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UNIVERSIDAD ESTAL DEL SUR DE MANABÍ
FACULTAD DE CIENCIAS TÉCNICAS
CARRERA DE INGENIERIA EN COMPUTACIEÓN Y REDES.
PROYECTO DE INVESTIGACIÓN
PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE:
INGENIERO EN COMPUTACIÓN Y REDES.
TÍTULO DEL PROYECTO DE INVESTIGACIÓN:
“Automatización del sistema de control eléctrico, utilizando la tecnología arduino,
aplicado a la bomba de la piscina de la Universidad Estatal del Sur de Manabí”.
AUTOR:
Ricardo Damián Mero García.
TUTOR:
Ing. Kleber Marcillo Parrales Mg.
Jipijapa – Manabí - Ecuador
2017
ii
iii
iv
v
DEDICATORIA
Dedico este trabajo principalmente a Dios todopoderoso que me dio la vida y fortaleza
para poder llegar hasta este instante importante de mi formación profesional.
A mis padres que han sabido formarme con buenos sentimientos, hábitos y valores, los
mismos que me han ayudado a salir adelante en toda circunstancia de mi vida.
A mi papi Benito, que a pesar de nuestra distancia física, siempre he sentido su
presencia, amor y protección desde el cielo y aunque nos faltaron muchas experiencias
por vivir juntos, sé que este momento hubiera sido tan especial para él como lo es para
mí.
A mi mami Mariana, tías, tíos y toda la familia, que en todo momento me han brindado
su apoyo de forma incondicional y a todos quienes han hecho posible que cumpla esta
meta tan anhelada.
Ricardo Damián Mero García
vi
AGRADECIMIENTO
Agradezco a Dios por protegerme durante todo m camino y darme fuerzas para superar
obstáculos y dificultad a lo largo de mi vida.
A mis padres que con su ejemplo me ha enseñado a no desfallecer ni rendirme ante nada
y siempre preservar a través de sus sabios consejos.
A mis tíos y tías, por su apoyo incondicional y por demostrarme la gran confianza que
han depositado en mí y acompañarme durante todo este arduo camino y compartir
conmigo alegrías y fracasos.
Al ing. Kleber Marcillo, tutor del proyecto por su valiosa guía y asesoramiento en la
realización de la misma.
Gracias a todas las personas que me ayudaron directa e indirectamente a la realización
del este proyecto.
Ricardo Damián Mero García
vii
ÍNDICE DE CONTENIDOS
RESUMEN ................................................................................................................... xvii
SUMMARY ................................................................................................................ xviii
INTRODUCCIÓN ............................................................................................................ 1
I. TÍTULO DEL PROYECTO...................................................................................... 2
II. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN ....................................................................... 3
2.1 Definición del problema .................................................................................... 3
2.2 Formulación del problema ................................................................................. 4
2.3 Preguntas derivadas ........................................................................................... 4
III. OBJETIVOS .......................................................................................................... 5
3.1 Objetivo general ................................................................................................. 5
3.2 Objetivos específicos ......................................................................................... 5
IV. JUSTIFICACIÓN .................................................................................................. 6
V. MARCO TEÓRICO .................................................................................................. 7
5.1 Antecedentes ...................................................................................................... 7
5.2 Bases Teóricas ................................................................................................. 11
5.2.1 Automatización ......................................................................................... 11
5.2.2 Sistema de control automático .................................................................. 12
5.2.3 Control eléctrico ....................................................................................... 12
5.2.3.1 Elementos de maniobras ........................................................................... 12
5.2.3.1.1 Elementos de maniobra manuales ......................................................... 12
5.2.3.1.1.1 Interruptores ...................................................................................... 13
5.2.3.1.1.2 Pulsadores.......................................................................................... 13
5.2.3.1.1.3 Seccionadores .................................................................................... 14
5.2.3.1.2 Dispositivos de protección eléctrica ..................................................... 14
5.2.3.1.2.1 Fusibles.............................................................................................. 15
5.2.3.2 Elementos de mando ................................................................................. 15
viii
5.2.3.2.1.1 Pulsadores mando .............................................................................. 15
5.2.3.2.1.2 Selectores o interruptores giratorios .................................................. 16
5.2.3.3 Elementos auxiliares de mando ................................................................ 16
5.2.3.4 Elementos de señalización ........................................................................ 16
5.2.3.5 Elementos de protección ........................................................................... 17
5.2.4 Tablero de control eléctrico ...................................................................... 18
5.2.5 Contactor .................................................................................................. 18
5.2.6 Electroimán ............................................................................................... 19
5.2.7 Utilización en corriente continúa .............................................................. 20
5.2.8 Bobina ....................................................................................................... 20
5.2.9 Polos ......................................................................................................... 21
5.2.10 Contactos auxiliares .................................................................................. 21
5.2.11 Contactor .................................................................................................. 22
5.2.12 Relé ........................................................................................................... 22
5.2.13 Breakers .................................................................................................... 24
5.2.14 Switch ....................................................................................................... 24
5.2.15 Arduino ..................................................................................................... 24
5.2.16 Características de Arduino........................................................................ 24
5.2.17 Tecnología bluetooth ................................................................................ 25
5.2.18 Bluetooth HC-05 y HC-06 ........................................................................ 25
5.2.19 Arduino uno .............................................................................................. 26
5.2.20 Componentes del arduino ......................................................................... 26
5.2.21 Pines digitales de entrada y salida ............................................................ 27
5.2.22 Conector USB ........................................................................................... 27
5.2.23 Microcontrolador ATmega328 ................................................................. 28
5.2.24 Software de arduino .................................................................................. 28
5.2.25 Software de guía para la programación de páginas web en arduino ........ 28
ix
5.2.26 Módulo de relé .......................................................................................... 28
5.2.27 Piscina ....................................................................................................... 29
5.2.28 Evolución histórica d las piscinas ............................................................. 29
5.2.29 Características especiales de las piscinas ................................................. 29
5.2.30 Partes básicas de una piscina .................................................................... 30
5.2.31 Bomba centrífuga ..................................................................................... 32
5.2.32 Filtración y tipos de filtros ....................................................................... 32
5.2.33 Filtros de cartucho .................................................................................... 33
5.2.34 Filtros de diatomeas .................................................................................. 33
5.2.35 Filtros de arena ......................................................................................... 33
5.2.36 Equipo de bombeo .................................................................................... 34
5.2.37 Instalaciones típicas .................................................................................. 34
5.2.38 Bomba para piscinas ................................................................................. 34
5.2.39 App Inventor ............................................................................................. 35
5.2.40 App Inventor2 ........................................................................................... 35
5.2.41 Requisitos para utilizar AI2 ...................................................................... 36
5.2.42 App Inventor Designer ............................................................................. 36
5.2.43 App Inventor Blocks Editor ..........................................................................
5.2.44 Características y Fortalezas ...................................................................... 37
5.2.45 Debilidades ............................................................................................... 37
5.2.46 Requisitos para comenzar el desarrollo .................................................... 37
5.3. Marco Conceptual ............................................................................................ 38
VI. HIPÓTESIS ......................................................................................................... 41
VII. VARIABLES ....................................................................................................... 41
7.1. Variable Independiente .................................................................................... 41
7.2. Variable Dependiente ...................................................................................... 41
VIII. METODOLOGÍA ................................................................................................ 42
x
8.1 Tipo de Investigación ....................................................................................... 42
8.2 Métodos ........................................................................................................... 42
8.3 Población ......................................................................................................... 43
8.4 Muestras ........................................................................................................... 43
8.5 Técnicas ........................................................................................................... 44
8.6 Recursos ........................................................................................................... 45
8.6.1 Recursos humanos .................................................................................... 45
8.6.2 Recursos materiales .................................................................................. 45
IX. PRESUPUESTO .................................................................................................. 46
X. ANÁLISIS Y TABULACIÓN ................................................................................ 47
10.1 Resultados de la investigación ......................................................................... 47
XI. CONCLUCIONES Y RECOMENDACIONES .................................................. 57
11.1. Conclusiones: ............................................................................................... 57
11.2. Recomendaciones: ........................................................................................ 57
11.2.1. En lo referente al proyecto de investigación se recomienda que:............. 57
11.2.2. En cuanto a la Universidad Estatal del Sur de Manabí se recomienda que:
57
XII. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES .............................................................. 58
XIII. BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................. 60
XIV. PROPUESTA ...................................................................................................... 68
14.1 TÍTULO DE LA PROPUESTA ...................................................................... 68
14.2 JUSTIFICACIÓN ............................................................................................ 68
14.3 OBJETIVOS .................................................................................................... 69
14.3.1 Objetivo general ....................................................................................... 69
14.3.2 Objetivos específicos ................................................................................ 69
14.4 FACTIBILIDAD DE SU APLICACIÓN ........................................................ 70
14.4.1 Análisis general ........................................................................................ 70
xi
14.4.2 Factibilidad técnica ................................................................................... 70
14.4.3 Factibilidad operativa ............................................................................... 70
14.4.4 Factibilidad económica ............................................................................. 71
14.5 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO ................................................................ 72
14.6 IMPLEMENTACIÓN ..................................................................................... 73
14.6.1. Lista de materiales a utilizar en la implementación ................................. 73
14.6.2. Diagrama del proyecto por fases .............................................................. 74
14.6.3. Descripción del diagrama según sus fases. ............................................... 75
14.6.3.1 Etapa 1: Realizar el circuito de control automático electrónico ........... 75
14.6.3.2 Etapa 2: Instalar el circuito automático de potencia del motor ............. 86
14.6.3.3 Etapa 3: Diseñar la aplicación móvil .................................................... 91
14.6.3.4 Etapa 4: Implementación del sistema de control .................................. 97
14.7. RESULTADOS .......................................................................................... 102
XV. ANEXOS ........................................................................................................... 103
xii
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES
Ilustración 1 Elementos de maniobras .......................................................................... 12
Ilustración 2 Pulsadores ................................................................................................ 14
Ilustración 3 Diagrama del contactor ............................................................................ 19
Ilustración 4 Tipos de relé ............................................................................................. 23
Ilustración 5 Modulo Bluetooth .................................................................................... 25
Ilustración 6 Frontal y reverso de la placa Arduino ...................................................... 26
Ilustración 7 Elementos de la placa Arduino Uno ........................................................ 27
Ilustración 8 Partes de la bomba centrifuga .................................................................. 32
Ilustración 9 Diagrama del proyecto por fases.............................................................. 74
Ilustración 10 Circuito de conexión arduino ................................................................. 78
Ilustración 11 Conexión de cables del Arduino ............................................................ 79
Ilustración 12 Conexión de cables del circuito ............................................................. 79
Ilustración 13 Software Arduino ................................................................................... 80
Ilustración 14 Descarga del software ............................................................................ 80
Ilustración 15 Instalación del programa ........................................................................ 81
Ilustración 16 Dispositivos requeridos del software ..................................................... 81
Ilustración 17 Finalización de la instalación ................................................................. 82
Ilustración 18 Interface del programa ........................................................................... 82
Ilustración 19 Reconocimiento del dispositivo ............................................................. 83
Ilustración 20 Programación del arduino ...................................................................... 83
Ilustración 21 Compilación de la programación ........................................................... 84
Ilustración 22 Subida de la programación a la placa .................................................... 84
Ilustración 23 Contactor Metzenauer & Jung DSL26-11E ........................................... 86
Ilustración 24 Relé de sobrecarga Metzenauer & Jung................................................ 87
Ilustración 25 Breakers Merlin Gerin ........................................................................... 88
Ilustración 26 Pulsador JKN ......................................................................................... 89
Ilustración 27 Diagrama del circuito de potencia ......................................................... 89
Ilustración 28 Conexión según el diagrama .................................................................. 90
Ilustración 29 Protección del circuito de potencia ........................................................ 90
Ilustración 30 Diseño de la aplicación .......................................................................... 91
Ilustración 31 Llamada a bluetooth client ..................................................................... 92
Ilustración 32 Configuración para la conexión de bluetooth ........................................ 92
xiii
Ilustración 33 Configuración para salir de la aplicación............................................... 92
Ilustración 34 Configuración botón encender ............................................................... 93
Ilustración 35 Configuración del botón apagado .......................................................... 93
Ilustración 36 Descarga de la aplicación a nuestro ordenador ...................................... 94
Ilustración 37 Compilación de la aplicación ................................................................. 94
Ilustración 38 Instalación de paquetes .......................................................................... 94
Ilustración 39 Bloqueo de seguridad de la aplicación .................................................. 95
Ilustración 40 Aplicación instalada ............................................................................... 95
Ilustración 41 Conexión del bluetooth .......................................................................... 96
Ilustración 42 Aplicación lista para ser utilizada .......................................................... 96
Ilustración 43 Orificios ................................................................................................. 97
Ilustración 44 Asegurar la caja...................................................................................... 98
Ilustración 45 Caja instalada ......................................................................................... 98
Ilustración 46 Instalación de la segunda caja ................................................................ 99
Ilustración 47 Segunda caja instalada ........................................................................... 99
Ilustración 48 Cableado al sistema de potencia .......................................................... 100
Ilustración 49 Orificios para canaletas ........................................................................ 100
Ilustración 50 Colocación de canaletas ....................................................................... 101
Ilustración 51 Conexión de la bomba al sistema ........................................................ 101
Ilustración 52 Primera parte de la entrevista realizad a la persona encargada de la
piscina ........................................................................................................................... 103
Ilustración 53 Segunda parte de la entrevista realizad a la persona encargada de la
piscina ........................................................................................................................... 104
Ilustración 51 Primera parte de la entrevista realizad al docente de educación física de
la Universidad ............................................................................................................... 105
Ilustración 55 Segunda parte de la entrevista realizad al docente de educación física de
la Universidad ............................................................................................................... 106
Ilustración 56 Primera parte de la encuesta realizad a los estudiantes de la carrera de
Ingeniería en Computación y Redes ............................................................................. 107
Ilustración 57 Segunda parte de la encuesta realizad a los estudiantes de la carrera de
Ingeniería en Computación y Redes ............................................................................. 108
Ilustración 58 Encuesta realizada a los estudiantes .................................................... 109
Ilustración 59 Encuesta realizada a los estudiantes .................................................... 109
xiv
Ilustración 60 Encuesta realizada a los estudiantes .................................................... 110
Ilustración 61 Encuesta realizada a los estudiantes .................................................... 110
Ilustración 62 Entrevista realizada al docente de cultura física .................................. 111
Ilustración 63 Entrevista realizada a la persona encargada de la piscina.................... 111
Ilustración 64 Tutorías recibidas por parte del docente .............................................. 112
Ilustración 65 Tutorías recibidas por parte del docente .............................................. 112
Ilustración 66 Soldando parte del circuito .................................................................. 113
Ilustración 67 Uniendo el circuito ............................................................................... 113
Ilustración 68 Última revisión del proyecto ................................................................ 114
Ilustración 69 Probando la automatización ................................................................. 114
Ilustración 70 Acondicionado el espacio donde va a estar ubicada la automatización115
Ilustración 71 Antes de la automatización .................................................................. 115
Ilustración 72 Después de la automatización .............................................................. 116
Ilustración 73 Automatización ya implementada ....................................................... 116
xv
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1 Presupuesto ....................................................................................................... 46
Tabla 2 ¿Conoce usted sobre los componentes electrónicos de la tecnología arduino? 47
Tabla 3 Automatización del sistema de bombeo mejorará el servicio en la piscina ..... 48
Tabla 4 Adecuación del mantenimiento y la función del sistema de bombeo .............. 49
Tabla 5 ¿Diseño del sistema de control eléctrico de la piscina? .................................... 50
Tabla 6 Disminución del trabajo de las personas de mantenimiento de la piscina........ 51
Tabla 7 Disminución de costos en el mantenimiento de la piscina ............................... 52
Tabla 8 ¿Es necesario la implementación del sistema de control eléctrico, utilizando la
tecnología arduino?......................................................................................................... 53
Tabla 9 Cronograma ...................................................................................................... 58
Tabla 10 Materiales ....................................................................................................... 73
xvi
ÍNDICE DE GRÁFICOS
Gráfico 1 ¿Conoce usted sobre los componentes electrónicos de la tecnología arduino?
