Universidad Técnica de Cotopaxi Tipo de Artículo
Medidor de Temperatura en un sector avícola 7
Facultad de Ingeniería Eléctrica, Universidad Técnica de Cotopaxi, Latacunga, Ecuador E-mail:
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R esume esumen
En el presente informe se detallará la medición de la temperatura en un sector avícola lo cual se lo realiza mediante el uso de un arduino nano, un bluetooth, bluetooth, termistores, relés, entre otros, ya que en cada etapa de la vida de las aves existen rangos de temperatura ambiental que se consideran óptimas para que estas se comporten satisfactoriamente. Un golpe de calor puede elevar la mortalidad de los pollos de engorde de manera significativa durante las últimas semanas de vida de las aves. Es por ello que los productores avícolas se esfuerzan por mantener la temperatura ideal, la cual va a depender del objetivo y la etapa en la que se encuentre el ave. Palabras clave
arduino, termistores, temperatura, ambiente
Abst Abstract ract
This report will detail the temperature measurement in a poultry sector which is done by using an arduino nano, a bluetooth, thermistors, relays, among others, since at every stage of the lives of birds exist Ranges of ambient temperatures that are considered optimal for them to behave satisfactorily. Heat stroke can increase broiler mortality significantly during the last few weeks of bird life. That is why poultry producers strive to maintain the ideal temperature, which will depend on the objective and the stage in which the t he bird is found.
Keywords-- arduino, thermistors, temperature, environment
Recibido: Colocar fecha de envío (Ej: 15-07-2016), Aprobado tras revisión: Fecha colocada por el Consejo Editorial Forma sugerida de citación: Colocar Primer Apellido y la inicial del nombre de todos los autores Ej: Freire, A.; Jerome, A. (2017). Nombre del trabajo entre comillas Ej: “Guía para la Preparación y Envío de los Trabajos Técnicos de la Revista Técnica I ngenie ngenierí rí a Elé E léct ctri ri ca . Revista Técnica I ngeniería ngeniería E léct léctri ri ca . Vol. I. No. 1, Pp. El número de página lo colocará el Consejo Editorial. “
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1. INTRODUCCIÓN En la actualidad las personas se dedican a la producción en el sector avícola por la cual dependen de las aves; y el negocio de la producción avícola es sin duda un rubro de poca explotación en nuestra región, debido a que no hay inversiones de gran amplitud, ya que lo habitual es producir solo para el consumo doméstico. Los problemas que con más frecuencia se encuentran en la elaboración de un proyecto avícola, es la desorganización, fruto de la carencia de objetivos y la ausencia de planeación en cuanto a proyección. Por ello que se debe construir un medidor de temperatura ya que las gallinas son animales incapaces de regular su propia temperatura corporal durante los primeros 12 a 14 días de edad aproximadamente, por lo cual se debe hacer énfasis en las temperaturas centrándose en las zonas frías es por ello que es muy importante dicha medición no solo de la temperatura ambiental sino también de la temperatura del piso, ya que se considera que la crianza de pollo de engorda se lo realiza en suelo.
2. JUSTIFICACIÓN
a) Planteamiento y Justificación del Problema. En ciertos lugares avícolas el ambiente se ve afectado por las diferentes temperaturas que a veces excede ya sea el calor o el frio, la cual no es la adecuada para el mejoramiento y el rendimiento de la crianza avícola por lo cual en el mundo crece el interés por desarrollar maquinas que incentiven la creación de nuevos métodos que ayuden a las diferentes microempresa (avícola) a estar en ambiente agradable para su producción y distribución de su producto mejorando la eficiencia, rendimiento y las redes de producción.
b)
Revisión del estado de la cuestión e identificación de problemas no resueltos
En el proyecto realizado de medición de temperatura el cual está formado por una parte esencial el cual es el sistema arduino nano y el bluetooth tiende a producir un pequeño mal funcionamiento en la parte de transmitir los datos, el cual no podríamos saber a qué temperatura se encuentra el sector avícola en donde se encuentra el medidor de temperatura, puesto que su función esencial es medir la temperatura y almacenar los datos obtenidos, tener más cuidada al momento de realizar la elaboración y programación para así no poder tener dificultades en el momento de la medición y en la obtención de los datos.
