windows, Linux u otro sistema, en una
consola de videojuegos, etc.
Servidor Web
Antes que nada hay que saber que es un servidor web. Un servidor web es una
computadora que guarda y transmite datos vía Internet. La información que almacenan
es en forma de página Web. Cuando un cliente (navegador Web) accede a un servidor
Web, envía una petición HTTP que recibe el servidor Web. Luego este envía la
información a través de protocolo HTTP al cliente en formato HTML.
El Arduino Ethernet Shield permite conectar el Arduino a Internet. Está basado en el chip
Wiznet W5100 con un buffer interno de 16k que es el encargado de dar una dirección IP
al Arduino. Tiene un conector ethernet RJ-45 con una velocidad de 10/100Mb. Se usa la
librería <Ethernet.h> para escribir el programa. También tiene un slot de tarjetas micro-
SD para almacenar datos para servir a la red. Para esto, se usa la librería <SD.h>. Para
comunicarse con la placa Arduino, utiliza el puerto SPI (pins 10, 11 ,12 y 13) con la librería
<SPI.h>, y el pin 4 si trabaja con una tarjeta micro-SD. Estos pins no pueden ser usados
como entradas o salidas digitales. También tiene un botón de Reset que resetea tanto
la placa Arduino como el W5100. Gracias a la Ethernet Shield podemos usar el Arduino
como servidor web o como cliente web. (Diymakers, 2014).

56
Figura 12: Arduino como Servidor Web
Arduino
Es una plataforma de hardware libre tanto su diseño como su distribución puede utilizarse
libremente para el desarrollo de cualquier tipo de proyecto sin haber adquirido ninguna
licencia. Por eso existen varios tipos de placa oficiales, las creadas por la comunidad
Arduino o las no oficiales creadas por terceros pero con características similares. En la placa
Arduino es donde conectaremos los sensores, actuadores y otros elementos necesarios
para comunicarnos con el sistema.
El hardware consiste en una placa con un microcontrolador Atmel AVR y puertos de
entrada/salida.4 Los microcontroladores más usados son el Atmega168, Atmega328,
Atmega1280, ATmega8 por su sencillez y bajo coste que permiten el desarrollo de múltiples
diseños. Por otro lado el software consiste en un entorno de desarrollo que implementa el
lenguaje de programación Processing/Wiring y el cargador de arranque que es ejecutado
en la placa. (Artero, 2013).

57
Figura 13: Arduino Básico
SENSOR DE MOVIMIENTO INFRAROJO (PIR)
El sensor PIR “Passive Infra Red” es un dispositivo piroelectrico que mide cambios en
los niveles de radiación infrarroja emitida por los objetos a su alrededor a una distancia
máxima de 6 metros. Como respuesta al movimiento, el sensor cambia el nivel lógico de
un “pin”, por lo cual, su uso es extremadamente simple. Adicionalmente es un sensor
de bajo costo y reducido tamaño muy utilizado en sistemas de alarmas, iluminación
controlada por movimiento y aplicaciones de robótica.
Figura 14 Passive Infra Red

58
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
• Voltaje de Alimentación =5 VDC.
• Rango de medición = hasta 6 m.
• Salida = estado de un pin TTL.
• Polaridad de activación de salida seleccionable.
• Mínimo tiempo de calibración.
TEORIA DE OPERACIÓN
Los dispositivos piroeléctricos, como el PIR, poseen elementos fabricados de un material
cristalino que genera una carga eléctrica cuando se expone a la radiación infrarroja. Los
cambios en la cantidad de radiación producen cambios de voltaje los cuales son medidos
por un amplificador. Es PIR contiene unos filtros especiales llamados lentes de Fresnel
que enfocan las señales infrarrojas sobre el elemento sensor.
Cuando las señales infrarrojas del ambiente donde se encuentra el sensor cambian
rápidamente, el amplificador activa la salida para indicar movimiento. Esta salida
permanece activa durante algunos segundos permitiendo al microcontrolador saber si
hubo movimiento.
Al energizarse el sensor PIR requiere de un tiempo de preparación para comenzar a
operar de forma adecuada. Esto se debe a que tiene que ocurrir la adaptación a las
condiciones propias de operación del ambiente donde fue instalado.
Durante este período el sensor “aprender” a reconocer el estado de reposo o no
movimiento del ambiente. La duración de esta calibración puede estar entre 10 y 60
segundos y es altamente recomendable la ausencia de personas mientas se calibra.
Sensor Ultrasonido.
Los ultrasonidos son antes que nada sonido, exactamente igual que los que oímos
normalmente, salvo que tienen una frecuencia mayor que la máxima audible por el oído
humano. Ésta comienza desde unos 16 Hz y tiene un límite superior de
aproximadamente 20 KHz, mientras que nosotros vamos a utilizar sonido con una
frecuencia de 40 KHz. A este tipo de sonidos es a lo que llamamos Ultrasonidos.
El funcionamiento básico de los ultrasonidos como medidores de distancia se muestra
de una manera muy clara en el siguiente esquema, donde se tiene un receptor que emite