........................................................................................................................................ 47
Gráfico 2 Automatización del sistema de bombeo mejorará el servicio en la piscina .. 48
Gráfico 3 Adecuación del mantenimiento y la función del sistema de bombeo ........... 49
Gráfico 4 ¿Diseño del sistema de control eléctrico de la piscina? ................................ 50
Gráfico 5 Disminución del trabajo de las personas de mantenimiento de la piscina .... 51
Gráfico 6 Disminución de costos en el mantenimiento de la piscina ............................ 52
Gráfico 7 ¿Es necesario la implementación del sistema de control eléctrico, utilizando
la tecnología arduino? ..................................................................................................... 53
Gráfico 8 Cronograma de actividades ........................................................................... 59
xvii
RESUMEN
El presente documento se realiza para mostrar una forma diferente de cómo puede
ser mejorado el sistema de control en una piscina aplicando conocimientos de
automatización basado en Arduino, mediante la participación de profesores, estudiantes
y el operador del sistema se logró identificar la necesidad presentada la misma que ha
sido tomada durante el desarrollo de este proyecto para conseguir plasmar en la bomba
de agua de la piscina de la Universidad Estatal del Sur de Manabí, un sistema de
automatización basado en Arduino.
Durante el desarrollo del proyecto se plantearon objetivos direccionados a lograr la
implementación del objetivo principal que es automatizar la bomba de agua de la
piscina, conceptualizando las ideas buscando participación social, guiando el proyecto
mediante epígrafes de diferentes libros para para poder solventar de una manera teórica
la propuesta planteada.
Culmina con la implementación tecnológica de la idea principal plasmada en el
inicio del proceso de investigación, dando como resultado la automatización del sistema
de control eléctrico mejorando el servicio que brinda la piscina a las personas que la
utilizan, la propuesta tiene como tema: “Implementación de la automatización del
sistema de control eléctrico, utilizando la tecnología Arduino, aplicada a la bomba de la
piscina de la Universidad Estatal del Sur de Manabí.”
Palabras claves: Arduino, automatización, control eléctrico, piscina.
xviii
SUMMARY
The present document is made to show a different way of how the control system in
a pool can be improved by applying knowledge of Arduino-based automation, through
the participation of teachers, students and system operator was able to identify the A
necessity present in the project. It has been taken during the development of this project
to get the Arduino-based automation system to be installed in the pool water pump of
the State University of Southern Manabí.
During the development of the project, objectives were set to achieve
implementation of the main objective of automating the pool water pump,
conceptualizing ideas that seek social participation, guiding the project through the
plans of different books for the solvent power of A theoretical way The proposed
proposal.
It culminates with the technological implementation of the main idea embodied in
the beginning of the research process, resulting in the automation of the control system,
improving the service provided by the pool to the people who use it. The proposal has
as its theme: "Implementation From the automation of the electrical control system,
using the Arduino technology, applied to the swimming pool pump of the state
university of the south of Manabí.
Keywords: Arduino, automation, electrical control, pool.
1
INTRODUCCIÓN
El presente proyecto de investigación se realizará en la piscina que está ubicada en el
complejo de la Universidad Estatal del Sur de Manabí, la cual está al servicio de
estudiantes, personal docente y administrativo de la entidad de educación superior.
A nivel mundial las piscinas están siendo controladas mediante la sistematización del
circuito eléctrico de la bomba para su óptimo funcionamiento.
El proyecto de investigación, consiste en la implementación del sistema de control
eléctrico de la bomba de la piscina de la Universidad Estatal del Sur de Manabí, la
misma que se fundamenta en el control del encendido y apagado de la bomba utilizando
la tecnología Arduino, la cual es muy importante debido a que su creación ha sido útil
en diferentes procesos de automatización.
La automatización de los diferentes sistemas de control electrónico han sido de gran
impacto para el desarrollo de nuestra sociedad ya que han permitido: mejorar tareas
humanas repetitivas, tediosas o peligrosas, trabajar con tolerancia mucho menor,
disminuir costos de producción en mano de obra e insumos y mejorar la seguridad de
operación de las máquinas y procesos.
La tecnología ha sido un pilar fundamental para el desarrollo social y económico
debido a los constantes descubrimientos, su uso ha provocado grandes avances en las
diferentes áreas de conocimiento desarrollando múltiples beneficios que van desde la
realización de una tarea hasta la emisión de un mensaje.
El objetivo general es Automatizar el sistema de control eléctrico, utilizando la
tecnología Arduino, aplicada a la bomba de la piscina de la Universidad Estatal del Sur
de Manabí.
En este proyecto se analizó los componentes electrónicos para el sistema de control
automático, además se procedió a elaborar el programa para el sistema de control
automático para la bomba y consecuentemente diseñar el sistema eléctrico de potencia
para el control de la bomba de la piscina, lo que permite brindar un buen servicio a los
estudiantes, personal docente y administrativo de la entidad de educación superior .
2
I. TÍTULO DEL PROYECTO
“Automatización del sistema de control eléctrico, utilizando la tecnología arduino,
aplicado a la bomba de la piscina de la Universidad Estatal del Sur de Manabí”.
3
II. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
2.1 Definición del problema
El control eléctrico de manera manual del sistema de bombeo para el mantenimiento
del agua de la piscina de la Universidad Estatal del Sur de Manabí. (UNESUM), ha
provocado que el trabajo que se realiza, sea inseguro aumentando la demanda de
recursos tanto económicos, humanos, además generando que la vida útil del equipo se
encuentre minimizada y el servicio que se brinda sea deficiente debido al mal estado de
determinados equipos eléctricos.
Los materiales que conforman el actual sistema, no cumplen la función específica
debido al deterioro de determinados componentes eléctricos, por el tiempo prolongado
de uso, por lo tanto es necesaria la automatización programada para realizar un buen
mantenimiento de la piscina.
Además los docentes del área de educación física no pueden hacer uso de las
piscinas debido a la falta de un mantenimiento adecuado, porque no tiene un sistema
de control automático desencadenando así contaminación y un deficiente servicio.
El mantenimiento demandaba de mayor tiempo de trabajo de una persona capacitada
para poder realizar el respectivo manejo de esa área específica, provocando mayores
problemas, es por ello la necesidad de utilizar esta nueva tecnología para facilitar el
mantenimiento de la piscina.
.
4
2.2 Formulación del problema
¿De qué manera los usuarios se beneficiarán con la automatización del sistema de
control eléctrico de la piscina de la Universidad Estatal del Sur de Manabí?
2.3 Preguntas derivadas
¿De qué forma influye la aplicación de los componentes electrónicos
actualizados en la automatización del sistema de bombeo de agua de la piscina?
¿De qué manera contribuye la automatización del sistema de control de la
bomba de agua mediante la utilización de tecnología Arduino?
¿De qué manera se beneficiará a la Universidad Estatal del Sur de Manabí con la
utilización de la tecnología arduino en la automatización del sistema de control
eléctrico de la bomba del agua de la piscina?
5
III. OBJETIVOS
3.1 Objetivo general
Automatizar el sistema de control eléctrico, utilizando la tecnología Arduino,
aplicada a la bomba de la piscina de la Universidad Estatal del Sur de Manabí.
3.2 Objetivos específicos
Analizar los componentes electrónicos para el sistema de control automático de
la piscina.
Diseñar el sistema eléctrico de potencia para el control de la bomba.
Elaborar el programa para el sistema de control automático para la bomba de la
piscina.
6
IV. JUSTIFICACIÓN
La implementación de un sistema automatizado permitirá, que la mayoría de las
funciones del equipo, sean realizadas bajo la seguridad que brinda la tecnología
Arduino, permitiendo de esta manera optimizar el recurso, dándole una duración más
prolongada al sistema eléctrico y al dispositivo que funciona con la bomba de agua de la
piscina de la Universidad Estatal del Sur de Manabí.
El análisis de los componentes del sistema de control eléctrico permitirá conocer las
características técnicas. Con la sistematización se podrá prolongar el tiempo de vida útil
de los equipos y su respectiva diferencia con algún otro sistema, lo que conlleva a
realizar una elección eficiente, eficaz y durable optimizando el talento humano.
El diseño dará las directrices necesarias para el buen funcionamiento del sistema
automatizado de bombeo de las piscinas de la Universidad Estatal del Sur de Manabí.
La aplicación de este sistema, automatizará el trabajo de limpieza del agua de la
piscina, mejorará el servicio para los estudiantes y docentes de la carrera, siendo
manejada tan solo por una persona mediante un sistema totalmente automatizado.
Este sistema va a ser controlado también mediante un dispositivo móvil, el mismo
que será activado mediante una aplicación Android, mediante un teléfono previo a la
instalación del programa en el mismo.
La incorporación de tecnología moderna beneficiará a los estudiantes, docentes y por
ende al personal de mantenimiento de las piscinas ya que en menos tiempo podrán
brindar mejor servicio.
7
V. MARCO TEÓRICO
5.1 Antecedentes
Según (Ayala, 2013) la implementación de un sistema de control de posición con
plataforma Arduino, esta enlazado mecánicamente con un eje transversal al servomotor
donde obedecerá las tareas enviadas por Arduino y comparadas con el sensor de
posición, en el cual el alerón se moverá y formará el ángulo que se ordene, mediante
una interfaz gráfica de Labview el usuario ingresará un valor en grados y escogerá el eje
con respecto a las x, positivo o negativo para que se posicione el alerón.
