INFORME DE TESIS FINAL - GONZALES GUABLOCHE OFICIAL 2.pdf

PROGRAMA TÉCNICOS INDUSTRIALES CARRERA: ELECTROTECNIA INDUSTRIAL 14EETTE601

TRABAJO DE INNOVACIÓN Y/O MEJORA EN EL PROCESO DE DE PRODUCCIÓN O SERVICIOS EN LA EMPRESA

AUTOMATIZACIÓN AUTOMATIZACIÓN DE UN SISTEMA DE RIEGO RIEG O TECNIFICADO POR GOTEO CON PLC S7-1200, ARDUINO Y TARJETA GPRS SIM900 PARA MEJORAR EL APROVECHAMIENTO Y AHORRO DE AGUA EN UN CAMPO DE CULTIVO

EMPRESA DEVERAL DEL PERÚ S.A.C

“AUTOMATIZACIÓN DE UN RIEGO TECNIFICADO POR GOTEO”

DEDICATORIA

A Dios, Dios, por habernos dado la vida y permitir el haber llegado hasta este momento tan importante de nuestra formación profesional , por habernos dado la fortaleza para continuar con nuestros estudios.

A nuestros padres padres que siempre están con nosotros apoyándonos incondicionalmente para poder llegar a nuestras metas.

A nuestros instructores que instructores que forman parte de nuestra formación profesional, ayudaron a través de sus enseñanzas para que sea posible este proyecto. En especial a nuestro Instructor Eduardo Sandoval, Sandoval, quien nos ayudó con las ideas y conocimientos, lo cual pusimos en práctica en nuestro proyecto.

ELECTROTECNIA INDUSTRIAL

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DEDICATORIA

A Dios, Dios, por habernos dado la vida y permitir el haber llegado hasta este momento tan importante de nuestra formación profesional , por habernos dado la fortaleza para continuar con nuestros estudios.

A nuestros padres padres que siempre están con nosotros apoyándonos incondicionalmente para poder llegar a nuestras metas.

A nuestros instructores que instructores que forman parte de nuestra formación profesional, ayudaron a través de sus enseñanzas para que sea posible este proyecto. En especial a nuestro Instructor Eduardo Sandoval, Sandoval, quien nos ayudó con las ideas y conocimientos, lo cual pusimos en práctica en nuestro proyecto.


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AGRADECIMIENTO Agradezco a Dios por protegerme durante todo el camino y darme fuerzas para superar obstáculos y dificultades a lo largo de toda nuestra carrera profesional.

A nuestros padres Que siempre nos apoya en las buenas y en las malas, dándonos los consejos necesarios para poder salir adelante con nuestros estudios.

Agradecer de manera especial al profesor Eduardo Sandoval por su gran ayuda y dirección de este proyecto.

Agradecer también a nuestro profesor Benito Reyes, quien nos guió en nuestro proyecto.

A todos nuestros instructores que forman parte de nuestra formación profesional, que nos brindaron sus enseñanzas y su apoyo desinteresado para la implementación y desarrollo de este proyecto.

Y a todas las personas que de una u otra manera nos apoyaron en la realización de este proyecto.


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PRESENTACIÓN DE PARTICIPANTES: - Gonzales Guabloche, Jesús Ángel S. ID: 770099 - Leiva Izquierdo, Rony Renzo. ID: 479402

DENOMINACIÓN DEL PROYECTO: AUTOMATIZACIÓN AUTOMATIZACIÓN DE UN SISTEMA DE RIEGO TECNIFICADO POR GOTEO CON PLC S7 1200, ARDUINO Y TARJETA GPRS SIM900 PARA MEJORAR EL APROVECHAMIENTO Y EL AHORRO DE AGUA EN UN CAMPO DE CULTIVO.

CENTRO DE FORMACIÓN PROFESIONAL: SENATI – SENATI – ZONAL ZONAL LA LIBERTAD

CARRERA: ELECTROTECNIA INDUSTRIAL

EMPRESA: MULTI SERVICIOS DEVERAL DEL PERÚ S.A.C.

