Desarrollo de un sistema de monitoreo del consumo de energía eléctrica basado en IoT para hogares, que permita visualizar y gestionar el uso energético de manera eficiente y sostenible

Abstract

EnergyMon-UTS es un prototipo funcional de monitoreo del consumo de energía eléctrica basado en el Internet de las Cosas, desarrollado para viviendas colombianas. El objetivo general fue desarrollar un prototipo que, mediante un controlador con módulo Wi-Fi y sensores de corriente y voltaje, permitiera visualizar el uso energético en una plataforma web. Tras la caracterización del consumo residencial y la evaluación de alternativas con matrices ponderadas, el sistema se construyó con un nodo de medición formado por el microcontrolador ESP32 y el módulo de medición PZEM-004T v3.0, un servicio web en Node.js y Express con base de datos SQLite y una interfaz React, ambos publicados en la nube. El nodo lee cada cinco segundos el voltaje, la corriente, la potencia, la energía, la frecuencia y el factor de potencia, y los envía por HTTPS; el servicio almacena las lecturas, evalúa los límites configurados por el usuario, genera alertas y calcula el consumo del mes, su costo estimado y el avance frente a la meta y al presupuesto del hogar. La metodología fue de tipo aplicada, con enfoque cuantitativo, organizada en cuatro fases alineadas con los objetivos específicos: levantamiento de requerimientos, diseño de la arquitectura, implementación y validación en un entorno controlado. En la validación con carga real del 22 de septiembre de 2026, con un cautín soldador como carga resistiva estable, el servicio publicado almacenó 73 mediciones sin rechazos, con un voltaje de 127,4 a 128,3 V dentro de la banda regulatoria, dos condiciones de carga de 23,8 W y 47,7 W con factor de potencia unitario y una coherencia interna entre las magnitudes con errores inferiores al 1,4 %; la cadencia efectiva de registro fue de 8 s, mayor que los 5 s programados, por el costo de la sesión cifrada en cada envío. Las pruebas cubrieron el extremo bajo del rango de medición; la cobertura de las cargas típicas del hogar se sustenta en el rango declarado del módulo (0 a 100 A) y queda definido el protocolo para contrastar el prototipo con cargas domésticas y un instrumento de referencia. Se concluye que el prototipo es una solución de bajo costo, reproducible y documentada, cuyo aporte principal es la capa de gestión que traduce los kilovatios-hora en información económica y en alertas accionables para el hogar.