(Ojeda, 2012) Plantea que el sistema de control eléctrico es implementado por
razones de seguridad, en diferentes áreas porque en caso de que se presente un fallo en
uno de sus componentes es posible continuar trabajando obteniendo como resultado una
mayor disponibilidad del sistema. Por la distancia existente entre los diferentes
elementos de control la comunicación inalámbrica realizada por diferentes enlaces,
resulta ser un medio de transmisión efectivo para transferir información desde el tablero
remoto al tablero de control central.
(Prima, 2017) Define que el sistema automático de llenado del tanque de agua
Controlado con base ArduinoTM, se diseña aplicando un sensor ultrasónico, un
interruptor automático, un sensor de flujo de agua, un microcontrolador ArduinoTM y
una máquina de bombeo para cambiar automáticamente el llenado de agua. Aplicando
un sensor ultrasónico, un transmisor ultrasónico se monta en la parte superior del tanque
y transmite un pulso ultrasónico hacia abajo en el tanque. Este impulso que se desplaza
a la velocidad del sonido será reflejado de nuevo al transmisor desde la superficie del
líquido. La medición de retardo de tiempo entre las señales transmitida y recibida
permite al dispositivo calcular la distancia a la superficie. El transmisor está
programado para determinar automáticamente el nivel del líquido y cambiar la máquina
de bombeo. La dinámica del flujo de agua y el nivel de líquido durante el llenado y el
drenaje del tanque de agua será reportada.
Según (Turmero, 2013) los sistemas de control tienen vastas áreas de aplicación en:
industrias del transporte, incluyendo la aeroespacial; procesos químicos y biológicos;
sistemas mecánicos, eléctricos y electromecánicos; agroindustria, industrias de procesos
y de manufactura; sistemas económicos, políticos y sociales. Los encontramos en
8
nuestra cotidianidad: desde la nevera hasta el sistema de control de combustión
electrónica de los automóviles y así como en nuestro propio cuerpo: control de la
temperatura corporal, presión arterial, equilibrio su aplicación requiere de varias
tecnologías como la informática, la eléctrica, la electrónica y las comunicaciones;
también exige buena fundamentación matemática y conocimientos del proceso a
controlar.
(Delgado, 2013) Define que para los años de 1920 a 1930 comenzó, la aparición de
los dispositivos electrónicos aplicados a las piscinas. En 1923 se inventó el rectificador
de selenio. Posteriormente en 1925 se desarrolló un rectificador de óxido de cobre, pero
no fue hasta 1928 que Albert W. Hull de la compañía General Electric inventara el
tiratrón y el rectificador de vapor de mercurio controlado (ignitrón). Esto permitía
regular la corriente continua que producían los rectificadores, y sustituyendo algunos
sistemas de Ward Leonard por convertidores estáticos.
(Ayala, 2013) Manifiesta que el sistema Arduino es una plataforma de hardware de
código abierto, basado en una sencilla placa de circuito impreso que contiene un micro
controlador de la marca “ATMEL”, que cuenta con entradas y salidas, analógicas y
digitales, en un entorno de desarrollo que está basado en el lenguaje de programación
processing. El dispositivo conecta el mundo físico con el mundo virtual, o el mundo
analógico con el digital controlando, sensores, alarmas, sistemas de luces, motores,
sistemas de comunicaciones y actuadores físicos.
Según (Al-Haija, 2014) Arduino Mega2560R3 microcontrolador Soportado con
memoria externa y una pantalla táctil LCD, así como un teclado doble se ha utilizado en
la programación de C Lenguaje para implementar el coprocesador RSA propuesto con
32 bits, el comercio entre el tamaño del mensaje y el tiempo de cifrado se puede dibujar
como una relación de revestimiento según el tamaño de bloque de la fase de cifrado. Sin
embargo, tal diseño Con una MCU provista de una pequeña célula solar (y fuera de
curso con una batería de reserva), así como pequeños tamaños de bloque se considera
Útil para el uso en aplicaciones de red de sensores inalámbricos (WSN) debido a la
facilidad de conexión de la MCU a la WSN que, como Así evitar el tiempo de
procesamiento de los procesos de cifrado / descifrado que podría ser ejecutado por la
MCU en lugar de la vida limitada Sensores.
9
(Barbe, 2013) Afirma que al utilizar en una práctica de laboratorio de Simulink el
Arduino como hardware de bajo costo. Una Shell debe, ser desarrollada para adaptar las
señales de Arduino a la planta real, esto consiste en un motor de CC. Con Arduino
Arquitectura y con el hardware abierto una tarjeta barata de la adquisición de datos se
ha construido. Varias pruebas se realizan para validar el sistema completo y se ha
mejorado un estudio de frecuencia para conocer Las posibilidades de la arquitectura
propuesta en el control de otras nuevas plantas.
(Sobota., 2013) Define que el Arduino se utiliza para la interacción con el mundo
físico a través de sus entradas y salidas. El REX control System permite a los
estudiantes desarrollar y verificar los algoritmos de control en Simulink y luego
ejecutarlo en tiempo real con unos pocos clics del ratón. Sin embargo, el sistema de
Control REX está ningún medio depende de Simulink, es totalmente funcional incluso
si la licencia de Simulink no está disponible. La plataforma más allá de los puentes de la
brecha entre los mundos virtual y físico, ya que está firmemente conectados a los
portales PIDlab.com y Contlab.eu, lo que la convierte en una opción ideal para el
control educación.
(Ishikaw, 2010). Manifiesta que siendo Arduino un hardware pronominal de código
abierto cuya arquitectura, implementación y otros recursos necesarios sean accesibles,
mientras que Processing es su contraparte de software que apoya el rápido desarrollo de
controlador / interfaz sin mucha experiencia. Demostramos su ventaja con un sistema
cinemático no holonómico en las piscinas llamado el robot serpiente tridente y un robot
sub-accionado Sistema mecánico llamado robot de uniciclo invertido.
Según (Villarreal, 2015) un sistema domótico en un sistema formado por un nodo
central y cinco nodos secundarios comunicados inalámbricamente. El nodo central
utiliza un módulo Arduino Mega 2560, el cual coordina la red, iniciando y manteniendo
activa la misma, generando un acceso remoto vía Internet, mientras que los nodos
secundarios se encargarán de recibir y procesar la información enviada por el nodo
central, ejecutando así las peticiones hechas por el usuario. Los nodos secundarios
controlarán una cortina motorizada, un Dimmer, un control de temperatura ambiental,
una cerradura eléctrica y una cámara IP. Los dispositivos que permiten establecer la
comunicación inalámbrica en este sistema son los módulos XBee Pro Serie Uno,
10
mientras que la interacción con el Internet se la llevará a cabo a través de una aplicación
de Android.
(Contino, 2014) asegura que el desarrollo de un proyecto de TI creada para permitir
la comunicación entre ellos un cambio de agua del sistema de gestión y control en una
piscina y un dispositivo móvil, se ha utilizado un Arduino Mega 2560 equipado con un
módulo Ethernet, mientras que, en lo que concierne al dispositivo móvil, se eligió un
dispositivo equipado con el sistema operativo Android, la comunicación entre estos dos
actores es a través de un servidor escrito en Java que se ejecuta en la misma red local
que tiene la placa Arduino. El proyecto se puede insertar como parte de la Internet de
los objetos, donde cada objeto se caracteriza por la capacidad de conectarse a la
información de Internet y el intercambio con cada otro objeto puede crear una red.
(Garcia, 2013) Afirma que el artículo presenta el desarrollo de un sistema de control
basado en Android y Tecnologías Bluetooth, este sistema fue desarrollado
originalmente para reemplazar a UNIBOT (Desarrollar soluciones en sistemas
autónomos y tecnologías robóticas de UNISUL - Universidad de Santa Catarina)
dispositivo de control, previamente realizado por un cableado Joystick a través de otra
solución basada en la frecuencia de radio para alcanzar este objetivo se utilizó la
tecnología Bluetooth y la plataforma de prototipos Arduino, desde el primer prototipo se
desarrolló una nueva aplicación para su uso en la automatización de un garaje puerta
electrónica en ambos prototipos se desarrolló un teléfono con sistema operativo android.
(Rodriguez, 2016), el control automatizado del sistema de riego cuenta con varios
dispositivos informático de hardware libre complementando dicho control con teclado
4x3, Lcd de 2x12 donde el usuario accede al manejo del dispositivo de riego, mejorando
el control en las actividades y procesos realizadas a diario en el área de los sembríos,
obteniendo resultados favorables en el buen control del uso de agua.
11
5.2 Bases Teóricas
5.2.1 Automatización
Automatización es el uso de máquinas o mecanismos diseñados para seguir
secuencias y patrones determinados que responden a instrucciones predeterminadas para
sustituir el esfuerzo físico y mental humano en tareas manuales, toma de decisiones o
simples rutinas de observación. Utilizando sistemas o elementos computarizados para
controlar procesos industriales y/o maquinarias, lo cual el trabajo de los operarios o en
algunos casos lo sustituye. En palabras sencillas, es un sistema que permite la ejecución
de acciones y tareas sin intervención manual humana.
Este sistema involucra muchos equipos, metodologías, procesos, comunicación y la
unión de muchos otros elementos para lograr los siguientes objetivos:
Mejorar la calidad de procesos y productos.
Reducir tiempos de producción.
Agiliza procesos.
Reducir costos de producción.
Realizar tareas que requieran alta precisión.
Incrementar seguridad.
Consta de dos partes principales:
Mando: esta parte es la encargada de monitorear, controlar, ordenar, analizar y
decidir todas las operaciones que se perciben y que se realizan. Está
principalmente liderado por autómatas programables como lo son los PLC y los
Relés Inteligentes.
Operación: se refiere a la parte que actúa directamente sobre las máquinas y
equipos que permite la elaboración del proceso o producto. Tanto en la
detección de condiciones como en el accionamiento de los equipos actuadores.
Involucra equipos eléctricos, mecánicos y neumáticos, así como sensores,
transductores, entre otros. (Ivankovich, 2016)
12
5.2.2 Sistema de control automático
Un sistema de control automático es una interconexión de elementos que forman una
configuración denominada sistema, de tal manera que el arreglo resultante es capaz de
controlarse por sí mismo. (Gaviño, 2012)
5.2.3 Control eléctrico
Un sistema de control eléctrico es un conjunto de elementos eléctricos o electrónicos
que accionan contactos, todos interconectados eléctricamente a través de conductores,
con el propósito de establecer una función de control sobre un equipo o conjunto de
equipos. La función de control consiste en permitir o cerrar el paso de energía eléctrica
al equipo o parte de este. Siendo un dispositivo o grupo de dispositivos que sirve para
gobernar, de alguna manera predeterminada, la energía eléctrica suministrada a los
aparatos a los cuales está conectado. (Ordoñez, 2012)
5.2.3.1 Elementos de maniobras
Los elementos de control o de maniobra son dispositivos que nos permiten abrir o
cerrar el circuito cuando lo necesitamos. Estos son algunos ejemplos: (Bua, 2014)
Ilustración 1 Elementos de maniobras
Fuente: (Bua, 2014)
5.2.3.1.1 Elementos de maniobra manuales
En toda instalación eléctrica es necesaria la utilización de elementos de maniobra,
cuya misión es satisfacer una necesidad básica de cualquier explotación, la de abrir o
13
cerrar circuitos. El poder de corte se refiere a la capacidad que posee el aparato para
interrumpir una corriente o para conectar una carga. La capacidad de corte se expresa
por lo general en amperios o Kilo-amperios. (Alexander, 2014)
5.2.3.1.1.1 Interruptores
Los interruptores eléctricos, son dispositivos que sirven para desviar u obstaculizar el
flujo de corriente eléctrica. Van desde un simple interruptor que apaga o enciende un
foco, hasta un complicado selector de transferencia automático de múltiples capas
controladas por ordenadores. Los materiales empleados para su fabricación dependen de
la vida útil del interruptor. Para la mayoría de los interruptores domésticos se emplea
una aleación de latón o aluminio para resistir la corrosión. Cuando se requiere una
pérdida mínima se utiliza cobre puro debido a su alto factor de conductividad eléctrica.
Para interruptores donde se requiera la máxima confiabilidad se utilizan contactos de
cobre pero se aplica un baño con un metal más resistente al óxido como el estaño.
(Parra, 2013)
5.2.3.1.1.2 Pulsadores
Los pulsadores conocidos como interruptor, botón, o pusbuton, o buton, que por
todos estos nombres se conoce, es generalmente una “cucaracha” negra de cuatro
pata que tiene un botón en el lomo, señala el deseo de cambio de fase de un proceso. En
un circuito digital vale para detectar cuando se desea modificar la fase en que se
encuentra trabajando el programa, por eso con un solo pulsador podemos iniciar
diferentes fases siempre que por programa quede especificado que procesos se inician a
continuación de los que en ese momento se están ejecutando, Por ejemplo en este
programa una pulsación indica el deseo de cambiar el estado del LED de encendido
apagado y viceversa. (Maocho, 2013)
14
Ilustración 2 Pulsadores
Fuente: (Maocho, 2013)
5.2.3.1.1.3 Seccionadores
Son componentes de automatización poderosas, que comprenden un mecanismo de
swicheo y control integrado, y a la vez la funcionalidad de las comunicaciones en un
sólo paquete. El seccionador automático bajo carga usualmente viene con aislamiento
de gas para montaje en postes, y están disponibles en modelos manuales y automáticos.