SECCIÓN/ÁREA: PRODUCCIÓN

LUGAR Y FECHA: LA ESPERANZA, TRUJILLO – TRUJILLO – LA LA LIBERTAD. NOVIEMBRE 2016


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INDICE CARATULA CARATULA ............................................................................................................. ...1 DEDICATORIA DEDICATORIA ........................................................................................................ ...2 AGRADECIMIENTO…………………………………………………………………………………………………. AGRADECIMIENTO…………………………………………………………………………………………………. 3 PRESENTACIÓN DE PARTICIPANTES……………………………………………………………………… PARTICIPANTES……………………………………………………………………… ..4 ÍNDICE .................................................................................................................... ÍNDICE .................................................................................................................... ....5 CAPÍTULO I DENOMINACION DEL PROYECTO………………………………………………………………………… PROYECTO………………………………………………………………………… ...7 1. ASPECTO INFORMATIVO…………………………………………………………………………… INFORMATIVO…………………………………………………………………………… ...8 1.1. Antecedentes ......................................................................................... ...8 2. OBJETIVOS 2.1. Objetivos Generales ........................................................................... ...9 2.2. Objetivos Específicos ........................................... ...................... .......................................... ............................... .......... ...9 CAPÍTULO II DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO……………………………………………………………………………… PROYECTO……………………………………………………………………………… 10 3. DESCRIPCIÓN DE LA MEJOR Y/O INNOVACIÓN DEL PROYECTO……………… PROYECTO………………..…….11 …….11 3.1. Mérito Innovador………………… Innovador………………… …………………………………………………………… .……11 CAPÍTULO III MARCO TEÓRICO………………………………………………………………………………………………… TEÓRICO………………………………………………………………………………………………… .12 4. ARDUINO………………………………………………………………………………………………………..13 ARDUINO………………………………………………………………………………………………………..13 4.1. Entradas y Salidas…………………………………………… Salidas………………………………………………………………… ……………………………………… …………………..13 ..13 4.2. 4.2. Alimentación de un Arduino……………………………………………………… Arduino…………………………………………………………………… ……………..13 ..13 5. ARDUINO Y TARJETA GPRS SIM900………………………………………… SIM900 ………………………………………… .…………………….14 …………………… .14 8.1. Comunicación vía mensaje mensaje de texto……………………………………………………. texto…………………………………………………… .…..14 6. PLC S7-1200…………………………………………………………………………………………………… S7-1200…………………………………………………………………………………………………… .18 6.1. Pasos para la programación del PLC S7-1200…………………………………………… S7-1200…………………………………………… .19


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CAPÍTULO IV ELABORACIÓN DE PROYECTO………………………………………………………………… .……………27 7. PLANO Y MEDIDAS DE LA ESTRUCTURA……………………………………………… .………….28 7.1. Vistas del módulo/estructura…………………………………………………………..………..29 7.2. Medidas del tablero eléctrico…………………………………………………………………….30 7.3. Esquema eléctrico de control……………………………………………………………….…….31 7.4. Esquema eléctrico de potencia…………………………………………………………….…….32 7.5. Diagrama de conexión del Arduino y Tarjeta SIM900…………………..…………....33 7.5. Diagrama de conexión de Arduino y Tarjeta de Relés……………………………..….34 7.7. Diagrama de conexión de Arduino, Tarjeta de Relés al PLC S7-1200………..…35 CAPÍTULO V PRESUPUESTOS Y COTIZACIONES……………………………… …………………………………….…36 8. COSTOS…………………………………………………………………………….…………………… ..……..37 8.1 Costos y beneficios…………………………………………………………………………………….39 9. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES………………………………………………….…………….….42

CAPÍTULO VI CONCLUSIONES……………………………………………………………………………………………………43 BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………………………………………………………45

CAPÍTULO VII ANEXOS……………………………………………………………………………………………………………….46


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CAPÍTULO I DENOMINACIÓN DEL PROYECTO


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1. ASPECTO INFORMATIVO 1.1. ANTECEDENTES El terreno de cultivo ubicado en el distrito de Paiján, provincia de Ascope, en el departamento de La Libertad, demanda reducir la cantidad de agua utilizada en el proceso de riego de cultivo de uva, dado que la cantidad de agua son en grandes proporciones (20 000L) por 4 horas de riego, por lo que genera un gasto excesivo de S/.504.00 mensual, lo que sería al año (10 meses) un gasto de S/.5040.00. Este proceso necesita automatizar un sistema de riego tecnificado por goteo debido a que el riego se realiza abriendo y cerrando válvulas, accionadas manualmente por los trabajadores, desviando así el curso del agua hacia las diversas zonas de cultivo por un tiempo determinado, aproximadamente 4 horas. La cantidad de agua utilizada para las 2 hectáreas de cultivo es de 20 000 litros cada vez que se riega el terreno, durante 4 horas, cada 5 días, es decir 6 veces al mes, lo cual el consumo del agua es de 120 000 litros mensual. La decisión de abrir y cerrar las válvulas es tomada por los trabajadores mediante simple inspección, si el terreno está bien húmedo se cierra la válvula y se abre otra que conduce el agua hacia donde todavía no se tiene la suficiente humedad. El proceso se repite hasta que las zonas de cultivo estén bien húmedas, el proceso estimado para todo el proceso de riego es de 4 horas. El agua no es procesada ni filtrada, por lo que viene con sedimentos perjudiciales para el terreno de cultivo. ¿SERÁ POSIBLE MEJORAR EL APROVECHAMIENTO Y EL AHORRO DEL AGUA AUTOMATIZANDO UN SISTEMA DE RIEGO TECNIFICADO POR GOTEO CON PLC S71200, ARDUINO Y TARJETA GPRS SIM900?