c)
Presentación de la propuesta
La finalidad del presente proyecto es ensamblar un dispositivo que per mita medir la temperatura en un sector avícola ya que según lo investigado en la crianza de pollos es crítico mantener la temperatura correcta, es decir que la temperatura máxima debe encontrarse en un rango entre 18-24 ya que fuera de este rango se sacrificaría la productividad, especialmente durante sus dos primeras semanas de vida, como resultado el pollito recién nacido depende de la temperatura ambiental para mantener la temperatura corporal óptima.
3. OBJETIVOS A) OBJETIVO GENERAL
B) OBJETIVOS ESPECIFICOS
Investigar por medio de recursos científicos acerca de la implementación de un sistema de temperatura en una avícola controlada por un dispositivo móvil y así poder obtener datos reales acerca de las acciones que se suscitan y se procesan en una avícola.
Reconocer todo el sistema implementado en nuestro proyecto para comprender su respectivo funcionamiento y llevar a cabo con todos los datos que propongamos controlar desde un disp ositivo móvil
Proyectar materiales didácticos para simular un control a mayor escala de una avícola para tener el respectivo conocimiento de cómo controlar la temperatura sea en mayor o menor escala y en cualquier tipo de clima geográfico.
4. DESARROLLO 4.1. Arduino Nano Según (Artero, 2013) en su obra Arduino: curso práctico de formación expresa que: “La placa Arduino Nano es una placa de prueba pequeña y completa basada en ATmega328. Tiene funcionalidad similar al modelo Arduino Duemilanove, pero en un módulo DIP. Solo carece de Jack de alimentación DC y funciona con un cable Mini-B USB en lugar de uno estándar. Las características de entrada salida son que cada uno de los 14 pines digitales del Nano pueden ser usados como entrada o salida, usando las funciones pin Mode (), digital Write (), y digital Read (). Operan a 5 voltios. Cada pin puede proveer o recibir un máximo de 40mA y poseen una resistencia de pull -up (desconectada por defecto) de 20 a 50 kOhms”.
(a)
(b)
Figura 1. a) Componentes Arduino nano b) Símbolo Arduino nano
4.2. Termistor Según (Bastian, 2001)en su obra Electrotecnia expresa lo siguiente: “Un termistor es un elemento de detección de temperatura compuesto por material semiconductor sinterizado que presenta un gran cambio en la resistencia en proporción a un cambio pequeño en la temperatura. En general, los termistores tienen coeficientes de temperatura negativos, lo que significa que la resistencia del termistor disminuye a medida que aumenta la temperatura ”. Los termistores se fabrican con una mezcla de metales y materiales de óxido metálico. Una vez mezclados, los materiales se conforman y se hornean en la forma requerida. Los termistores pueden utilizarse tal cual, como termistores tipo disco, o seguir dándoles forma y montándolos con cables conductores y revestimientos para formar termistores tipo perla
Figura 2. . Símbolo Termistor
4.3. Relé Según (Santamarí a, E. 1993), en su obra Electrónica digital y microprocesadores expresa lo siguiente: Un relé es un interruptor accionado por un electroimán un electroimán está formado por una barra de hierro dulce, llamada núcleo, rodeada por una bobina de hilo de cobre al pasar una corriente eléctrica por la bobina el núcleo de hierro se magnetiza por efecto del campo magnético producido por la bobina, convirtiéndose en un imán tanto más potente cuanto mayor sea la intensidad de la corriente y el número de vueltas de la bobina. Al abrir de nuevo el interruptor y dejar de pasar corriente por la bobina, desaparece el campo magnético y el núcleo deja de ser un i mán.