El modelo automático puede ser configurado como un seccionador controlado a
distancia o como un seccionalizador. Estos seccionadores automáticos poseen las
mismas características de los seccionadores bajo carga y seccionalizadores tradicionales
más los beneficios de un diseño actualizado, optimizado para la automatización, el
control remoto y el monitoreo. (Restrepo, 2013)
5.2.3.1.1.4 Elementos de maniobras automáticos
Son dispositivos diseñados para abrir y/o cerrar circuitos en función de las
magnitudes que alcanzan ciertas variables físicas tales como: corriente, voltaje,
frecuencia, temperatura, presión, espacio, tiempo, etcétera. Los más importantes son los
interruptores automáticos o disyuntores; que son aparatos de conexión - desconexión de
circuitos; capaces de establecer, soportar e interrumpir corrientes bajo condiciones
normales del circuito, así como establecer, soportar durante un tiempo determinado e
interrumpir corrientes de cortocircuito. (Ordonez, 2012)
5.2.3.1.2 Dispositivos de protección eléctrica
Los sistemas de protección eléctrica son dispositivos que tienen como objetivo
principal detectar fallas que podrían provocar daños a las personas y a la maquinaria
generando pérdidas económicas, estos sistemas funcionan de manera automática
15
tomando las medidas que se requieran para aislar los elementos en falla del sistema
eléctrico. (Eras, 2016)
5.2.3.1.2.1 Fusibles
Son conductores calibrados para permitir el paso de una determinada magnitud de
corriente, de manera tal que al producirse una sobre-corriente el conductor se fundirá y
desconecta la fuente de alimentación de la carga. En los circuitos de control eléctrico se
usan comúnmente los fusibles como elementos de protección contra cortocircuitos y no
contra sobrecargas. Los fusibles se construyen de una gran diversidad de formas:
tapones, bayonetas, cartuchos, cuchillas, alambre, etcétera. (Ordoñes, 2015)
5.2.3.2 Elementos de mando
Son operadores que sin necesidad de cambiar las conexiones del circuito permiten
gobernar a voluntad la instalación. Son todos aquellos dispositivos que abren y cierran
circuitos de muy baja potencia (circuitos de mando) y que son accionados por un
operador o usuario. (Morte, 2017)
5.2.3.2.1.1 Pulsadores mando
Son aparatos de maniobra con cierto poder de corte. Se diferencian de los
interruptores porque cierran o abren circuitos mientras actúa sobre ellos una fuerza
externa (del operador o usuario) en el mecanismo de accionamiento, el dispositivo
retoma su posición de reposo una vez que cesa la fuerza aplicada. El más familiar de
estos aparatos son los usados en las bocinas de automóviles y timbres residenciales. Las
características eléctricas principales son similares a las reseñadas para los interruptores
manuales, pueden presentar formas:
Rasantes: que impiden maniobras involuntarias.
Salientes: de accionamiento más cómodo.
De llave: para accionamiento de gran responsabilidad.
De seta (hongo): para accionamiento de emergencia.
Luminoso: con señalización incorporada. (Ordoñes, 2015)
16
5.2.3.2.1.2 Selectores o interruptores giratorios
Los selectores o interruptores giratorios son dispositivos que tienen como órgano de
maniobra un eje o una varilla que puede girarse hacia una o varias posiciones indexadas
con el fin de obtener un cambio del estado de los contactos. La rotación del órgano de
maniobra puede ser completa o limitada en una u otra de las direcciones. Es el
interruptor cuyo miembro de actuación es una barra o un eje que debe rotarse en la/las
posición(es) indicada(s) para lograr un cambio en el estado del contacto Un selector
eléctrico rotativo tiene la función de abrir o cerrar contactos de acuerdo a una posición
seleccionada de manera manual. (Guillen, 2012)
5.2.3.3 Elementos auxiliares de mando
Son aparatos accionados (abren y/o cierran contactos) por variables físicas del
sistema sujeto a control, tales como: posición, tiempo, temperatura, presión, etcétera.
Junto con los elementos de mando se constituyen en el centro del sistema de control y
son los que permiten la automatización del mismo. Existe una gran variedad de
elementos que se pueden agrupar como auxiliares de mando:
Interruptores de posición o finales de carrera.
Relés de tiempo o temporizadores.
Interruptores de presión o presostatos.
Interruptores de temperatura o termostatos.
Detectores de proximidad.
Detectores fotoeléctricos.
Programadores de levas.
Interruptores de nivel.
Otros detectores.
5.2.3.4 Elementos de señalización
Son dispositivos destinados a llamar la atención del usuario o del operador sobre el
estado normal o anormal de funcionamiento de un equipo, máquina, circuito o carga
eléctrica en general. La señalización apropiada redunda en una mayor facilidad en el
control de los equipos y en operaciones más seguras, así como también en indicaciones
acertadas para localizar fallas del equipo.
17
En los controles eléctricos la señalización se realiza de dos formas básicas:
señalización acústica y señalización visual. Veremos a continuación los elementos que
conforman éstas dos clases de señalización.
Señalización acústica
Son dispositivos que emiten señales perceptibles por el oído del operador o usuario.
Los más usados son: los timbre, zumbadores, sirenas, etc.
Señalización óptica
Son dispositivos que emiten señales perceptibles por la vista del operador o usuario.
Los más usados son: los elementos visuales; los cuales emplean símbolos indicativos de
las operaciones que se están realizando. (Etiquetas, marcas, etc.), Y los elementos de
señalización luminosos: que emplean lámparas o pilotos de diferentes colores.
5.2.3.5 Elementos de protección
Son dispositivos que tienen como finalidad proteger el equipo, la máquina, el circuito
o la carga eléctrica en general, contra daños potenciales producidos por sobre-
corrientes, originadas principalmente por sobrecargas.
Las principales causas de sobrecarga en un equipo eléctrico son las siguientes:
Sobrecarga en la máquina accionada por el motor eléctrico.
Bajo voltaje en la red de suministro de electricidad.
Inercia elevada de la carga mecánica, lo que hace que los motores se
sobrecarguen en el momento del arranque.
Una excesiva conmutación de la máquina en un período de tiempo
breve, lo que hace que se recalienten los motores.
Pérdida de una fase de alimentación en los motores trifásicos.
Calentamiento por temperaturas ambientales elevadas.
Los dispositivos de protección no actúan directamente en la maniobra de
desconexión, estos desenergizan la bobina del contactor, que a su vez desconecta la
máquina de la fuente de alimentación.
Los principales elementos de protección son los siguientes:
Relés térmicos.
18
Relés térmicos diferenciales.
Relés termo magnético.
Relés electromagnéticos.
Relés electromagnéticos diferenciales.
Relé de sobrecarga de estado sólido.
5.2.4 Tablero de control eléctrico
Los tableros eléctricos son equipos pertenecientes a los sistemas eléctricos y están
destinados a cumplir con algunas de las siguientes funciones: medición, control,
maniobra y protección. Constituyen uno de los componentes más importantes de las
instalaciones eléctricas y por ende están siempre presentes en ellas, independientemente
de su nivel de tensión, su tipo o tamaño. Los tableros adquieren las más variadas formas
y dimensiones de acuerdo con la función específica que les toque desempeñar, como
pueden ser aquellos que se emplean en los distintos tipos de inmuebles (viviendas,
sanatorios, escuelas, estadios deportivos, etc.) o bien en industrias. (Farina, 2012)
Los tableros de control eléctricos son paneles donde se encuentran instrumentos para
la conexión, control, maniobra, protección, medida, señalización y distribución, todos
estos pequeños dispositivos que integran el tablero eléctrico permite que una instalación
eléctrica funcione. (Forero, 2015)
5.2.5 Contactor
Es un mecanismo cuya misión es la de cerrar unos contactos, para permitir el paso de
la corriente a través de ellos. Esto ocurre cuando la bobina del contactor recibe corriente
eléctrica, comportándose como electroimán y atrayendo dichos contactos.
Partes que lo componen:
Contactos principales: (1-2, 3-4, 5-6): Tienen por finalidad abrir o cerrar el
circuito de fuerza o potencia.
Contactos auxiliares (13-14): Se emplean en el circuito de control. Por lo tanto
soportarán menos intensidad que los contactos principales. El contactor de la
imagen solo tiene uno que es normalmente abierto, pero también puede ser un
contacto normalmente cerrado.
19
Circuito electromagnético: Consta de tres partes:
El núcleo (parte fija).
La bobina: A1-A2.
La armadura (parte móvil).
Cuando se va a elegir un Contactor hay que tener en cuenta, entre otros factores, lo
siguiente:
Tensión de alimentación de la bobina: Esta puede ser continua o alterna, siendo
esta última la más habitual.
Número de veces que el circuito abre y cierra: Hay que tener en cuenta el arco
eléctrico que se produce cada vez que esto ocurre y el consiguiente deterioro.
Corriente que consume el motor de forma permanente (corriente de servicio). Es
conveniente el uso de catálogos de fabricantes en los que se indican las distintas
características de los Contactores en función del modelo. (Ivankovich, 2016)
Ilustración 3 Diagrama del contactor
Fuente: (Ivankovich, 2016)
5.2.6 Electroimán
El electroimán es el elemento motor del contactor. Sus elementos más importantes
son el circuito magnético y la bobina. Se presenta bajo distintas formas en función del
tipo de contactor e incluso del tipo de corriente de alimentación, alterna o continua. El
circuito magnético incluye un entrehierro reducido en posición “cerrado” que evita que
se produzcan remanencias; Se obtiene retirando el metal o intercalando un material a
magnético y El recorrido de llamada es la distancia que media entre la parte fija y la
parte móvil del circuito cuando el contactor está en reposo. El recorrido de
aplastamiento es la distancia que media entre ambas partes cuando los polos entran en
contacto. Los resortes que presionan los polos se comprimen durante el recorrido de
aplastamiento y hasta el final del mismo. Circuito magnético de corriente alterna.
Características
20
Chapas de acero al silicio unidas mediante remache o soldadura, Circuito laminado
para reducir las corrientes de Foucault que se originan en toda masa metálica sometida a
un flujo alterno (las corrientes de Foucault reducen el flujo útil de una corriente
magnetizante determinada y calientan innecesariamente el circuito magnético), uno o
dos anillos de desfase, o espiras de Frager, que generan en una parte del circuito un flujo
de calado con respecto al flujo alterno principal. Con este mecanismo se evita la
anulación periódica del flujo total, y por consiguiente, de la fuerza de atracción (lo que
podría provocar ruidosas vibraciones). (Portela, 2013)
5.2.7 Utilización en corriente continúa
Los circuitos magnéticos laminados se pueden utilizar en corriente continua con total
normalidad. En tal caso, es necesario emplear una bobina distinta a la que se utiliza con
tensión alterna de igual intensidad. También es preciso intercalar una resistencia de
reducción de consumo en el circuito de control de la bobina en cuanto se cierra el
contactor. Circuito magnético en corriente continua En el circuito magnético de los
electroimanes alimentados en corriente continua no se forman corrientes de Foucault.
En determinados casos, es preferible utilizar un electroimán específico para corriente
continua de acero macizo en lugar de adaptar un circuito magnético laminado de
corriente alterna. (Portela, 2013)
5.2.8 Bobina
La bobina genera el flujo magnético necesario para atraer la armadura móvil del
electroimán. Puede estar montada en una rama del circuito magnético o,
excepcionalmente, en dos, según el modelo de contactor. Está diseñada para soportar los
choques mecánicos que provocan el cierre y la apertura de los circuitos magnéticos y los
choques electromagnéticos que se producen cuando la corriente recorre las espiras. Para
atenuar los choques mecánicos, la bobina o el circuito magnético, y en algunos casos
ambos, están montados sobre unos amortiguadores. Las bobinas que se utilizan hoy en
día son muy resistentes a las sobretensiones, a los choques y a los ambientes agresivos.
Están fabricadas con hilo de cobre cubierto de un esmalte de grado 2 y soportan
temperaturas de 155 °C, o incluso de 180 °C. Existen bobinas impregnadas al vacío o
sobre moldeadas.
21
Remanencia: un contactor remanente es un contactor que permanece
cerrado cuando las bornas de su bobina ya no están bajo tensión.