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2. OBJETIVOS 2.1. OBJETIVOS GENERAL AUTOMATIZACIÓN DE UN SISTEMA DE RIEGO TECNIFICADO POR GOTEO CON PLC S7 1200, ARDUINO Y TARJETA GPRS SIM900 PARA MEJORAR EL APROVECHAMIENTO Y EL AHORRO DE AGUA EN CAMPO DE CULTIVO.

2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS 











Diseñar un tablero eléctrico de control de la bomba de agua y de la válvula solenoide, para realizarse de forma manual o automática mediante el Arduino, Tarjeta GPRS SIM900 y el PLC S7-1200. Desarrollar la programación en TIA PORTAL para el control automático del encendido y apagado de la bomba de agua y la válvula solenoide. Instalación de la bomba de agua y la válvula solenoide en las tuberías para que estas se encarguen del suministro de agua. Introducir la programación en el Arduino para que con un mensaje de texto activar y desactivar las entradas digitales del PLC S7-1200 que dará inicio al proceso de riego tecnificado. Hacer las conexiones del Arduino, la Tarjeta GPRS SIM900 y la Tarjeta de relés para activar y desactivar las entradas digitales del PLC vía mensaje de texto. Comprobar que tan buena es la señal de la Tarjeta GPRS SIM900, para realizar el envío de mensaje de texto a larga distancia.


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CAPÍTULO II DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO


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3. DESCRIPCION DE LA MEJORA Y/O INNOVACION DEL PROYECTO El proyecto que hemos propuesto se llevará a cabo en SENATI – Zonal La Libertad, con la finalidad de mejorar y poner en práctica la enseñanza, esto servirá a los aprendices para que puedan observar cómo se puede desarrollar todos sus conocimientos adquiridos durante todo el período de preparación y formación técnica. En esta oportunidad en el área de sistemas de control realizaremos e implementaremos un control automatizado para un sistema de riego tecnificado por goteo. Este proyecto consiste en controlar el proceso a través de un PLC S7 1200, activando y desactivando sus entradas digitales mediante una comunicación vía mensaje de texto, que es realizado con un ARDUINO y una TARJETA GPRS SIM900 que irán conectadas a una tarjeta de relés y de sus salidas del relé irán conectadas a las entradas digitales del PLC S7-1200.

3.1 MÉRITO INNOVADOR 

Al implementar la automatización del riego tecnificado por goteo estaremos produciendo un humedecimiento limitado y localizado.



El agua se vierte en pequeños volúmenes por unidad de tiempo y a baja presión mediante emisores o goteros insertados en una tubería lateral de distribución, los cuales son absorbidos por las raíces de las planta, aprovechándose prácticamente en su totalidad.



Para el control del riego tecnificado intervienen elementos electromecánicos como bombas, válvulas, controladores,

goteros, mangueras, etc. Cuya

función en conjunto es tener un sistema que automáticamente controle el proceso de riego tecnificado por goteo.


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CAPÍTULO III MARCO TEÓRICO


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4. ARDUINO Arduino es una placa con un micro controlador de la marca Atmel y con toda la circuitería de soporte, que incluye, reguladores de tensión, un puerto USB (En los últimos modelos, aunque el original utilizaba un puerto serie) conectado a un módulo adaptador USB-Serie que permite programar el micro controlador desde cualquier PC de manera cómoda y también hacer pruebas de comunicación con el propio chip. Un arduino dispone de 14 pines que pueden configurarse como entrada o salida y a los que puede conectarse cualquier dispositivo que sea capaz de transmitir o recibir señales digitales de 0 y 5 V. También dispone de entradas y salidas analógicas. Mediante las entradas analógicas podemos obtener datos de sensores en forma de variaciones continuas de un voltaje. El rango de temperatura industrial que puede estar sometido el Arduino es de -40°C a 85°C.