59
un pulso de ultrasonido que rebota sobre un determinado objeto y la reflexión de ese
pulso es detectada por un receptor de ultrasonidos:
Figura 15 Diagrama de un ultrasonido
La mayoría de los sensores de ultrasonido de bajo coste se basan en la emisión de un
pulso de ultrasonido cuyo lóbulo, o campo de acción, es de forma cónica.
Midiendo el tiempo que transcurre entre la emisión del sonido y la percepción del eco
se puede establecer la distancia a la que se encuentra el obstáculo que ha producido
la reflexión de la onda sonora, mediante la fórmula:
Donde V es la velocidad del sonido en el aire y t es el tiempo transcurrido entre la
emisión y recepción del pulso.
Automatización de servicios
La automatización es un sistema donde se trasfieren tareas de producción, realizadas
habitualmente por operadores humanos a un conjunto de elementos tecnológicos.
Un sistema automatizado consta de dos partes principales:
La Parte Operativa es la parte que actúa directamente sobre la máquina. Son los
elementos que hacen que la máquina se mueva y realice la operación deseada. Los
elementos que forman la parte operativa son los accionadores de las máquinas como
motores, cilindros, compresores y los captadores como fotodiodos, finales de carrera.
La Parte de Mando suele ser un autómata programable (tecnología programada),
aunque hasta hace bien poco se utilizaban relés electromagnéticos, tarjetas electrónicas

60
o módulos lógicos neumáticos (tecnología cableada). En un sistema de fabricación
automatizado el autómata programable está en el centro del sistema. Este debe ser
capaz de comunicarse con todos los constituyentes de sistema automatizado.
(http://www.sc.ehu.es).
Confort
Confort es un término francés aceptado por el diccionario de la Real Academia Española
(RAE) que procede del inglés confort. Se trata de aquello que brinda comodidades y
genera bienestar al usuario.
El confort puede estar dado por algún objeto físico (un sillón, un colchón, un coche) o
por alguna circunstancia ambiental o abstracta (la temperatura apropiada, el silencio, la
sensación de seguridad).
El ser humano tiende a buscar el confort en todo momento. En un entorno laboral, como
puede ser una oficina, el confort suele obtenerse a partir de la utilización de un asiento
cómodo, que evite dolores de espalda. Un equipo de aire acondicionado en verano y un
sistema de calefacción en invierno también contribuye al confort en el trabajo, al igual
que las facilidades de transporte para llegar al lugar de empleo o la disponibilidad de un
comedor en el edificio.
En el hogar, cada persona puede buscar su propio confort de acuerdo a sus intereses y
necesidades. Algunos asocian el confort al disfrute del tiempo libre en sus propios
hogares, para lo cual existe una amplia gama de productos tales como sistemas de cine,
mesas de billar, piscinas y equipos de hidromasaje, entre otras tantas ofertas para
quienes desean hacer de sus casas un completo centro de relajación. (2014).

61
Anexos 03. Viabilidad Económica
Recursos y Costos
 Recursos de Hardware
Tabla 18 Recursos de Hardware
Memoria USB UNIDAD 1 S/. 50.00 S/. 50.00
Arduino Uno UNIDAD 1 S/. 180.00 S/. 180.00
Arduino Mega UNIDAD 1 S/. 250.00 S/. 250.00
Ethernet Shield UNIDAD 1 S/. 180.00 S/. 180.00
Relays UNIDAD 4 S/. 50.00 S/. 200.00
Ldr UNIDAD 1 S/. 100.00 S/. 100.00
Sensor de Temperatura UNIDAD 1 S/. 400.00 S/. 400.00
Sensor de movimiento PIR UNIDAD 4 S/. 45.00 S/. 180.00
Display Lcd UNIDAD 1 S/. 60.00 S/. 60.00
HigroMetro UNIDAD 1 S/. 45.00 S/. 45.00
Sensor Ultrasonido UNIDAD 1 S/. 45.00 S/. 45.00
transistores PAQUETE 1 S/. 80.00 S/. 80.00
focos UNIDAD 3 S/. 28.00 S/. 84.00
Resistencias PAQUETE 1 S/. 15.00 S/. 15.00
Cautin UNIDAD 1 S/. 70.00 S/. 70.00
Sirena UNIDAD 1 S/. 180.00 S/. 180.00
Multitester UNIDAD 1 S/. 250.00 S/. 250.00
Estaño METROS 200 S/. 1.00 S/. 200.00
Pulsadores UNIDAD 10 S/. 8.00 S/. 80.00
Caja Empotrable UNIDAD 2 S/. 90.00 S/. 180.00
Cables Pin PAQUETE 1 S/. 80.00 S/. 80.00
Destornillador PAQUETE 1 S/. 40.00 S/. 40.00
Entradas de tomacorriente UNIDAD 4 S/. 25.00 S/. 100.00
Ventilador UNIDAD 2 S/. 250.00 S/. 500.00
Cables USB UNIDAD 3 S/. 5.00 S/. 15.00
S/. 3,564.00
COSTO UNITARIO COSTO TOTAL
RECURSOS DE HARDWARE
TECNOLOGICOS
RECURSO UNIDAD CANTIDAD
Total

62
 Recursos de Software
Tabla 19 Recursos de Software
 Recursos Humanos
Tabla 20 Recursos Humanos
Windows 7 32 bits S.O 1 S/. 0.00 S/. 0.00
IDE Arduino IDE 1 S/. 0.00 S/. 0.00
IDE Processing IDE 1 S/. 0.00 S/. 0.00
Proteus SOFTWARE 1 S/. 0.00 S/. 0.00
S/. 0.00
RECURSOS DE SOFTWARE
RECURSO UNIDAD CANTIDAD COSTO UNITARIO COSTO TOTAL
Total
PERSONAS
Asesor 4 S/. 0.00 S/. 0.00
tesista 4 S/. 1,200.00 S/. 4,800.00
S/. 4,800.00
SUELDOMESES MONTO
RECURSO
RECURSO HUMANO
Total

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