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Implementación de un prototipo para el control y monitoreo del nivel de
ruido utilizando el sensor de sonido KY-037 en la biblioteca de la
Universidad Nacional Autónoma de Tayacaja Daniel Hernández Morillo
Implementation of a prototype for the control and monitoring of the noise level using the KY-
037 sound sensor in the library of the National Autonomous University of Tayacaja Daniel
Hernández Morillo
Humberto Ronaldiño Canchari Pichardo
Universidad Nacional Autónoma de Tayacaja Daniel Hernández Morillo, Perú
Ronald Paucar Curasma
Universidad Nacional Autónoma de Tayacaja Daniel Hernández Morillo, Perú
RESUMEN
En el presente trabajo se desarrolló un prototipo para el control y monitoreo del nivel de ruido en la biblioteca de la
Universidad Nacional Autónoma de Tayacaja Daniel Hernández Morillo (UNAT). Para su implementación se emplearon
como dispositivos principales una placa Arduino Uno, un sensor de sonido KY-037 y el software mBlock, el cual
permitió visualizar la interfaz de monitoreo a través de las señales emitidas. El sensor KY-037 facilitó la detección de
variaciones en el volumen del sonido dentro de la biblioteca, contribuyendo así a reducir el ruido que interfiere en la
concentración de los estudiantes. El desarrollo del prototipo se llevó a cabo siguiendo las cuatro fases propuestas por
Pólya: identificación del problema, planificación de actividades, ejecución y evaluación. Este proyecto se enmarcó
dentro de la asignatura de Gestión de la Información de la carrera de Ingeniería Industrial.
Palabras clave: Monitoreo, nivel de ruido, sensor de sonido, Arduino Uno, mBlock, biblioteca.
ABSTRACT
In this work, a prototype for controlling and monitoring noise levels in the library of the Universidad Nacional Autónoma
de Tayacaja Daniel Hernández Morillo (UNAT) was developed. The implementation employed as main devices an
Arduino Uno board, a KY-037 sound sensor, and mBlock software, which enabled the visualization of the monitoring
interface through the emitted signals. The KY-037 sensor allowed the detection of variations in sound volume within the
library, thereby helping to reduce noise that hinders students’ concentration. The development of the prototype was
carried out following Pólya’s four phases: problem identification, activity planning, execution, and evaluation. This
project was conducted within the framework of the Information Management course in the Industrial Engineering
program.
Keywords: Monitoring, sound level, sound sensor, Arduino Uno, mBlock, library.
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INTRODUCCIÓN
En el contexto académico, Huallpa y Zeballos (2021)
señalan que los niveles elevados de ruido representan
una amenaza que afecta negativamente el rendimiento
académico de los estudiantes universitarios. De manera
complementaria, Rodríguez et al. (2018) afirman que el
78.6% de las personas ven afectado su nivel de
concentración debido al ruido. En la misma línea, la
Organización Mundial de la Salud (2022) destaca que el
ruido ambiental constituye uno de los principales
problemas que perjudica a los estudiantes universitarios
en todo el mundo.
En la biblioteca de la UNAT, se ha evidenciado un
incremento en los niveles de ruido, lo que interfiere en
la concentración y disminuye el rendimiento académico
de los estudiantes. Pese a las políticas de silencio
establecidas, el problema persiste, siendo generado
tanto por fuentes internas (conversaciones, uso de
teléfonos móviles y equipos de cómputo) como por
fuentes externas (tráfico vehicular y obras de
construcción cercanas).
Actualmente, se han desarrollado diversas soluciones
tecnológicas para el monitoreo de ruido mediante el uso
de placas Arduino (Arduino, 2021), las cuales permiten
dar respuesta a problemáticas de la comunidad
relacionadas con la contaminación acústica (Loyola,
2018).
En este sentido, el presente artículo propone la
implementación de un prototipo de monitoreo de ruido
en la biblioteca de la UNAT, con el objetivo de mejorar
las condiciones de estudio y concentración de los
estudiantes. Para ello, se emplean dispositivos
electrónicos como la placa Arduino, sensores de sonido
y el software mBlock (Makeblock, 2021), que permiten
el desarrollo de una interfaz gráfica (Loyola, 2018).