4.1 ENTRADAS Y SALIDAS: Cada uno de los 14 pines digitales se puede usar como entrada o como salida. Funcionan a 5V, cada pin puede suministrar hasta 40 mA. La intensidad máxima de entrada también es de 40 mA. Arduino también dispone de 6 pines de entrada analógicos que trasladan las señales a un conversor analógico/digital de 10 bits.

4.2 ALIMENTACIÓN DE UN ARDUINO Puede alimentarse directamente a través del propio cable USB o mediante una fuente de alimentación externa, como puede ser un pequeño transformador o, por ejemplo una pila de 9V. Los límites están entre los 6 y los 12 V. Como única restricción hay que saber que si la placa se alimenta con menos de 7V, la salida del regulador de tensión a 5V puede dar menos que este voltaje y si sobrepasamos los 12V, probablemente dañaremos la placa. La alimentación puede conectarse mediante un conector de 2,1mm con el positivo en el centro o directamente a los pines Vin y GND marcados sobre la placa. Hay que tener en cuenta que podemos medir el voltaje presente en el jack directamente desde Vin. En el caso de que el Arduino esté siendo alimentado mediante el cable USB, ese voltaje no podrá monitorizarse desde aquí. ELECTROTECNIA INDUSTRIAL

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5. ARDUINO Y TARJETA GPRS SIM900 5.1 COMUNICACIÓN VÍA MENSAJE DE TEXTO Utilizaremos el Arduino y la tarjeta GSM para conectar a las entradas digitales del PLC y así controlar el encendido y apagado de la bomba vía mensaje de texto.

Para usar el módulo usaremos la librería “SoftwareSerial” para generar una segunda comunicación serie en nuestro Arduino, luego pasaremos los datos de una a otra para poder visualizar los datos en el monitor serie. Una vez declarada y establecidas las comunicaciones solo tendremos que enviar comandos AT para que el módulo los procese y actúe en consecuencia. Este sketch lo subimos al Arduino:


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- Empezamos a escribir la programación: 1era parte.

3ra parte.


2da Parte.

4ta parte.

15


-

Luego de terminar la programación, “compilamos” y después hacemos clic en “Cargar” como muestra la siguiente imagen.


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La SIM se coloca detrás del módulo, en el zócalo grande. Aquí dejamos una imagen demostrativa:

La esquina recortada de la SIM debe quedarnos en la parte superior izquierda, con los contactos de cara al circuito impreso. EL módulo tiene un LED rojo, si parpadea 2 veces por segundo es que no puede conectar a la red GSM, comprueba que has colocado bien la SIM. Cuando parpadea cada 5 segundos aproximadamente nos está indicando que ha podido encontrar y conectarse a una red GSM. Si todo está correctamente conectado y el sketch subido al Arduino ya seríamos capaces de enviar SMS con Arduino y SIM900.


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6. PLC S7 1200 El controlador lógico programable (PLC) S7-1200 ofrece la flexibilidad y capacidad de controlar una gran variedad de dispositivos para las distintas tareas de automatización. Gracias a su diseño compacto, configuración flexible y amplio juego de instrucciones, el S7- 1200 es idóneo para controlar una gran variedad de aplicaciones. La CPU incorpora un microprocesador, una fuente de alimentación integrada, así como circuitos de entrada y salida en una carcasa compacta, conformando así un potente PLC. Una vez cargado el programa en la CPU, ésta contiene la lógica necesaria para vigilar y controlar los dispositivos de la aplicación. La CPU vigila las entradas y cambia el estado de las salidas según la lógica del programa de usuario, que puede incluir lógica booleana, instrucciones de contaje y temporización, funciones matemáticas complejas, así como comunicación con otros dispositivos inteligentes.


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6.1 PASOS PARA LA PROGRAMACIÓN DEL PLC S7-1200. a. Primero abrimos el Tía Portal v12, los programas se administran en proyectos. Un proyecto de este tipo se crea en la vista del portal. (Crear proyecto). En lo cual colocamos el nombre y hacemos clic en “Crear”.


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b. Ahora se proponen los primeros pasos de configuración. En primer lugar nos interesa la opción configurar dispositivo.

c. A continuación, elegimos “Agregar dispositivo” y escribimos el “Nombre del dispositivo”. Para ello seleccionamos del catálogo “CPU1212C AC/DC/Rly” con la referencia correspondiente:


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d. Configuramos el IP con el cual vamos a trabajar, de la siguiente manera:  

Hacemos doble clic en el cuadrito verde, que significa “Interfaz PROFINET_1” Luego en Propiedades > General > Direcciones Ethernet > Protocolo IP.