Magnético: que no conserva el magnetismo; el cobre y el latón son
metales a magnéticos (Portela, 2013)
5.2.9 Polos
La función de los polos consiste en establecer o interrumpir la corriente dentro del
circuito de potencia. Están dimensionados para que pase la corriente nominal del
contactor en servicio permanente sin calentamientos anómalos. Consta de una parte fija
y una parte móvil. Esta última incluye unos resortes que transmiten la presión correcta a
los contactos que están fabricados con una aleación de plata con una excepcional
resistencia a la oxidación, mecánica y al arco;
Los contactos pueden ser de doble corte o de simple corte
Los contactos de doble corte están muy bien adaptados a todas las aplicaciones en
corriente alterna (servicio intensivo, AC-3, AC-4, etc.) y permiten realizar aparatos
compactos. Los contactos de simple corte suelen incluir un dispositivo Apaga chispas
magnéticas.
Se recomienda utilizarlos para cortar corrientes continuas y para aplicaciones con
servicio severo.
Los polos ruptores, utilizados para resolver determinados problemas de automatismo,
funcionan al contrario que los polos normales: los contactos se encuentran en estado
pasante cuando el electroimán de control no está bajo tensión, y no pasante cuando
recibe alimentación. Polos de simple y doble corte Representación simbólica de los
polos y los contactos auxiliares Conmutación todo o nada. (Portela, 2013)
5.2.10 Contactos auxiliares
Los contactos auxiliares realizan las funciones de auto mantenimiento, esclavización,
enclavamiento de los Contactores y señalización. Existen tres tipos básicos: Contactos
instantáneos de cierre NA, abiertos (no pasantes) cuando el contactor está en reposo, y
cerrados (pasantes) cuando el electroimán está bajo tensión, Contactos instantáneos de
apertura NC, cerrados (pasantes) cuando el contactor está en reposo, y abiertos (no
pasantes) cuando el electroimán está bajo tensión, Contactos instantáneos NA/NC.
22
Cuando el contactor está en reposo, el contacto NA se encuentra en estado no pasante y
el contacto NC en estado pasante. El estado de los contactos se invierte cuando se cierra
el contactor. Los dos Contactos tienen un punto común. Los contactos temporizados NA
o NC se establecen o se separan cuando ha transcurrido un tiempo determinado, después
del cierre o la apertura del contactor que los activa, este tiempo se puede regular.
(Portela, 2013)
5.2.11 Contactor
La palabra “control” significa cierre (establecimiento) y apertura (interrupción) de un
circuito eléctrico en carga. La función de control puede ser asegurada por disyuntores
motores, arrancadores suaves o variadores de velocidad. Pero normalmente se usa un
contactor para esta función, ya que permite el control de maniobras (durabilidad
eléctrica) y debe cumplir con las normas IEC 60947-4-1. Estas normas estipulan que,
para este material, los fabricantes deben aclarar los puntos que se describen a
continuación.
Circuito de control:
Tipo de corriente de control y su frecuencia, en el caso de que se tenga
corriente alterna; es manipulado por dos botones el de paro (NC) y arranque
(NA), y además debe estar protegido con cualquier sobrecarga
Tensión nominal del circuito de control (Uc) o tensión de alimentación. De
control (Us).
Circuito de potencia:
Tensión nominal de funcionamiento (Ue): usualmente mostrada por la tensión entre
fases. Determina el uso de los circuitos que contribuyen a la capacidad de
establecimientos e interrupción, el tipo de servicio y las características de arranque.
(Portela, 2013)
5.2.12 Relé
Un relé es un interruptor que se acciona por medio de un electroimán. Es
básicamente un contactor a menor escala.
Un electroimán está formado por una barra de hierro llamada núcleo, rodeada por
una bobina. Al pasar una corriente eléctrica por esa bobina el núcleo se magnetiza por
23
efecto del campo magnético producido por la bobina, lo que lo convierte en un imán con
una potencia proporcional a la intensidad de la corriente y al número de vueltas de la
bobina.
El relé estándar convencional funciona como un interruptor. Está formado por un
contacto móvil (polo) y un contacto fijo. Pero también hay relés que funcionan como un
conmutador, porque disponen de un polo y dos contactos fijos.
Cuando no pasa corriente por la bobina, el polo está unido a uno de los contactos
fijos. En el momento que pasa corriente por la bobina, el núcleo empuja al contacto
móvil hasta que toca al otro contacto fijo, trabajando así, como un conmutador.
También existen relés de más de un polo, lo cual los hace muy interesantes para los
proyectos y aplicaciones más complejas. (Ivankovich, 2016)
Es un mecanismo que sirve como elemento de protección del motor. Su misión
consiste en desconectar el circuito cuando la intensidad consumida por el motor, supera
durante un tiempo corto, a la permitida por este, evitando que el bobinado se queme.
Esto ocurre gracias a que consta de tres láminas bimetálicas con sus correspondientes
bobinas calefactoras que cuando son recorridas por una determinada intensidad,
provocan el calentamiento del bimetal y la apertura del relé. La velocidad de corte no es
tan rápida como en el interruptor magneto térmico. Se debe regular (tornillo 7), a la
Intensidad Nominal del motor (In), para el arranque directo. (Portela, 2013)
Ilustración 4 Tipos de relé
Fuente: (Ivankovich, 2016)
24
5.2.13 Breakers
Dispositivo mecánico de protección de circuitos y equipos eléctricos. Consiste en un
contacto de accionamiento manual que se desconecta, lo cual abre el circuito en los
siguientes casos:
Cortocircuito: En cualquier punto de la instalación.
Sobrecarga: Cuando la intensidad consumida en un instante, supera la intensidad
a la que está calibrada el magneto térmico.
Existen de distintos tamaños, montajes, capacidades, marcas que los hacen adaptarse
a las condiciones que se requieran.(Ivankovich, 2016)
5.2.14 Switch
Un switch o conmutador es un dispositivo de interconexión utilizado para conectar
equipos en red formando lo que se conoce como una red de área local (LAN) y cuyas
especificaciones técnicas siguen el estándar conocido como Ethernet. (ms.Gonzales,
2013)
5.2.15 Arduino
Arduino es una plataforma de hardware libre, basada en una placa con un
microcontrolador y un entorno de desarrollo, diseñada para facilitar el uso de la
electrónica en proyectos multidisciplinares. Arduino es una plataforma de hardware y
software de código abierto, basada en una sencilla placa con entradas y salidas,
analógicas y digitales, en un entorno de desarrollo que está basado en el lenguaje de
programación Processing. Es decir, una plataforma de código abierto para prototipos
electrónicos. (Amagandi, 2010)
5.2.16 Características de Arduino
La placa Arduino presenta características tales como, el costo que es relativamente
bajo, la conexión que se realiza directamente al puerto USB de un ordenador, donde se
pueden añadir sensores, actuadores y varios dispositivos más, para comunicarse e
implementar el proyecto requerido. Es una placa electrónica basada en el ATmega328P.
Cuenta con 14 pines digitales de entrada o salida, de los cuales 6 pueden utilizarse como
25
salidas PWM, 6 entradas analógicas, un cristal de cuarzo de 16 MHz, una conexión
USB, un conector de alimentación, un encabezado de ICSP y un botón de reinicio.
Puede ser alimentada mediante una conexión USB o por alimentación externa. (Rea,
2016)
5.2.17 Tecnología bluetooth
Se denomina Bluetooth al protocolo de comunicaciones diseñado especialmente para
dispositivos de bajo consumo, que requieren corto alcance de emisión y basados en
transceptores de bajo costo. Opera mediante un enlace por radiofrecuencia en la banda
ISM de los 2,4 GHz. Su uso es adecuado cuando puede haber dos o más dispositivos en
un área reducida sin grandes necesidades de ancho de banda, tiene la ventaja de
simplificar el descubrimiento y configuración de los dispositivos, ya que éstos pueden
indicar a otros los servicios que ofrecen, lo que redunda en la accesibilidad de los
mismos sin un control explícito de direcciones de red, permisos y otros aspectos típicos
de redes tradicionales. El WiFi utiliza el mismo espectro de frecuencia que Bluetooth
con una potencia de salida mayor que lleva a conexiones más sólidas. (Sánchez, 2012)
Ilustración 5 Modulo Bluetooth
Fuente: https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/18228/Memoria.pdf
5.2.18 Bluetooth HC-05 y HC-06
Los módulos de bluetooth HC-05 y HC-06 son módulos muy populares para
aplicaciones con microcontroladores PIC y Arduino. El módulo de bluetooth HC- 06
solo opera de modo Esclavo, a diferencia de su hermano HC-05, Que ofrece una mejora,
esto porque es un módulo Maestro-Esclavo, lo cual quiere decir que además de recibir
conexiones desde una PC o Tablet, Comunicación App-Android a Arduino. También es
capaz de generar conexiones hacia otros dispositivos Bluetooth. Comunicación Arduino
26
a Arduino. Esto permite, por ejemplo, conectar dos módulos de bluetooth y formar una
conexión punto a punto, para transmitir datos entre dos microcontroladores o
dispositivos. (Geovanny, 2016)
5.2.19 Arduino uno
Es el último modelo diseñado y distribuido por la comunidad Arduino. La placa tiene
un tamaño de 75x53mm. Su unidad de procesamiento consiste en un microcontrolador
ATmega328. Puede ser alimentada mediante USB o alimentación externa y contiene
pines tanto analógicos como digitales. (Sánchez, 2012)
Ilustración 6 Frontal y reverso de la placa Arduino
Fuente: https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/18228/Memoria.pdf
5.2.20 Componentes del arduino
Los componentes del Arduino se resumen en la siguiente tabla:
Microcontrolador ATmega328
Voltaje operativo 5V
Voltaje de entrada (recomendado) 7-12V
Voltaje de entrada (limites) 6-20V
Pines digitales E/S 14 (de los cuales 6 proporcionan salida
PWM)
Pines de entrada analógica 6
Corriente continua para pines E/S 40 mA
Corriente continua para pines de 3.3V 50 mA
Memoria Flash 32 KB (ATmega328) de los cuales 0.5 KB
son para el bootloader
SRAM 2 KB (ATmega328)
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EEPROM 1 KB (ATmega328)
Velocidad del reloj 16 MHz
(Sánchez, 2012)
Ilustración 7 Elementos de la placa Arduino Uno
Fuente: https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/18228/Memoria.pdf
5.2.21 Pines digitales de entrada y salida
En estos pines conectaremos la patilla de dato del sensor/actuador. Desde ellos
podremos leer la información del sensor o activar el actuador. (Sánchez, 2012)
5.2.22 Conector USB
Existen varios tipos de conectores USB, en concreto esta placa utiliza el tipo B
hembra. Con lo cual se necesitará un cable tipo B macho – tipo A macho (aunque se
pueden utilizar otros este es el más extendido) que deberá conectarse a un conector tipo
A hembra (por ejemplo a un ordenador o al cargador de un móvil). La placa se puede
alimentar con la tensión de 5V que le proporciona el bus serie USB. Cuando carguemos
un programa a la placa desde el software de Arduino se inyectará el código del
ordenador por este bus. (Sánchez, 2012)
28
5.2.23 Microcontrolador ATmega328
El microcontrolador es el elemento más importante de la placa. Es donde se instalará
y ejecutará el código que se haya diseñado. Ha sido creado por la compañía Atmel, tiene
un voltaje operativo de 5V, aunque se recomienda como entrada de 7-12V con un límite
de 20V. Contiene 14 pines digitales de entrada y salida, 6 pines analógicos que están
conectados directamente a los pines de la placa Arduino comentados anteriormente.
Dispone de 32KB de memoria flash (de los cuales 512 bytes son utilizados por el
bootloader). En la memoria flash se instalará el programa a ejecutar. (Sánchez, 2012)
5.2.24 Software de arduino
Software de arduino Es una plataforma que combina esto con un lenguaje de
programación que sirve para controlar los distintos sensores que se encuentran
conectados a la placa, por medio de instrucciones y parámetros que se establece al
conectar la placa a un ordenador. Este lenguaje que opera dentro de Arduino se llama
Wirirng, basado en la plataforma Processing y primordialmente en el lenguaje de
programación C/C. (Geovanny, 2016)
5.2.25 Software de guía para la programación de páginas web en arduino
Esta herramienta para la edición de código HTML, CSS y JavaScript está también
escrito con HTML, CSS y JavaScript por lo que al tratarse de un proyecto de código
abierto aquellos usuarios con mayores conocimientos podrán crear plugins con los que
personalizar el editor a sus necesidades. Bracket es una utilidad todavía en fase de
desarrollo con una interfaz limpita que facilita el trabajo, permite sincronizar con el
navegador para mostrar los cambios al instante y se integra con otras herramientas para
desarrolladores como JSLint. (Geovanny, 2016)
5.2.26 Módulo de relé
El manejo de un módulo relé o relay es muy sencillo y permite controlar el
encendido y apagado de cualquier aparato que se conecte a una fuente de alimentación
eléctrica externa. El relé hace de interruptor y se activa y desactiva mediante una entra
de datos. Gracias a ello se puede controlar el encendido o apagado de cualquier aparato
eléctrico. (Geovanny, 2016)
29
5.2.27 Piscina
Una piscina es un espacio artificial creado en un terreno en el cual se abre un pozo
que se cubre con concreto o con otros materiales firmes y se rellena con agua con fines
recreativos. (abc, 2013)
5.2.28 Evolución histórica d las piscinas
Un dato curioso de las Piscinas, es que en un principio se utilizaba este término para
nombrar los pozos para peces de distintos tipos de agua, posteriormente y con el paso de
los años, con el Cristianismo se le Utilizaba para mencionar la pila bautismal. Sin
embargo y si nos queremos remontar a los registros más antiguos, ya se han encontrado
imágenes de receptáculos similares a los que serían en la actualidad las piscinas, en
jeroglíficos dentro de las Pirámides Egipcias.