METODOLOGÍA
El presente trabajo se desarrolló siguiendo la
metodología propuesta por Pólya (1945), la cual se
estructura en cuatro fases fundamentales: comprensión
del problema, planificación de actividades, ejecución de
actividades y evaluación de la solución
1. Comprensión del problema
Para identificar la problemática relacionada con el
monitoreo del sonido en la biblioteca de la UNAT,
ubicada en la ciudad de Pampas, resulta imprescindible
emplear un sensor de ruido que permita controlar la
contaminación sonora, tanto la generada en el interior
como la proveniente del exterior, la cual afecta
directamente a los estudiantes. Con este propósito, se
revisaron diversas fuentes bibliográficas, tales como
repositorios de tesis de distintas universidades
nacionales e internacionales, la página web de la
Municipalidad Provincial de Pampas-Tayacaja,
artículos científicos disponibles en Google Scholar y
bases de datos como Dialnet, lo que permitió
comprender de manera más amplia la problemática
abordada.
Figura 1
Fuentes consultadas.
A. Planeamiento de las actividades
En esta fase se ha planificado las siguientes actividades:
Identificar el problema para mejorar el uso de la
biblioteca.
Diseñar del circuito compuesto por la placa del
Arduino, resistencia, diodos LED (light emitting
diode).
Programar el Arduino para visualizar y representar
el estado de las emociones de los estudiantes, ante
la señal de los LEDs.
Diseñar de interfaz gráfica de monitoreo del ruido
en la biblioteca usando un software (mBlock) para
mostrar señales de ruido mediante los LEDs.
Construir una maqueta que simule el monitoreo de
ruido en la biblioteca del auditorio del pabellón de
la escuela profesional de ingeniería civil y que
emita señal mediante los LEDs.
Realizar mediciones en diferentes horarios y
condiciones de los datos como la frecuencia y
duración de ruido.
Analizar los datos obtenidos y comparar con los
datos de referencia.
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Elaborar especificaciones técnicas de los
dispositivos electrónicos y eléctricos que se usara
en el proyecto.
2. Ejecución de las actividades
A. Descripción de los dispositivos eléctricos y
electrónicos
En el desarrollo del prototipo de monitoreo de ruido con
el sensor KY-037 se llegaron a utiliza siguientes
componentes electrónicos resistentes a distintas
variaciones de cargas eléctricas:
Tabla 1
Dispositivos electrónicos.
Dispositivos
Cantidad
Características
Placa Arduino
1 unidad
Arduino UNO R3
Sensor de sonido
1 unidad
KY-037
Diodos LED
5 unidades
Verde, rojo y amarillo
Resistencias
4 unidades
330 ohmios de ½
watts
Protoboard
1 unidad
5mm
Cables Jumper
12 unidades
Cables para
Protoboard (macho
macho)
Placas Arduino
Es una plataforma de prototipado electrónico de código
abierto que permite a los usuarios desarrollar objetos
electrónicos interactivos (Herrador, 2009). Dispone de
pines digitales y analógicos para la entrada y salida de
señales, puede conectarse a una computadora mediante
USB y es compatible con una amplia variedad de
sensores y actuadores (Arduino, 2021).
Figura 2
Placa de Arduino Uno R3.
Sensor de sonido (KY-037)
Es un dispositivo diseñado para detectar y medir el
sonido en su entorno, que dispone de una salida
analógica, la cual proporciona una señal proporcional a
la intensidad del sonido captado, y una salida digital,
que se activa cuando se supera un umbral de sonido
predefinido (Turrion, 2022). Este sensor emplea un
micrófono de condensador para registrar las variaciones
del sonido y puede ser alimentado con 5V y GND.
Aunque su capacidad es más limitada frente a otros
sensores con parámetros avanzados, cumple
eficazmente su función en aplicaciones básicas
(Electromanía, 2023).
Figura 3
Placa del sensor de sonido.
Diodos LED
Los diodos LED son dispositivos electrónicos emisores
de luz que funcionan al aplicarse una corriente eléctrica
a través de ellos. Se caracterizan por ser
energéticamente eficientes, duraderos y estar
disponibles en una amplia variedad de colores, tamaños
y formas (Déleg, 2010). Debido a estas propiedades, se
emplean en múltiples aplicaciones, como sistemas de
iluminación, indicadores, pantallas electrónicas, entre
otros.
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Figura 4
Partes del diodo LED.
Resistencia
Las resistencias son componentes electrónicos cuya
función principal es limitar el flujo de corriente en un
circuito. Están disponibles en diversos valores y se
emplean para regular la corriente eléctrica y proteger
otros componentes, siendo ampliamente utilizadas en
múltiples aplicaciones electrónicas.
Figura 5
Dispositivo resistencia de 330 ohm.