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e. Luego nos vamos a “Árbol de Proyecto” que aparece a lado izquierdo de la pantalla. De la siguiente manera: 

Árbol de Proyecto > Dispositivos > Bloques de Programa > Main.

f. A continuación, tendremos nuestro Bloque Main [OB1]. Y empezamos a programar nuestros segmentos de la siguiente manera: 1° Segmento: I0.1 “Parada de Emergencia” “Contacto NC”: En casos de necesitar parar el proceso inmediatamente, utilizamos esta entrada digital que es el I0.1. M0.4 “Apaga Válvula” “Contacto NC”: Cuando la bobina M0.4 se activa, este contacto se abre, apagando así la “Válvula Solenoide”. (4° Segmento). M0.3 “Reset” “Contacto NC”: Cuando la bobina M0.3 se activa (5° Segmento), este contacto se abre. I0.0 “Start” “Pulsador NA”: Al pulsar esta entra digital, encendemos la válvula solenoide. DB1 “TON1” “Temporizador”: Este temporizador será activado al mismo instante que se enciende la válvula solenoide, este temporizador está programado para que en 3 segundos active su contacto que aparece en el “2° Segmento”. Q0.1 “Válvula Solenoide”: Al pulsar I0.0, se enciende la válvula solenoide. 












22


2° Segmento: I0.1 “Parada de Emergencia” “Contacto NC”: En casos de necesitar parar el proceso inmediatamente, utilizamos esta entrada digital que es el I0.1. M0.2 “Apaga Bomba” “Contacto NC”: Cuando la bobina M0.2 se activa, este contacto se abre, apagando así la “Bomba Siemens”. (3° Segmento). M0.3 “Reset” “Contacto NC”: Cuando la bobina M0.3 se activa (5° Segmento), este contacto se abre. “TON1”.Q “Contacto NA”: Este contacto se cierra a los 3 segundos que se activa el temporizador “TON1” (1° Segmento), realizando así el encendido de la bomba siemens. Q0.0 “Bomba Siemens”: Al cerrarse el contacto “TON1”.Q se enciende la bomba siemens. 










23


3° Segmento: Q0.1 “Válvula Solenoide” “Contacto NA”: Al encenderse la válvula siemens (1° Segmento), este contacto cierra y activa el temporizador “TONR1” que está programado en 15s. Es decir en 15 segundos activará su salida “Q” M0.3 “Reset” “Contacto NA”: Cuando la bobina M0.3 se activa (5° Segmento), este contacto se cierra. Reseteando así el temporizador “TONR1”. DB6 “TONR1” “Temporizador”: Al activar este temporizador, a los 15 segundos activará su salida “Q” que es la bobina M0.2 M0.2 “Apaga Bomba” “Memoria”: Al activarse su salida “Q” del “TONR1” esta bobina se activará. 







4° Segmento: Q0.1 “Válvula Solenoide” “Contacto NA”: Al encenderse la válvula siemens (1° Segmento), este contacto cierra y activa el temporizador “TONR2” que está programado en 18s. Es decir en 18 segundos activará su salida “Q” M0.3 “Reset” “Contacto NA”: Cuando la bobina M0.3 se activa (5° Segmento), este contacto se cierra. Reseteando así el temporizador “TONR2”. DB7 “TONR2” “Temporizador”: Al activar este temporizador, a los 18 segundos activará su salida “Q” que es la bobina M0.4 M0.4 “Apaga Válvula” “Memoria”: Al activarse su salida “Q” del “TONR2” esta bobina se activará. 








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5° Segmento: M0.4 “Apaga Válvula” “Contacto NA”: Cuando la bobina M0.4 se activa (4°Segmento), este contacto se cierra y activará el temporizador “TON7”. DB10 “TON7” “Temporizador”: Al activar este temporizador, a los 2 segundos activará su salida “Q” que es la bobina M0.3. M0.3 “Reset” “Memoria”: Al activarse su salida “Q” del “TON7” esta bobina se activará. 






25


g. Luego de todo lo configurado, procesamos a cargar el programa con el PLC, de la siguiente manera: En Árbol de Proyecto > Dispositivos > Módulos Locales > PLC_1 [CPU 1212C AC/DC/Rly] (Anti clic). Cargar en dispositivo > Hardware y Software. 




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CAPÍTULO IV ELABORACIÓN DE PROYECTO


27


7. PLANOS Y MEDIDAS DE LA ESTRUCTURA Medidas de la estructura de metal, para el modulo del riego tecnificado.

Estructura metálica.


28


7.1

VISTAS DEL MÓDULO/ ESTRUCTURA.