(a)
(b)
F igur a 3. a) Relé b) Símbolos Relé
4.4. Autodesk inventor Según (Wolber, 2011) en su obra App Inventor expresa que: “Autodesk Inventor se basa en técnicas de modelado paramétrico. Los usuarios comienzan diseñando piezas que se pueden combinar en ensamblajes. Corrigiendo piezas y ensamblajes pueden obtenerse diversas variantes. Inventor se utiliza en diseño de ingeniería para producir y perfeccionar productos nuevos.”
Figura 4. Entorno Autodesk Inventor
Incluye operaciones de modelado 3D entre las que destacamos las siguientes:
Crear dibujos 2D para fabricación y modelos 3D
Crear operaciones, piezas, y subensamblajes adaptativos.
Administrar piezas y ensamblajes grandes.
Usar VBA para acceder al API de Autodesk Inventor.
Realizar animaciones de los mecanismos creados y generar vistas diversas.
4.5. Bluetooth Según (Sturman, 2011) en su obra Bluetooth Connect Without Cables expresa que: “Bluetooth es una especificación tecnológica para redes inalámbricas que permite la transmisión de voz y datos entre distintos dispositivos mediante una radiofrecuencia segura (2,4 GHz). Esta tecnología, por lo tanto, permite las comunicaciones sin cables ni conectores y la posibilidad de crear redes inalámbricas domésticas para sincronizar y compartir la infor mación que se encuentra almacenada en diversos equipos. Y es que es habitual que se confunda o se contraponga el bluetooth y la conexión Wifi. Sin embargo, hay que dejar patente que ambos cubren acciones y campos diferentes que son absolutamente compatibles e igualmente útiles para cualquier usuario de dispositivos portátiles tales como los citados teléfonos inteligentes o smartphones así como PDA´s o tablets ”.
F igur a 5. B luetooth Module
4.6. Resistencias
Según García, L., Huerta, P., & Sánchez, D., (2014) en su obra Electrónica expresa lo siguiente: “Es un dispositivo que permite controlar la cantidad de corriente que circula a través de un circuito. Entre más alto sea el valor de la resistencia, se tendrá una menor corriente y viceversa. El valor de la resistencia se mide en Ohmios (Ω)” .
(a)
(b)
Figura 6. a) Resistencia, b) Símbolo de la Resistencia
La resistencia eléctrica como unidad de medida tiene como función ayudar a diferenciar los cuerpos que son mejores conductores de los que son peores, de tal manera que se puede decir que un mal conductor posee mucha resistencia eléctrica, mientras que uno bueno tiene poca. De ésta manera se pude decir: La resistencia eléctrica es la mayor o menor oposición que ofrecen los cuerpos conductores al paso dela corriente eléctrica.
4.7. Ventilador Según (Palmore, 1993)en su obra Reparación de pequeños electrodomésticos expresa lo siguiente: “El ventilador es básicamente una máquina que tiene como objetivo principal la generación de una corriente de aire permanente que, sin embargo, puede variar su intensidad o dirección de acuerdo al interés de quien lo maneje. Los ventiladores pueden ser objetos de uso personal como también partes de máquinas mayores que necesitan de su presencia para asegurar la ventilación de sus partes int ernas e impedir así el recalentamiento (por ejemplo, los ventiladores que se haya dentro de las computadoras)”.
Figura 7. Ventilador Electrónico
4.8. Batería 9v Según (Mantell, 1980)en su obra Ingeniería electroquímica expresa lo siguiente: “Las baterías son aparatos electroquímicos que convierten la energía química en energía eléctrica. Están compuestas por un conjunto de células electrolíticas utilizadas para suministrar una provisión de corriente eléctrica continua o directa. Hay células primarias
y células secundarias. Las células primarias ordinariamente llamadas pilas producen electricidad en un proceso químico irreversible, y es necesario eliminarlas y sustituirlas cuando se agotan. Las células secundarias o acumuladoras actúan de acuerdo con un principio reversible, y es posible recargarlas conectándolas con otra fuente adecuada de corriente eléctrica ”.
(a)
(b)
F ig ura 8. (a) B atería, (b) Símbolo de Baterí a
4.9. Circuito impreso Según (Alatorre, E. 2001), en su o bra Diseño digital: principios y prácticas expresa que: “La tarjeta de circuito impreso de capas múltiples se conecta los elementos sobre pistas de cobre que están grabadas una superficie aislante.
