Simulación de Gemelos Digitales para el Control de Calidad del Aire en Espacios Públicos
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Universidad Santo Tomás
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El enfoque del presente artículo está en demostrar cómo las simulaciones basadas de calidad del aire basada en Gemelos Digitales, integrando tecnologías de simulación de bajo costo como Wokwi y la infraestructura en la nube de Microsoft Azure para predecir y visualizar los niveles de contaminación en espacios públicos críticos, como entornos hospitalarios y parques urbanos. El enfoque propuesto se fundamenta en el diseño del Internet de las Cosas (IoT), donde el simulador
Wokwi emula el comportamiento de microcontroladores ESP32 acoplados a sensores de partículas y gases, mientras que Microsoft Azure actúa como el ecosistema central para el procesamiento, almacenamiento y análisis de la información recopilada mediante Azure IoT Hub y Azure Digital Twins. La conclusión más significativa obtenida demuestra que se logra una sincronización bidireccional precisa entre el entorno virtual de simulación y el modelo digital en la nube, lo que
permite la identificación de patrones de riesgo ambiental con un margen de error mínimo en comparación con escenarios teóricos de contaminación. Este trabajo contribuye al campo de la Ingeniería de Sistemas demostrando que los gemelos digitales integrados, sustentados en plataformas de emulación de hardware gratuito y servicios en la nube corporativos, facilitan el diseño de estrategias de mitigación urbana sin la necesidad de incurrir en despliegues de hardware físico costoso durante las fases de validación temprana. La aplicación propuesta constituye un método escalable, replicable y altamente eficiente para proyectar ciudades inteligentes bajo premisas de sostenibilidad ambiental y salud pública, aplicando datos sintéticos de alta fidelidad para maximizar la toma de decisiones tecnológicas.
Abstract
The focus of this article is on showing how air quality simulations based on Digital Twins, integrating low-cost simulation technologies like Wokwi and Microsoft Azure's cloud infrastructure, can predict and visualize pollution levels in critical public spaces, such as hospital settings and urban parks. The proposed approach is based on the design of the Internet of Things (IoT), where the Wokwi simulator mimics the behavior of ESP32 microcontrollers paired with particle and gas sensors, while Microsoft Azure serves as the central ecosystem for processing, storing, and analyzing the data collected through Azure IoT Hub and Azure Digital Twins. The most significant conclusion reached shows that precise two-way synchronization is achieved between the virtual simulation environment and the digital model in the cloud Corporates make it easier to design urban mitigation strategies without having to spend on expensive physical hardware during early validation stages. The proposed application is a scalable, replicable, and highly efficient way to plan smart cities with environmental sustainability and public health in mind, using high-fidelity synthetic data to maximize tech decision-making.
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spa
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Salamanca Rodriguez, F. C. (2026). Simulación de Gemelos Digitales para el Control de Calidad del Aire en Espacios Públicos [Trabajo de Grado, Universidad Santo Tomás].Repositorio Institucional
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