29


7.2

MEDIDAS DEL TABLERO ELÉCTRICO

Medidas del tablero eléctrico.


30


7.3 ESQUEMA ELÉCTRICO DE CONTROL.


31


7.4 ESQUEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA.


32


7.5 DIAGRAMA DE CONEXIÓN DEL ARDUINO Y TARJETA SIM900.


33


7.6 DIAGRAMA DE CONEXIÓN DE ARDUINO Y TARJETA DE RELÉS.


34


7.7 DIAGRAMA DE CONEXIÓN DE ARDUINO, TARJETA DE RELÉS AL PLC S7 1200.


35


CAPÍTULO V PRESUPUESTO Y COTIZACIÓN


36


8. COSTOS TABLA DE COSTOS DE LA IMPLEMENTACION COSTO

COMPONENTES

CANTIDAD

Teflón

1

S/.

1.00 S/.

1.00

Codos ½”

3

S/.

0.50 S/.

1.50

Pegamento PVC

1

S/.

8.50 S/.

8.50

Reducción 1”

1

S/.

1.00 S/.

1.00

Unión ¾”

1

S/.

0.80 S/.

0.80

Unión mixta ¾”

2

S/.

0.70 S/.

1.40

Abrazaderas 1”

2

S/.

1.00 S/.

2.00

Unión mixta ½”

3

S/.

0.70 S/.

2.10

Argollas

4

S/.

0.20 S/.

0.80

Adaptador ½”

1

S/.

1.00 S/.

1.00

Tubo ½”

1

S/.

6.00 S/.

6.00

Tubería 1” Bomba de Agua 45W Válvula Solenoide ½” Balde Tablero eléctrico 40x30x15cm Teflón

1

S/.

2.00 S/.

2.00

1

S/.

30.00 S/.

30.00

1

S/.

50.00 S/.

60.00

1

S/.

1

Unidad

Total

S/.

5.00

S/.

60.00 S/.

60.00

1

S/.

1.00 S/.

1.00

Codos ½”

3

S/.

0.50 S/.

1.50

Pegamento PVC

1

S/.

8.50 S/.

8.50

Reducción 1”

1

S/.

1.00 S/.

1.00

Unión ¾”

1

S/.

0.80 S/.

0.80

Unión mixta ¾”

2

S/.

0.70 S/.

1.40

Abrazaderas 1”

2

S/.

1.00 S/.

2.00


5.00

37


Plancha de Melamine 65x80cm Plancha de Melamine 50x80cm Estructura metálica

1

S/.

30.00 S/.

30.00

1

S/.

25.00 S/.

25.00

1

S/.

80.00 S/.

80.00

Arduino Tarjeta GPRS SIM900 Tarjeta de relés

1

S/.

40.00 S/.

40.00

1

S/.

160.00 S/.

160.00

1

S/.

25.00 S/.

25.00

Porta relés

2

S/.

Fuente regulable Transformador 220v-110v Riel din

1

S/.

8.00

S/.

50.00 S/.

50.00

1

S/.

60.00 S/.

60.00

1m

S/.

6.00 S/.

6.00

Tapa canto

10m

S/.

1.00 S/.

10.00

Terokal

1

S/.

8.50 S/.

5.00

Relé térmico

1

S/.

50.00 S/.

50.00

Relé 24v Cable vulcanizado 2x16mm Presos topas

2

S/.

30.00 S/.

60.00

5m

S/.

2.20 S/.

11.00

3

S/.

1.00 S/.

3.00

Pulsadores

2

S/.

7.00 S/.

14.00

Luz Piloto

2

S/.

4.00 S/.

8.00

Adaptador ½”

1

S/.

1.00 S/.

1.00

Borneras

1

S/.

5.00 S/.

5.00

Tubería 1”

1

S/.

2.00 S/.

2.00

Llaves térmicas

3

S/.

15.00 S/.

45.00

Contactor

1

S/.

25.00 S/.

25.00

PLC S7 1200

1

S/.

1200.00 S/.

1200.00

S/.

2127.30

TOTAL


4.00

38


8.1 COSTOS Y BENEFICIOS El riego tradicional (situación actual) se caracteriza por el alto consumo de agua utilizada y por su ambiguo control. En este caso para el regado del campo de cultivo, se realiza bombeando el agua con una bomba a combustión, lo cual es un precio de S/.10.00 en combustible por esas 4 horas, el costo del agua es de S/.8.50 por hora, para este terreno de 2 hectáreas se hace este regado por 4 horas lo que equivale a S/.34.00 por jornada, dicho regado lo lleva a cabo un trabajador el cual por esa jornada se le hace un pago de S/.40.00 por esas 4 horas de riego. Este riego se realiza cada 5 días, es decir 6 días al mes lo que sería un gasto de S/.504.00 al mes. Y anualmente (10 meses) el gasto total es de S/.5040.00. Con la innovación de nuestro proyecto de automatización se obtiene los siguientes gastos:

COSTOS EN MANO DE OBRA

Programación PLC

S/.