Actualmente, la palabra piscina ha adquirido su lugar en nuestro vocablo y este
término es reconocido y asociado inmediatamente al relax, diversión y a la salud. No es
una novedad, el hecho de que en la actualidad se ven cada día más piletas construidas
debido a las ventajas con las que cuentan y los resultados satisfactorios de sus
propietarios. Las piscinas más antiguas se han encontrado en Egipto y en la india. Estas
datan aproximadamente de 5000 años ante de Cristo.
Conforme el tiempo transcurre, se van innovando nuevas técnicas de construcción y
sistemas de calefacción, han aumentado enormemente el número de piscinas públicas, al
aire libre, y cubiertas en todo el mundo. La piscina privada, que en un tiempo fue signo
de excepcional privilegio, es cada vez más común. (Muralles, 2012)
5.2.29 Características especiales de las piscinas
Las características fundamentales de una piscina, son sin duda sus dimensiones, que
son las que determinan su capacidad de agua y como consecuencia, el aforo del vaso, de
tal manera que en los momentos de máxima concurrencia de bañistas se disponga como
mínimo de 2m 2 de lámina por cada persona.
El tratamiento del agua tiene como finalidad reducir el potencial de riesgo sanitario
derivado el uso y disfrute de las piscinas, y comprende un conjunto de operaciones, a
realizar de forma continua y simultánea, que se agrupan en cuatro bloques.
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Recirculación
Renovación del agua
Filtración
Desinfección
El agua de la piscina deberá de ser renovada por recirculación, previa filtración y
desinfección de ésta, durante las 24 horas del día, para que en todo momento el agua se
encuentre en las condiciones sanitarias apropiadas (Fernando, 2014)
Hay unas características comunes a todas las piscinas y otras especiales que se dan
sólo en las piscinas cubiertas y que incrementarían el riesgo de que pueden suponer las
actuaciones de control de plagas.
Características comunes:
Son lugares con una afluencia constante de público, hecho a tener en
cuenta para cumplir con rigor las medidas de seguridad de los tratamientos
plaguicidas.
Hay un alto nivel de humedad en determinadas zonas (vestuarios,
duchas).
Se utilizan productos químicos para el tratamiento del agua y para la
limpieza y desinfección de las instalaciones que pueden ser incompatibles con los
productos plaguicidas.
Características especiales de las piscinas cubiertas:
Hay un sistema de ventilación y climatización.
La temperatura es elevada.
Los productos utilizados en el tratamiento del agua se evaporan en el
ambiente interior (sobre todo los productos clorados), y a veces pueden alcanzar
niveles elevados. (Rodríguez, 2011)
5.2.30 Partes básicas de una piscina
Vaso: cubierta de fábrica recubierta de gres, gresite, pintura o prefabricada en
poliester, etc. que sirve de recipiente para el agua.
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Sumidero de fondo: desagüe situado en la parte más profunda del vaso de la
piscina, el grupo motobomba aspira directamente de la piscina por él, y también
sirve para un desagüe rápido.
Rebosadero: canaleta alrededor de toda, o de parte del perímetro de la piscina, a
donde desborda el agua de la piscina y por un colector va al vaso de
compensación o depósito regulador.
Vaso de compensación: almacena el agua que desborda por la canaleta del
rebosadero, recibe el agua de renovación, el grupo de bombeo desde él aspira el
agua para filtrarla y devolverla a la piscina.
Skimmer: abertura de plástico, en los muros de la piscina y a la altura de la
superficie del agua, para la aspiración por ellos, se conectan varios desde el
grupo de bombeo. Se colocan en la piscina frente al viento dominante.
Toma para la barredera: boquilla con tapa sumergida 15 cm bajo la superficie
del agua para conectar en ella la manguera del limpia fondos manual, que envía
el agua al equipo de filtración.
Grupo de bombeo: formada por una o varias bombas, se encarga de recircular
toda el agua de la piscina en un tiempo prefijado, aspirándola del fondo, de
skimmer o vaso de compensación, reuniéndola en un colector, junto con la de la
barredera, la impulsa hacia los filtros y después a la piscina.
Filtro: recipiente metálico o poliéster y fibra de vidrio, lleno de material filtrante
(filtrado activo), retiene las partículas flotantes en el agua. Una batería de 5
válvulas, o una válvula selectora, sirve para realizar las operaciones de filtrado,
lavado y enjuague de filtro. Puede haber más de uno por piscina.
Contadores de agua: uno mide el agua que entra cada día en la piscina, otro mide
el agua que es recirculada cada día para saber si la instalación cumple los
requisitos de renovación y recirculación que ordena Sanidad (piscinas públicas).
Impulsión: conjunto de tuberías que se ramifican bajo el fondo de la piscina o en
sus muros, devuelven el agua a la piscina filtrada y desinfectada. También
pueden servir para conducir el agua de llenado de la piscina procedente de la red
de aguas local.
Desinfección: Método químico para el tratamiento y desinfección del agua.
(Arena, 2013)
32
5.2.31 Bomba centrífuga
Es una bomba de tipo rotativo, el funcionamiento es cuando el fluido entra al cuerpo
de la bomba donde un juego de alabes la hacen girar a gran velocidad; la fuerza
centrífuga expulsa el agua fuera de la bomba o hacia la siguiente etapa de la bomba.
1a Carcasa
1b Cuerpo de bomba
2 Soporte de cojinetes
3 Tapa de presión
4 Apertura del eje
5 Cierre del eje 6 eje (Castillo, 2015)
Ilustración 8 Partes de la bomba centrifuga
Fuente: (Castillo, 2015)
5.2.32 Filtración y tipos de filtros
La filtración tiene como finalidad eliminar las sustancias en suspensión contenidas en
el agua de baño. Para ello, se hace pasar ésta por unos filtros, generalmente de sílice,
que retienen las materias en suspensión. El agua ya filtrada se introduce de nuevo en el
vaso de la piscina.
Los objetivos de la filtración son:
Obtener un agua más clara y transparente.
Eliminar la materia orgánica.
Retener las sustancias coloidales (dispersión de partículas o macromoléculas en
un medio continuo).
Para la filtración pueden utilizarse diversos tipos de filtros:
Filtros de arena.
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Filtros de ultrafiltración.
Filtros de cartuchos.
Para obtener agua perfectamente clara después de la filtración, conviene añadir un
coagulante, antes de que el agua pase por el filtro, para agrupar las materias coloidales
en suspensión, que quedarán retenidas en la parte superior del filtro, mientras que si no
se utilizara ése, la materia coloidal atravesaría el filtro sin quedar retenida. Además, el
empleo de coagulantes hace que se consuma menos desinfectante (cloro, en la mayoría
de los casos), ya que éste se combina con las materias en suspensión que no son
retenidas por el filtro y al mismo tiempo se produce una concentración menor de cloruro
y se originan menos compuestos orgánicos, siempre indeseables. (Castelló, 2014)
5.2.33 Filtros de cartucho
Trabajan a presión. Según su superficie de filtración, se necesita un número mayor o
menor. Los cartuchos de celulosa o de fibra sintética se limpian con agua a presión hasta
que el envejecimiento exija la sustitución (Rodríguez, 2011)
5.2.34 Filtros de diatomeas
La tierra de diatomeas es un polvo blanco de elevada porosidad, que se obtiene de
restos fosilizados de plantas marinas y que actúa como tamiz para retener las partículas
insolubles que se encuentran en el agua de la piscina. Los filtros de diatomeas son
depósitos cilíndricos o esféricos en el interior de los cuales hay soportes en forma de
platos en paralelo, bujías, o placas verticales vacías, recubiertos por una tela sobre la
que se depositan las diatomeas formando una capa. Cuando se pone en marcha el flujo
del agua en su interior se forma la precapa de diatomeas en toda la superficie de los
elementos filtrantes. En parar el bombeo, las diatomeas van al fondo del filtro y en cada
puesta en marcha se repite el ciclo. Su estado de saturación se controla por la diferencia
de presión entre la entrada y la salida. Cuando la velocidad de saturación es muy rápida
hay que reponer la carga de diatomeas. (Rodríguez, 2011)
5.2.35 Filtros de arena
Los más modernos están formados por cilindros cerrados de acero o de poliéster;
estos últimos son los más utilizados por su total resistencia a la corrosión. Estos filtros
trabajan a presión. El agua entra por la parte superior, pasa a través del lecho filtrante, y
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es evacuada por el lector microranurado por la parte de abajo. El difusor de entrada del
agua debe garantizar el reparto homogéneo encima de toda la capa de arena
(Rodríguez, 2011)
5.2.36 Equipo de bombeo
Para lograr que el agua circule por la tubería es necesario contar con una bomba, la
cual está acoplada al filtro. Es uno de los elementos más importantes de todo sistema de
circulación. Se coloca entre la tubería de succión que está conectada a las rejillas de
fondo y los skimmers, y la de impulsión que está conectada a los retornos. (Muralles,
2012)
5.2.37 Instalaciones típicas
Sistema de recirculación de agua. La recirculación consiste en la recogida del agua
del vaso, su tratamiento y retorno de forma rápida y continúa con el fin de eliminar la
contaminación aportada por los bañistas. Una correcta recirculación evita un excesivo
consumo de agua por renovación y optimiza el tratamiento de desinfección,
disminuyendo el aporte de desinfectantes y procurando una distribución homogénea,
evitando "zonas muertas" en los ángulos del vaso. Se llama ciclo de recirculación al
tiempo que tarda el equipo de filtración en pasar el volumen de la piscina por el mismo
siguiendo el ciclo indicado (Fernando, 2014)
5.2.38 Bomba para piscinas
Las bombas para piscinas son diferentes a las bombas que se emplean en otros usos,
estas bombas deben tener las siguientes características:
No se requiere que el agua bombeada fluya a muy alta presión pero sí
que maneje grandes volúmenes de agua.
Su diseño y construcción debe ser tal que produzca un alto vacío
necesario para la aspiración y limpieza de la alberca.
Deben estar construidas en materiales resistentes al sol, a la corrosión y a
la acción de los químicos que se agregan al agua como lo es el cloro.
Deben tener un canasto previo a la voluta de la bomba para evitar que
hojas y material extraño llegue a la bomba y cause daños en la misma.
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Debe estar construida para uso continuo, intensivo y en condiciones
extremas de calor, humedad y temperatura (Fernando, 2014)
5.2.39 App Inventor
App Inventor es un entorno de desarrollo de aplicaciones para dispositivos Android.
Para desarrollar aplicaciones con App Inventor sólo necesitas un navegador web y un
teléfono o Tablet Android (si no lo tienes podrás probar tus aplicaciones en un
emulador). App Inventor se basa en un servicio web que te permitirá almacenar tu
trabajo y te ayudará a realizar un seguimiento de sus proyectos. Al construir las
aplicaciones para Android trabajarás con dos herramientas: App Inventor Designer y
App Inventor Blocks Editor. En Designer construirás el Interfaz de Usuario, eligiendo y
situando los elementos con los que interactuará el usuario y los componentes que
utilizará la aplicación. En el Blocks Editor definirás el comportamiento de los
componentes de tu aplicación. (Geovanny, 2016)
5.2.40 App Inventor2
App Inventor 2 (AI2) es la versión mejorada de una herramienta de programación
creada por el MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts) y que fue adoptada por
Google para sus usuarios como solución para crear de una forma sencilla aplicaciones
para dispositivos Android. El proceso de creación consta de 3 pasos:
Diseñador: muestra el display de un móvil y se utiliza para el diseño de
las pantallas de la aplicación donde se situaran los distintos componentes:
imágenes, botones, audios, textos, etc. configurando sus propiedades (aspecto
gráfico, comportamiento, etc.)
2. Editor de bloques: permite programar de una forma visual e intuitiva el
flujo de funcionamiento del programa utilizando bloques.
3. Generador de la aplicación: una vez terminada la aplicación se puede
generar el instalador APK obteniéndose un código QR para su descarga desde el
móvil o bien el propio archivo APK para descargar y enviar (Morales, 2015)
36
5.2.41 Requisitos para utilizar AI2
Ai2 Proporciona una herramienta en línea accesible a través de un navegador web si
se dispone de una cuenta de usuario en Google. El equipo recomendado es un ordenador
PC (Windows, Mac o Linux) – no una tableta – y el navegador recomendado es la
última versión de Google Chrome o Mozilla Firefox (Internet Explorer no está
soportado). No es necesario tener instalado en el equipo Java ni ningún otro programa.