Figura 9. Circuito Impreso
Es la superficie constituida por caminos, pistas o buses de material conductor laminadas sobre una base no conductora. El circuito impreso se utiliza para conectar eléctricamente a través de las pistas conductoras y sostener mecánicamente, por medio de la base, un conjunto de componentes electrónicos. Las pistas son generalmente de cobre mientras que la base se fabrica generalmente de resina de vidrio reforzado, Pertinax, pero también cerámica, plástico, teflón o polímero como baquelita.
5. MARCO EXPERIMENTAL 5.1. Descripción del equipo a utilizar en el proyecto Tabla 1.- Lista de material para construcción de la banda transportadora.
Descripción del equipo
Cantidad
Arduino nano niquelina Bluetooth Resistencias Batería Relé Termistor
1 1 1 5 1 2 4 2
5.2. Diseño En esta etapa se realizó el dise ño de planos para la construcción, tanto estructural como eléctrica, mediante diagramas donde se determina cada uno de los planos, los cuales se utilizaron en el diseño.
5.3. Procedimiento para la construcción del circuito de medición de temperatura Como primer punto tenemos que instalar un software en nuestro computador el cual nos permitirá tener un acceso al circuito arduino nano el cual será programado mediante este software y a su vez también nos permitirá tener acceso desde nuestros celulares mediante el bluetooth pero antes de eso témenos que descargar una aplicación en nuestros celulares que tengan Android y estos programas son los siguientes: Calibración y p38c_Chat_FirebaseDB son los que nos van a permitir tener control del medidor de temperatura. Como segundo punto vamos a programar el Moni tor A Distancia el cual funciona mediante el bluetooth en donde podremos observar el funcionamiento del medidor de temperatura o si se encendió el ventilador, la niquelina o si ambos están apagados para ello vamos a declarar los siguientes artefactos:
ListPacker: es para el bluetooth
Button: Son los botones que le dimos la designación de (TRANSMITIR, DET ENER Y SALIR)
Label y TextBox A demás de eso es necesario colocar de la base del bluetooth una carpeta que dice experimental la cual tiene el FirebaseDB el cual toca arrastrarlo al plano. También es necesario colocar los CLOCKS los cuales se encuentran en los sensores y se ocuparon tres CLOCKS los cuales fueron arrastrados al plano. Bluetooth Client el cual se encuentra en connectivity de igual manera se lo arrastra al plano.
Como tercer punto tenemos la programación de los artefactos:
La primera variable es un intervalo de cada segundo la cual va estar en Recibir Text. En la variable global todo se va a mostrar lo que es la fecha la cual esta como Clock2 en donde nos va dar MM/dd/año ; hh:mm:ss. Se aplica un salto de línea con \n el c ual permitirá ingresar un pequeño texto el cual nos permitirá visualizar la TEMPERATURA NIQUELINA VENTILADOR de igual manera damos otro salto de línea en donde se va almacenar en Recibir Text el cual se va a unir a la variable que es global todo. Una vez que ya se haya unido a global todo eso se va almacenar también lo que se encuentra en la etiqueta 3 la cual es un Label todo eso se va almacenar el global todo. Ya una vez guardado en la variable global todo se manda al FirebaseDB1 es la base de datos el cual se va a llamar Tag o Mensaje y en ese tag o mensaje se va a guardar todo lo que se guardó en global todo y eso hace que almaceno todo lo que ya estaba en la etiqueta 3 con una nueva información en donde se va a desplegar toda la información que ya está almacenada.
El Clock3 nos sirve para borrar instantáneamente lo que se había guardado e n Recibir Tex.
El Button1 es el que nos permite ver si se está transmitiendo o no.