300.00

Programación Arduino

S/.

200.00

Instalación eléctrica

S/.

480.00

Mano de obra en instalación de riego tecnificado

S/.

830.00

Total

S/.

1810.00

COSTOS EN MATERIALES

Materiales

Cantidad

Válvula solenoide

2

S/.

30.00 S/.

60.00

Pegamento PVC

10

S/.

10.00 S/.

100.00

Tubería 1”

3

S/.

3.00 S/.

9.00


Unidad

Total

39


Materiales

Cantidad

Unidad

Total

Bomba de agua 3hp

1

S/.

400.00 S/.

400.00

Tubo de agua 3”

70

S/.

50.00 S/.

3500.00

Arduino Tarjeta GPRS SIM900 Tarjeta de relés

1

S/.

40.00 S/.

40.00

1

S/.

160.00 S/.

160.00

1

S/.

25.00 S/.

25.00

Porta relés

2

S/.

Manguera c-8mil Conector inicial 16mm Conector man-cin

2 rollo

S/.

8.00

S/.

630.00 S/.

1260.00

Paquete de 100

S/.

50.00 S/.

50.00

Paquete de 100

S/.

45.00 S/.

45.00

Filtro anillos 3” AGL

1

S/.

400.00 S/.

400.00

Riel din

1m

S/.

6.00 S/.

6.00

Relé térmico

1

S/.

40.00 S/.

40.00

Relé 24v Cable vulcanizado 2x14 Presos topas

2

S/.

30.00 S/.

60.00

200m

S/.

2.50 S/.

500.00

5

S/.

1.00 S/.

5.00

Pulsadores

2

S/.

7.00 S/.

14.00

Luz Piloto

2

S/.

4.00 S/.

8.00

Codos 3”

8

S/.

2.00 S/.

16.00

Tapón 3”

2

S/.

2.00 S/.

4.00

Tee 3”

2

S/.

2.50 S/.

5.00

Llaves térmicas

3

S/.

30.00 S/.

90.00

Contactor Tablero eléctrico 50x40x20cm PLC S7 1200

1

S/.

50.00 S/.

50.00

1

S/.

120.00 S/.

120.00

1

S/.

1200.00 S/.

1200.00

S/.

8635.00

TOTAL ELECTROTECNIA INDUSTRIAL

4.00

40


En la innovación de nuestro proyecto se realiza una inversión total de aproximadamente S/8635.00 lo cuál será recuperado en un tiempo estimado de 2 años (20 meses), porque se reducirán los gastos en el consumo del agua, se eliminará la jornada laboral del trabajador y el gasto del combustible. Una vez implementado nuestro proyecto solo se realizará gastos en el consumo de energía eléctrica en Kw/h. Lo cual es S/.70.00 mensual, ya que ahora el riego será inter diario (dejando un día) es decir 15 días al mes, durante 3 horas seguidas. Lo que sería un gasto de S/.700.00 anualmente (10 meses). Por lo tanto estaríamos ahorrando S/.4340 al año, este monto cubrirá los gastos de implementación del proyecto, que será 2 años (20 meses). Y de ahí en adelante con este sistema obtendremos ahorro de dinero y ganancias. Reduciremos en el consumo del agua, en altas proporciones ya que ahora el consumo del agua mensual será de aproximadamente de 28 800L de agua, en comparación al riego anteriormente que se consumía 120 000L de agua mensual.


41


2016

9. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES Nro.