(Morales, 2015)
5.2.42 App Inventor Designer
Contiene todos los elementos y componentes que serán usados en la aplicación, tanto
visible como no visible. Los componentes visibles son aquellos que permiten armar la
interfaz gráfica de usuario (botones, seleccionadores, imágenes, etc.), y los no visuales
son los encargados de acceder a herramientas del teléfono y/o controlar eventos
(Sensores, cámara, relojes, reproductores de sonido, etc.). Esta interfaz está divida en 4
secciones diferentes:
Palette: Contiene todos los elementos y herramientas soportadas por el
framework.
Viewer: Está formada por una ventana que simula la pantalla de un dispositivo
móvil, en la cual se arrastran todos los componentes que se desean utilizar (tanto
visuales como no visuales).
Components: Es una lista en la que se encuentran todos los elementos colocados
en el Viewer. Permite renombrar, editar y borrar los componentes.
Properties: Se presentan todas las propiedades editables y configurables de un
elemento seleccionado. Por ejemplo, para un representador de texto se tiene la
opción de dar color a la letra, cambiar el tamaño de la misma, etc. (Morine,
2013)
5.2.43 App Inventor Blocks Editor
Está constituido por un conjunto de bloques enlazados unos con otros, los cuales
definen el comportamiento de la aplicación. Estos elementos trabajan de manera similar
a las piezas de un rompecabezas, donde dos bloques solo pueden ser unidos si la salida
de uno encaja con la entrada del otro. Los bloques representas los componentes que
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fueron definidos en el “App Inventor Designer” y las funciones que se pueden realizar
con ellas. Además de los componentes, existen múltiples piezas que permiten
desarrollar la lógica de la aplicación, como comparadores, condicionantes, etc.
(Morine, 2013)
5.2.44 Características y Fortalezas
Gratuito
Es una aplicación web a la que se puede acceder desde cualquier ordenador sin
necesidad de instalarlo.
Es sencillo de manejar y puede ser utilizado fácilmente por cualquier persona sin
necesidad de que tenga algún conocimiento en programación.
Cuenta con su propia herramienta para construir la interfaz gráfica de manera
sencilla.
Cuenta con un emulador Android y también permite conectar dispositivos reales
mediante cable o por WI-FI.
Utiliza bloques visuales como piezas de rompecabezas para desarrollar la lógica
de la aplicación.
El IDE puede correr en cualquier sistema operativo con Java (Morine, 2013)
5.2.45 Debilidades
Solo disponible para Android. No es multiplataforma.
Cuenta con funciones limitadas.
No se puede acceder al IDE sin conexión a internet. (Morine, 2013)
5.2.46 Requisitos para comenzar el desarrollo
Tener una cuenta en Google (con la cual se accede a las aplicaciones del
usuario).
Instalar Java Runtime. o Instalar el AppInventor Setup el cual cuenta con el
emulador y las funciones que utiliza.
Un explorador de internet para acceder a la página del framework. (Morine,
2013)
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5.3.Marco Conceptual
Control automático: Es una rama de la ingeniería que se ocupa del control de un
proceso en un estado determinado; por ejemplo, mantener la temperatura de una
calefacción, el rumbo de un avión o la velocidad de un automóvil en un valor
establecido. (Ogata, 2017)
Relé: Un relé o relay, es un controlador de alta tensión con un retorno de bajo
voltaje, funcionando como un interruptor controlado mediante un circuito eléctrico que,
a través de un electroimán y de una bobina, define el cierre o la apertura de otros
circuitos. El relay funciona como un interruptor, permitiendo o negando el paso de la
corriente eléctrica. (Merino, 2016)
Control eléctrico: Un control eléctrico es un conjunto de elementos eléctricos o
electrónicos que accionan contactos, todos interconectados eléctricamente a través de
conductores, con el propósito de establecer una función de control sobre un equipo o
conjunto de equipos. La función de control consiste en permitir o cerrar el paso de
energía eléctrica al equipo o parte de este. (Ordoñez, 2012)
Sistema de control: La alimentación eléctrica de los distintos equipos que componen
la instalación, se realiza desde el cuadro de protección y mando que se define en el
correspondiente proyecto de la instalación eléctrica. Los elementos que requieren
alimentación eléctrica son en este caso, las bombas de circulación tanto del circuito
como secundario, el aerotermo, y los dispositivos de control. (Luis, 2012)
Tecnología: Estamos rodeados de ella, y pensamos que hoy más que nunca a lo largo
de la historia, pero... ¿cómo definimos el término tecnología? Analizando y desglosando
la mirada de la RAE, podemos plantear dos cuestiones. Por un lado, la comprensión de
dispositivos -aparatos- que utilizan los avances tecnológicos para ofrecer una mayor
funcionalidad, y por otro, entender a la tecnología como algo inmaterial, pero que se
materializa como conocimiento a través de aparatos que aprovechan y extienden dicho
conocimiento. (González, 2013)
Piscina: La palabra piscina, que tiene su origen como tantas otras en el latín, define
la misma como: “Estanque destinado al baño, a la natación o a otros ejercicios y
deportes acuáticos.” (Muralles, 2012)
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Microcontroladores: Son sistemas de microcomputadora completo. Es decir, un
microcontrolador contiene en un solo circuito integrado el microprocesador, la memoria
de programa y las unidades de entrada/salida, lo cual lo hace muy pequeño, barato y
fácil de manejar, por lo que es ideal para muchas aplicaciones de propósito específico,
están concebidos fundamentalmente para ser utilizados en aplicaciones puntuales, es
decir, aplicaciones donde el microcontrolador debe realizar un pequeño número de
tareas, al menor costo posible. En estas aplicaciones, el microcontrolador ejecuta un
programa almacenado permanentemente en su memoria, el cual trabaja con algunos
datos almacenados temporalmente e interactúa con el exterior a través de las líneas de
entrada y salida que dispone. (Erazo, 2016)
Electrónica: La electrónica es controlada por un Arduino Uno, herramienta
electrónica que permite mediante un software de fácil programación, crear controles y
rutinas para múltiples motores u otros componentes electrónicos. Arduino es muy
utilizado en múltiples proyectos Open Hardware, permitiendo a personas que no
conocen mucho de electrónica, la posibilidad de crear sus propias máquinas. Éste hecho
y su bajo costo hacen de Arduino la herramienta perfecta para un proyecto como el de
BeamMaker. La unión entre los motores y Arduino se hace mediante una placa de
motores para Arduino (adafruit motorshield), que permite una conexión rápida y sin
necesidad de soldadura. Por otra parte la unión entre el computador y el arduino es
mediante puerto USB, que existe en todos los computadores actuales, desde donde
mismo se energiza el sistema. Se puede apreciar que es un sistema limpio, muy simple y
rápido de armar. (Avendaño, 2012)
Bluetooth: Se denomina Bluetooth al protocolo de comunicaciones diseñado
especialmente para dispositivos de bajo consumo, que requieren corto alcance de
emisión y basados en transceptores de bajo costo. Opera mediante un enlace por
radiofrecuencia en la banda ISM de los 2,4 GHz. Su uso es adecuado cuando puede
haber dos o más dispositivos en un área reducida sin grandes necesidades de ancho de
banda. (Sánchz, 2012)
Contactor: Es un mecanismo cuya misión es la de cerrar unos contactos, para
permitir el paso de la corriente a través de ellos. Esto ocurre cuando la bobina del
contactor recibe corriente eléctrica, comportándose como electroimán y atrayendo
dichos contactos. (Vilches, 2015)
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Breaker: son aparatos automáticos capaces de interrumpir o abrir un circuito
eléctrico cuando la intensidad de la corriente que por el circula excede de un
determinado valor o en el que se ha producido un corto circuito, con el objetivo de no
causar daños a los equipos eléctricos. (Dimaté, 2014)
Swicht: es un dispositivo digital que se utiliza para interconectar redes de
ordenadores, operando en el nivel de cruzamiento o combinación de datos teniendo
como finalidad principal garantizar la interconexión de un mínimo de dos segmentos de
red. (Porto, 2012)
Interruptor: Es un dispositivo dispositivo utilizado para guiar y/o interrumpir el paso
de la corriente eléctrica, debido a que consta de dos contactos de metal inoxidables que
al unirse dejan circular la corriente eléctrica y el actuante que es la parte móvil la cual
hace presión para que los contactos se puedan unir. (Bellido, 2012)
Fusible: Son aparatos de protección que desconectan con seguridad, corrientes de
corto circuito y sobre cargas permanentes. Este elemento de protección, cuenta con un
"hilo conductor" a bajo punto de fusión el que se sustenta entre dos cuerpos conductores
en el interior de un envase cerámico o de vidrio que da la forma característica al fusible.
Es importante tener presente que un fusible utilizado en alumbrado, actúa para una
corriente mínima comprendida entre 1,6 a 2,0 veces la corriente nominal o de la placa
del dispositivo como valor promedio. (Turnero, 2014)
Software: Es el conjunto de programas, procedimientos y documentación asociados a
un sistema, y particularmente a un sistema computacional. (Asencio, 2014)
Bomba de piscina: es uno de los elementos más importantes del sistema de
depuración de cualquier piscina. Se encarga de llevar el agua hasta el filtro y, una vez
filtrada, devolverla a la piscina por las boquillas de impulsión. (Villabos, 2012)
Corriente eléctrica: Se define la corriente eléctrica como el movimiento ordenado de
cargas. (Aguirre, 2011)
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VI. HIPÓTESIS
La automatización del sistema de control eléctrico, utilizando la tecnología Arduino,
aplicada a la bomba de la piscina permitirá que el mantenimiento sea más eficiente
brindando un mejor servicio a los estudiantes, profesores y trabajadores de la
Universidad Estatal del Sur de Manabí.
VII. VARIABLES
7.1. Variable Independiente
Tecnología Arduino
7.2. Variable Dependiente
Sistema de control eléctrico
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VIII. METODOLOGÍA
8.1 Tipo de Investigación
Para la realización de este trabajo de investigación se utilizó los métodos
inductivo, deductivo, descriptivo, bibliográfico y propositivo, iniciando el proceso
con la recolección de datos por medio de encuestas, estableciendo resultados,
planteando conclusiones y recomendaciones.
Mediante los métodos planteados se puede realizar una investigación, motivando
y organizando las directrices para construir esquemas lógicos planificados
mentalmente, basándose en conocimientos teóricos y método descriptivo,
permitiendo detallar sistemáticamente datos, hechos y características de una
población.
La información obtenida mediante encuesta, es tabulada y analizada, para
identificar, de qué manera influye la automatización del sistema de control
eléctrico, utilizando la tecnología Arduino, aplicada a la bomba de la piscina de la
Universidad Estatal del Sur de Manabí, en relación con el alcance de los objetivos
del proyecto.
8.2 Métodos
Inductivo: Mediante este método se analizó los aspectos relevantes que
intervinieron directamente en la automatización del sistema de control eléctrico,
utilizando la tecnología Arduino, clasificando los hechos de manera particular
para llegar a lo general y emitir la respectiva conclusión y recomendación.
Deductivo: A través de este método se analizó los aspectos generales para
determinar aspectos particulares que intervinieron directamente en la
automatización del sistema de control eléctrico, utilizando la tecnología
Arduino.
Descriptivo: Se determinó de manera más concreta las causas y efectos que
componen las características que intervinieron directamente en la
automatización del sistema de control eléctrico, utilizando la tecnología
Arduino, para la piscina de Universidad Estatal del Sur de Manabí.
43
Bibliográfico: Por medio del análisis y estudio de un gran número de fuentes
procedentes de libros, artículos de divulgación de carácter científico, político,
etc., se procedió a la recolección y selección de la información obtenida de
dichas fuentes bibliográficas y sirvió para construir el marco teórico que
fundamentó la automatización del sistema de control eléctrico, utilizando la
tecnología Arduino, para la piscina de Universidad Estatal del Sur de Manabí.
Propositivo: Mediante el proyecto de investigación se estableció la propuesta de
implementar la automatización del sistema de control eléctrico, utilizando la
tecnología Arduino, para la piscina de la Universidad Estatal del Sur de Manabí.
8.3 Población
Para realizar este trabajo se tomó como población a los estudiantes, docentes y
trabajadores que asisten al complejo de la piscina de la Universidad Estatal del Sur de
Manabí.
8.4 Muestras
La muestra se la obtuvo de los 252 estudiante que utilizan el complejo mediante la
siguiente formula.
𝑛 =𝑁 (𝛔𝟐. 𝒁𝟐)
𝑒2(𝑁 − 1) + (𝛔𝟐. 𝒁𝟐)
Dónde:
n= es el tamaño total de la muestra.