Protoboard
Es una placa de pruebas o experimentación que ofrece
la ventaja de no requerir el uso de cautín, lo que permite
realizar modificaciones de manera sencilla. Dispone de
conexiones en serie para la sección de pruebas, acomo
de buses de alimentación (positivo, negativo y/o tierra)
que facilitan el montaje de circuitos electrónicos
(Etools, s/f).
Figura 6
Placa de pruebas.
Cables jumper
Cumple la función de actuar como un puente de
conexión, ya que incorpora pines soldados que
funcionan como conectores macho o hembra, lo que
facilita la realización de diversas interconexiones. Estos
conectores se presentan en diferentes cantidades de
hileras, según la necesidad del circuito (HardwareLibre,
s/f).
Figura 7
Cables jumper (macho hembra).
B. Diseño del circuito compuesto por la placa Arduino
y el sensor de sonido
Conexión del sensor de sonido al Arduino: La
salida analógica del sensor de sonido se conecta al
pin analógico A0 del Arduino. Asimismo, es
necesario conectar los pines de alimentación
(VCC) y tierra (GND) del sensor a los pines 5V y
GND del Arduino, respectivamente.
Conexión de LEDs al Arduino: Los LEDs (rojo,
naranja y verde) se conectan a los pines digitales
del Arduino (9, 10 y 11). Cada LED debe incluir
una resistencia en serie que limite la corriente y
evite daños en el componente.
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Figura 8
Diseño del circuito.
C. Programación de la placa de Arduino para obtener
los parámetros de sonidos
Para la programación se realizó los siguientes
procedimientos:
1. Se inició el software mBlock y se conectó la placa
Arduino Uno.
2. Se prograel sensor de sonido KY-038 utilizando
mBlock.
3. Se emplearon bloques de programación para
configurar los pines y controlar los LEDs en
función de las lecturas del sensor de sonido.
4. El programa comenzó con los bloques “when green
flag clicked” (cuando se hace clic en la bandera
verde) y “when Arduino Uno starts up” (cuando
inicia el Arduino Uno).
5. Se utilizaron los bloques “set pin () as ()” para
configurar los pines como entradas o salidas.
6. Se incluyeron bloques de control como “forever”,
que permiten ejecutar el código de manera
continua.
7. Se añadieron bloques para leer el valor analógico
del pin A1 y bloques condicionales “if-else”, a fin
de controlar los LEDs según la lectura del sensor
de sonido. Asimismo, se usaron los operadores
“greater than”, “less than” y “equal” para
establecer diferentes umbrales de sonido que
determinan el cambio entre LEDs.
8. El programa se organizó de forma lógica y
secuencial, integrando bloques que encienden y
apagan los LEDs de acuerdo con la intensidad del
sonido detectada por el sensor.
9. Finalmente, el código se descargó en la placa
Arduino Uno mediante las herramientas de
mBlock.
Figura 9
Programación placa Arduino.
3. Pruebas del prototipo
Se realizaron pruebas para verificar el correcto
funcionamiento del sensor de sonido y de los
LEDs, de acuerdo con los diferentes niveles de
sonido.
Se ajustaron los parámetros y la lógica de
programación cuando fue necesario, con el fin de
obtener los resultados esperados.
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Es importante señalar que los pasos y la configuración
exacta pueden variar según el modelo específico de los
componentes empleados. Por ello, se recomienda
consultar las instrucciones técnicas y seguir las guías de
programación de mBlock, garantizando tanto el
cumplimiento de los objetivos planteados como el
trabajo seguro en la manipulación del prototipo.
Finalmente, se analizaron de manera sistemática los
posibles casos y escenarios de funcionamiento.
RESULTADOS
1. Interfaz gráfica para el monitoreo
El desarrollo de una interfaz gráfica para el monitoreo
de un prototipo basado en Arduino Uno con un sensor
de sonido KY-037 permitió obtener resultados
altamente satisfactorios. Entre ellos destacan la
visualización en tiempo real, el registro preciso de datos,
el control intuitivo de parámetros, la generación de
alertas y notificaciones inmediatas, así como una
interfaz portátil y compatible. Asimismo, se elaboró una
documentación detallada junto con manuales de
usuario, lo que facilitó la interacción con el sistema y
proporcionó retroalimentación valiosa para futuras
mejoras. Estos resultados evidencian la utilidad y
versatilidad de la interfaz tanto en entornos de
monitoreo como en procesos de aprendizaje.
Figura 10
Interfaz gráfica para el monitoreo.
2. Circuito implementado
Figura 11
Circuito implementado.