ACTIVIDADES

Mes

Julio

Semana

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

Agosto

Setiembre

Octubre

Noviembre

Diciembre

X X X

1

Instructor responsable inicia acciones para elección del proyecto

2

Presentación de perfiles de proyectos

X

3

Cierre de presentación de perfiles de proyectos

X

4

Evaluación de proyectos por Comité Evaluador

X

5

Inicio proyectos aprobados; devolución de observados

X

6

Evaluación de proyectos observados por Comité Evaluador

X

7

Justificación del Proyecto; inicio proyectos observados

X

8

Etapa de proyecto: Descripción

X

9

Etapa de proyecto: Secuencias y pasos de trabajo

X

10

Etapa de proyecto: Conceptos tecnológicos

X

11

Elaboración de planos, esquemas, diagramas

12

Cotización y compra de materiales

13

Elaboración, fabricación, montaje

14

Pintado, acabados, inspección final y prueba de funcionabilidad

15

Tipos y costos de materiales

16

Tiempos empleados

17

Bibliografía

18

Sustentación y presentación del proyecto: empresa

19

Exposición y evaluación del proyecto: SENATI

X X X X X X X X X X X X


42

CAPÍTULO VI CONCLUSIONES

CAPÍTULO VI CONCLUSIONES


43


CONCLUSIONES 













Se diseñó el tablero eléctrico de control para la bomba de agua y la válvula solenoide, colocando selectores para que pueda realizarse de forma manual o automático mediante el Arduino, Tarjeta GPRS SIM900 y el PLC S7-1200. Se desarrolló la programación en TIA PORTAL el control automático del encendido y apagado de la bomba de agua y la válvula solenoide, de manera que al iniciarse el proceso, primero se active la válvula solenoide y luego de unos segundos se enciende la bomba de agua, y al terminar el proceso después de un tiempo programado, se apague la bomba de agua y luego de unos segundos se desactive la válvula solenoide. Se logró instalar la bomba de agua y la válvula solenoide en las tuberías para que se encargue del suministro de agua en el riego tecnificado por goteo. Se introdujo la programación en el Arduino, con lo cual mandando un mensaje de texto en códigos binarios “0” y “1” activamos y desactivamos las entradas digitales del PLC dando inicio al proceso. Se realizó las conexiones del Arduino, Tarjeta GPRS SIM900 y la Tarjeta de relés a las entradas digitales I0.0 e I0.1 del PLC S7-1200 para que con un mensaje de texto se active las entradas digitales antes mencionadas. Se comprobó que tan buena es la señal de la Tarjeta GPRS SIM900. Es por ello que se envió el mensaje de activación a una distancia de 60Km (Distrito Puerto Chicama) y el módulo ubicado en el Taller de Automatización – SENATI, de esta manera tener la seguridad que la activación de nuestro proceso se puede realizar desde cualquier distancia, siendo los resultados correctos tales como se esperaba. En este aspecto cumpliendo nuestras expectativas de innovación planteadas. Con la automatización de este sistema de riego tecnificado por goteo constatamos y aseguramos la reducción en cuanto al consumo de agua y mejor aprovechamiento de esta, tiempo del operario y por supuesto el ahorro de dinero, en comparación del riego tradicional utilizado anteriormente (riego a gravedad).


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BIBLIOGRAFÍA 

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Blass, S. Water in Strife and Action. Massada Ltd. Israel, 1973 Burt, Charles M. & Stuart W. Styles. Drip and Micro Irrigation Design and Management for Trees, Vines, and Field Crops, 3rd Edition. Irrigation Training and Research Center, 2007 Maintenance Manual. Jain Irrigation, 1989 Nakayama, F.S. & D.A. Bucks (eds.) Trickle Irrigation for Crop Production. Elsevier, 1986, ISBN 0-444-42615-9



Pair, Claude H. (editor). Irrigation. 5.ª ed. Irrigation Association, 1983



https://curiosoando.com/que-es-una-valvula-solenoide

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 

  



http://contenidosdigitales.ulp.edu.ar/exe/educaciontecnologia/llave_termom agntica_trmica.html https://es.wikipedia.org/wiki/Rel%C3%A9_t%C3%A9rmico https://w5.siemens.com/spain/web/es/industry/automatizacion/simatic/Doc uments/S71200-MANUAL%20DEL%20SISTEMA.PDF http://www.arduino.org/ https://es.wikipedia.org/wiki/Arduino http://www3.gobiernodecanarias.org/medusa/ecoblog/ralvgon/files/2013/05 /Caracter%C3%ADsticas-Arduino.pdf http://www.reparatumismo.org/documentos/nuevo%202/bomba_de_lavado ra.pdf


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CAPÍTULO VII ANEXOS


46


Nuestro modulo inicial.

Adaptamos la melamine cortada a nuestro módulo.


47


Luego de adaptar la melamine a la estructura, comenzamos con la instalación de las tuberías, goteros, válvula y bomba de agua.


48


Al finalizar la instalación de las tuberías comenzamos con la instalación del tablero eléctrico.


49


Hacemos las conexiones del tablero eléctrico.

Y arreglamos con cintillos para que se vea más estético.


50


Colocamos las mangueras y los goteros.

Y nuestro módulo quedaría así.


51

INFORME DE TESIS FINAL - GONZALES GUABLOCHE OFICIAL 2.pdf

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