5.4. Cálculos 5.4.1. F uerza
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 6.1. Conclusiones
En este Proyecto se ha llevado a cabo una prueba de concepto que persigue evaluar la posibilidad de crear un sistema de detección de temperatura de bajo costo que emplee herramientas de software y hardware, y que garantice al usuario un estado de tranquilidad y seguridad para su empresa. El sistema en si se encarga de recopilar las temperaturas que se presentan en el transcurso de un periodo y enviar los datos obtenidos de forma inalámbrica a un sistema de control en la cual se pueda aplicar acciones.
El sistema de detección implementado cumple con las expectativas esperadas de alertar en caso de extremismos en la temperatura que puedan perjudicar de alguna manera al buen funcionamiento de la
empresa.
Para obtener una mayor precisión en las medidas de temperatura, deberíamos utilizar materiales de mayor calidad en la construcción del sistema y también la alternativa de menor costo sería la repetitividad de las lecturas para tener una menor probabilidad de error.
6.2. Recomendaciones
En el proyecto planteado podemos obtener un sin número de circuitos así que para su respectivo funcionamiento se requiere conectar bien y revisar que todo este aislado para no tener interferencia en su funcionamiento y poder recibir todos los datos correctos enviados por la placa principal arduino.
Estudiar el comportamiento del observador de estado para evaluar el efecto de despreciar los efectos de la radiación y transferencia de calor en el sensor y tomar nota del punto de calor geográfico nos encontramos.
Establecer un procedimiento para la operación en tiempo real del observador de estado propuesto en el informe, tomando en cuenta las distintas condiciones de operación en los procesos de ambiente que se encuentra el proyecto
AGRADECIMIENTOS A la Universidad Técnica de Cotopaxi por habernos acogido en sus aulas, a nuestro docente ING. Romel Suarez quien con su enseñanza en el aula de clase a forjado en los estudiantes conocimiento e iniciativa de interés por la materia de control industrial y a las personas que conformaron este grupo de trabajo ya que, sin su apoyo, conocimiento en lo técnico como en lo practico no se hubiera llevado a la culminación de este proyecto.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] Bosch, Los sensores en el automóvil. Mexico, s.L: Copyrighted material, 2002 [2] Corona, Leonel, Abarca, Griselda y Mares, Jes ús, Cilindros neumaticos. Sensores y Actuadores. Aplicaciones con arduino. México : Ebook, 2014 [3] Daneri , Pablo, PLC: Automatizacion y control industrial. Buenos Aires : Editorial Hispano Americana HASA , 2008.
Gabriela Giovanna Tibanquiza .- Nació en Ambato en 1995. Recibió su título bachiller en el colegio Maria Natalia Vaca. Actualmente, se encuentra cruzando sus estudios de Ingeniera. En la Universidad Técnica de Cotopaxi, y su campo de investigación se encuentra relacionado con la Automatización y Control Industrial.
Luz Vanessa Córdova Guaraca.- Nació en Machachi en 1997. Recibió su título bachiller en el colegio Nacional Machachi. Actualmente, se encuentra cruzando sus est udios de Ingeniera. En la Universidad Técnica de Cotopaxi, y su campo de investigación se encuentra relacionado con la Automatización y Control Industrial.
Boris Sebastián Toapanta Jiménez.- Nació en Saquisili en 1996. Recibió su título bachiller en el colegio Ramón Barba Naranjo. Actualmente, se encuentra cruzando sus estudios de Ingeniera. En la Universidad Técnica de Cotopaxi, y su campo de investigación se encuentra relacionado con la Automatización y Control Industrial.
Edison Ricardo Tonato Toainga.- Nació en quito en 1996. Recibió su título bachiller en el colegio técnico “Ismael Proaño Andrade”. Actualmente, se encuentra cruzando sus estudios de ingeniería. En la Universidad Técnica de Cotopaxi, y su campo de investigación se encuentra relacionado con la Automatización y Control Industrial.
Gino Raúl Tarco Guamushig.- Nació en Latacunga en 1994. Recibió su título bachiller en el Colegio Técnico “Ramón Barba Naranjo”. Actualmente, se encuentra cruzando sus estudios de ingeniería. En la Universidad Técnica de Cotopaxi, y su campo de investigación se encuentra relacionado con la Automatización y Control Industrial.