3. Integración del prototipo
La integración del prototipo de Arduino Uno con el
sensor de sonido KY-037 en la biblioteca de la UNAT,
ubicada en Pampas, Tayacaja, Huancavelica, ha
demostrado resultados altamente beneficiosos para el
monitoreo del sonido en dicho entorno. Entre los
principales logros se destacan: una conexión estable
entre los dispositivos, un funcionamiento preciso y
coherente del prototipo, una comunicación efectiva con
la interfaz de usuario, así como la adaptabilidad a
diferentes entornos acústicos. Además, se elaboró
documentación técnica detallada que facilita su
implementación, garantizando estabilidad y
mantenimiento continuo, y se identificó la posibilidad
de integración con otros sistemas en caso de ser
requerido.
En conjunto, esta integración exitosa proporciona un
sistema confiable y eficiente para monitorear los niveles
de sonido en la biblioteca, al tiempo que abre la
oportunidad de involucrar a la comunidad en
actividades interactivas vinculadas con la tecnología y
la ciencia del sonido.
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Figura 12
Prototipo integrado (maqueta)
DISCUSIÓN
La implementación de un prototipo con el sensor de
sonido KY-037 resulta valiosa en diversos contextos,
como la monitorización del nivel de ruido en la
biblioteca de la UNAT. Este proyecto contribuiría a la
mejora de la calidad del ambiente, al permitir la
identificación y control de situaciones ruidosas, dado
que el sensor KY-037 es capaz de detectar sonidos en el
entorno y transformarlos en señales eléctricas
interpretables por Arduino (Mejía, 2018).De esta
manera, se abre la posibilidad de desarrollar un sistema
de alerta o registro de niveles de ruido excesivos, lo que
facilitaría el mantenimiento de un ambiente adecuado
para el estudio y la concentración dentro de la
biblioteca.
Además, Álvarez (2019) señala que la implementación
de un sensor de sonido en una institución educativa
podría generar un impacto positivo en el ámbito
formativo, al involucrar a los estudiantes en proyectos
prácticos de electrónica y programación, fomentando el
aprendizaje aplicado y el desarrollo de habilidades
técnicas.
En el caso de la biblioteca de la UNAT en Pampas, este
proyecto podría alinearse con iniciativas orientadas a
mejorar el entorno y la experiencia de los usuarios. No
obstante, es fundamental considerar los aspectos
logísticos y reglamentarios, garantizando el
cumplimiento de las normas y políticas institucionales.
En síntesis, la implementación de un prototipo Arduino
con el sensor de sonido KY-037 en la biblioteca de la
UNAT en Pampas tendría beneficios tanto prácticos
como educativos, al contribuir a la creación de un
ambiente más adecuado para el estudio y la
concentración, al mismo tiempo que promueve el
aprendizaje práctico en tecnologías emergentes.
CONCLUSIONES
La implementación del prototipo con Arduino Uno y el
sensor de sonido KY-037 en la biblioteca de la UNAT,
ubicada en Pampas, Tayacaja, Huancavelica, constituye
un avance significativo en el acceso a la tecnología y la
educación dentro de esta comunidad. La incorporación
de esta herramienta tecnológica al entorno educativo de
la biblioteca abre nuevas oportunidades para el
aprendizaje interactivo y el fortalecimiento de
habilidades en los usuarios.
El prototipo ha demostrado su eficacia al permitir la
captura precisa de datos acústicos en tiempo real,
ofreciendo a los usuarios la posibilidad de monitorear y
comprender mejor su entorno sonoro. La interfaz gráfica
desarrollada facilita la visualización y el análisis de la
información, incentivando la exploracn y el
aprendizaje práctico.
La flexibilidad y adaptabilidad del sistema han resultado
fundamentales, pues sus parámetros pueden ajustarse
según las necesidades cambiantes de monitoreo en la
biblioteca. Asimismo, la simplicidad de la interfaz ha
favorecido una rápida adopción y un uso eficiente por
parte de personas con distintos niveles de experiencia
tecnológica.
Del mismo modo, la documentación detallada y las
guías de implementación elaboradas han permitido una
comprensión clara y una fácil replicación del proyecto,
lo que abre la posibilidad de extender esta experiencia a
otras bibliotecas y entornos educativos similares.
En conclusión, la implementación exitosa de este
prototipo ha contribuido de manera significativa a
mejorar el acceso a la tecnología y al aprendizaje
interactivo en la biblioteca de la UNAT en Pampas. Este
proyecto constituye un paso importante en la promoción
de competencias tecnológicas y científicas dentro de la
comunidad, fomentando la curiosidad, la exploración y
el descubrimiento en el campo de la ciencia del sonido.
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