N= es el tamaño de la población.
σ = representa la desviación típica o estándar 0.5
Z= equivale al nivel de confianza 1.96 que equivale al 95%.
e= se traduce como el margen de error, para el estudio se ha considerado el 5%.
Resolviendo:
𝑛 =252 (𝟎, 𝟓𝟐. 𝟏, 𝟗𝟔𝟐)
0,052(252 − 1) + (𝟎, 𝟓𝟐. 𝟏, 𝟗𝟔𝟐)
44
𝑛 =252(0,9604)
0,0025 (251) + (0,9604)
𝑛 =242,0208
0,6275 + 0,9604
𝑛 =242,0208
1,5879
𝑛 = 152
Tras aplicar y resolver la fórmula se obtiene que la muestra es de 152 estudiantes.
8.5 Técnicas
Para realizar este trabajo de investigación se usaron varias técnicas considerando su
uso en la obtención de información en cada una de las etapas del proceso de elaboración
del informe, demostrando que son significativas herramientas debido a su gran utilidad
y aporte, se especifican los siguientes:
Observación.- Esta técnica permitió analizar la problemática de estudio basado
en las apreciaciones obtenidas durante el proceso de la investigación, dando una
interpretación lógica y crítica que permitió llegar a una conclusión determinando
la necesidad de la automatización del sistema de control eléctrico, utilizando la
tecnología Arduino, para la piscina de Universidad Estatal del Sur de Manabí.
Encuestas.- Mediante una serie de preguntas se obtuvo información para el
respectivo analisis de datos reales, como fundamento para la automatización del
sistema de control eléctrico, utilizando la tecnología Arduino, para la piscina de
Universidad Estatal del Sur de Manabí.
Entrevistas.- Las entrevistas fueron un recurso de alto valor ya que mediante
ésta técnica se logró obtener un argumentativo sólido relacionado al objeto de
estudio, del cual se extrajo información significativamente e importante para el
desarrollo de la investigación relacionada a la automatización del sistema de
control eléctrico, utilizando la tecnología Arduino, para la piscina de
Universidad Estatal del Sur de Manabí.
45
Estas técnicas fueron elaboradas y desarrolladas de manera planificada en
concordancia con el objeto de estudio, con las que se logró conseguir la información
relacionada de manera directa con el problema cuestionado y permitieron al
investigador analizar de forma crítica todos los datos procesados para desarrollar la
propuesta relacionada a la implementación de la automatización del sistema de control
eléctrico, utilizando la tecnología Arduino, para la piscina de Universidad Estatal del
Sur de Manabí.
8.6 Recursos
8.6.1 Recursos humanos
Investigador.
Tutor del proyecto de titulación.
Estudiante de la carrera de ingeniería en computación y redes.
Docente entrevistado.
8.6.2 Recursos materiales
Computadoras.
Flash memory.
Impresora.
Internet.
Libros.
Resma de papel.
46
IX. PRESUPUESTO
N° DESCRIPCIÓN VALOR
UNITARIO
CANTIDAD VALOR TOTAL
1 Contactor 8hp $ 100,00 1 $ 100.00
2 Relé de sobre carga
30 amperios
$ 40,00 1 $ 40.00
3 Breakers 2 polos-20
amperios
$ 30,00 1 $ 30.00
4 Pulsadores $ 15,00 1 $ 15.00
5 Arduino uno $ 30,00 1 $ 30.00
6 Bluetooth $ 20,00 1 $ 20.00
7 Relé $ 10,00 1 $ 10.00
8 Cable para Arduino $ 1,00 10 $ 10.00
9 Protoboard $ 5,00 1 $ 5.00
10 Caja plástica $ 10,00 1 $ 10,00
11 Caja metálica $ 35,00 1 $ 35.00
12 Cable para instalación
n°10
$ 1,00 30 Mts $ 30.00
13 Cable para instalación
n°18
$ 0,50 15 Mts $ 7.50
14 Canaletas $ 2,00 3 $ 6.00
15 Tomacorrientes. $ 1,00 1 $ 1.00
16 Tornillos $ 1,00 1 Lb $ 1.00
17 Impresiones $ 0,05 500 hojas $ 25.00
TOTAL $ 375,50
Tabla 1 Presupuesto
Elaborado Por: Ricardo Damián Mero García.
47
X. ANÁLISIS Y TABULACIÓN
10.1 Resultados de la investigación
Pregunta N° 1: ¿Conoce usted sobre los componentes electrónicos de la tecnología
arduino?
DESCRIPCIÓN FRECUENCIA PORCENTAJE
Mucho 94 62% Poco 38 25%
Nada 20 13%
Total 152 100%
Tabla 2 ¿Conoce usted sobre los componentes electrónicos de la tecnología arduino?
Elaborado Por: Ricardo Damián Mero García.
Gráfico 1 ¿Conoce usted sobre los componentes electrónicos de la tecnología
arduino?
Elaborado Por: Ricardo Damián Mero García.
Análisis e interpretación:
De acuerdo con la encuesta realizada a 152 estudiantes, se puede determinar que el
62% manifiesta un alto grado de conocimientos de los componentes electrónicos de la
tecnología arduino, mientras que el 25% presenta poco conocimiento con respecto a los
componentes de la misma tecnología, solo un 13% no tiene conocimiento de la
tecnología Arduino.
Lo que demuestra que los estudiantes de la Carrera de Computación y Redes en su
gran mayoría si tienen conocimiento sobre los componentes electrónicos de la
Mucho62%
Poco25%
Mada13%
¿Conoce usted sobre los componentes electrónicos de la tecnología arduino?
48
tecnología arduino mostrando el elevado interés en lo que se refiere a esta innovadora
tecnología.
Pregunta N° 2: ¿Cree usted que mediante la automatización del sistema de bombeo
mejorará el servicio que se brinda en la piscina de la Universidad Estatal del Sur de
Manabí?
DESCRIPCIÓN FRECUENCIA PORCENTAJE
Si 102 67% No 16 11%
Tal vez 34 22%
Total 152 100%
Tabla 3 Automatización del sistema de bombeo mejorará el servicio en la piscina
Elaborado Por: Ricardo Damián Mero García.
Gráfico 2 Automatización del sistema de bombeo mejorará el servicio en la piscina
Elaborado Por: Ricardo Damián Mero García.
Análisis e interpretación:
Tras tabular los datos recabados mediante una encuesta, se logró determinar que
cerca de un 80% de los estudiantes consideran que mediante la automatización del
sistema de bombeo mejorará el servicio de la piscina, en tanto que el 9% no está de
acuerdo con la automatización, mientras que el 11% tiene dudas de las mejoras del
servicio con la automatización.
Si67%
No11%
Tal Vez22%
Automatización del sistema de bombeo mejorará el servicio en la piscina
49
Siendo así los encuestados en un gran porcentaje indican que mediante la
automatización del sistema de bombeo mejorará el servicio de la piscina y
consecuentemente habrá un óptimo uso de la misma.
Pregunta N° 3: ¿Le parece adecuado el mantenimiento y la función del sistema de
bombeo de la piscina de la Universidad Estatal del Sur de Manabí?
DESCRIPCIÓN FRECUENCIA PORCENTAJE
Si 47 31% No 84 55%
Tal vez 31 14%
Total 152 100%
Tabla 4 Adecuación del mantenimiento y la función del sistema de bombeo
Elaborado Por: Ricardo Damián Mero García
Gráfico 3 Adecuación del mantenimiento y la función del sistema de bombeo
Elaborado Por: Ricardo Damián Mero García.
Análisis e interpretación:
Las encuestas revelan que el 55% de los estudiantes no le parece adecuado el
mantenimiento y la función del sistema de bombeo de la piscina, mientras que el 31%
se encuentra de acuerdo con su respectivo mantenimiento, en tanto que el 14% afirma
no estar seguro del mantenimiento.
Si31%
No55%
Tal Vez14%
Adecuación del mantenimiento y la función del sistema de bombeo
50
Según la mayoría de los estudiantes encuestados indican que es inadecuado el
mantenimiento del sistema de bombeo actual, por lo tanto se fundamenta que es factible
mejorarlo con la automatización del sistema de control eléctrico.
Pregunta N° 4: ¿Cree usted que es necesario el diseño del sistema de control eléctrico
de la piscina de la Universidad Estatal del Sur de Manabí?
DESCRIPCIÓN FRECUENCIA PORCENTAJE
Si 97 64% No 21 14%
Tal vez 34 22%
Total 152 100%
Tabla 5 ¿Diseño del sistema de control eléctrico de la piscina?
Elaborado Por: Ricardo Damián Mero García.
Gráfico 4 ¿Diseño del sistema de control eléctrico de la piscina?
Elaborado Por: Ricardo Damián Mero García.
Análisis e interpretación:
Los valores estadísticos se detallan de la siguiente manera: 64% de los estudiantes
encuestados indica que es necesario diseñar el sistema de control eléctrico de la piscina,
mientras que el 14% alega lo contrario al no estar de acuerdo con el diseño, un 22%
redacta que existe dudas del diseño.
Si64%
No14%
Tal Vez22%
¿Diseño del sistema de control eléctrico de la piscina?
51
Es importante establecer que la mayoría de los encuestados afirman que es necesario
el diseño de la automatización del sistema de control eléctrico, para beneficio de todos
los usuarios de la piscina de la Universidad Estatal del Sur de Manabí, con su posterior
implementación.
Pregunta N° 5: ¿Cree usted que mediante la automatización del sistema de bombeo
disminuirá el trabajo del personal de mantenimiento de la piscina de la Universidad
Estatal del Sur de Manabí?
DESCRIPCIÓN FRECUENCIA PORCENTAJE
Si 118 78% No 9 6%
Tal vez 25 16%
Total 152 100%
Tabla 6 Disminución del trabajo de las personas de mantenimiento de la piscina
Elaborado Por: Ricardo Damián Mero García.
Gráfico 5 Disminución del trabajo de las personas de mantenimiento de la piscina
Elaborado Por: Ricardo Damián Mero García.
Análisis e interpretación:
Las encuestas revelan que el 78% de los estudiantes afirman que mediante la
automatización disminuirá el trabajo de las personas de mantenimiento de la piscina
siendo esto muy importante para aquello, mientras que el 6% dictamina lo contrario, en
tanto que el 16% afirma tener indecisión con la disminución del trabajo.
Si78%
No6%
Tal Vez16%
Disminución del trabajo de las personas de mantenimiento de la piscina
52
La mayoría de los encuestados indican que con la automatización del sistema de
control eléctrico se optimizara el talento humano para el mantenimiento de la piscina, ya
que esta tecnología automatiza el encendido y apagado de la bomba.
Pregunta N° 6: ¿Cree usted que mediante la automatización del sistema de bombeo
disminuirá costos en el mantenimiento de la piscina de la universidad estatal del sur de
Manabí?
DESCRIPCIÓN FRECUENCIA PORCENTAJE
Si 89 58% No 27 18%
Tal vez 36 24%
Total 152 100%
Tabla 7 Disminución de costos en el mantenimiento de la piscina
Elaborado Por: Ricardo Damián Mero García.
Gráfico 6 Disminución de costos en el mantenimiento de la piscina
Elaborado por: Ricardo Damián Mero García.
Análisis e interpretación:
La encuesta revela que un 58% de los alumnos afirman que si disminuirá los costos
en el mantenimiento de la piscina lo que ayudaría en mucho a la universidad, mientras
que el 18% opina lo contrario al decir que no ayudaría con el costo de mantenimiento,
el 24% indica que mantiene incertidumbre de dichos costos.
Si58%No
18%
Tal Vez24%
Disminución de costos en el mantenimiento de la piscina
53
Según la mayor parte de los estudiantes encuestados indican que con la
implementación del sistema de control eléctrico disminuirá el costo del mantenimiento
de la piscina de la Universidad Estatal del Sur de Manabí.
Pregunta N° 7: ¿Cree usted que es necesario la implementación del sistema de control
eléctrico, utilizando la tecnología arduino, aplicado a la bomba de la piscina de la
universidad estatal del sur de Manabí?
DESCRIPCIÓN FRECUENCIA PORCENTAJE
Si 145 95% No 7 5%
Total 152 100%
Tabla 8 ¿Es necesario la implementación del sistema de control eléctrico, utilizando la
tecnología arduino?
Elaborado por: Ricardo Damián Mero García.
Gráfico 7 ¿Es necesario la implementación del sistema de control eléctrico, utilizando
la tecnología arduino?
Elaborado por: Ricardo Damián Mero García.
Análisis e interpretación:
Según los datos obtenidos por la encuesta se determinó que el 95% certifica que es
necesaria la implementación del sistema de control eléctrico utilizando la tecnología
arduino, mientras que solo el 5% alega no estar de acuerdo con la implementación.
Si95%
No5%
¿Es necesario la implementación del sistema de control eléctrico, utilizando la tecnología
arduino?
54
De lo que se concluye, que la mayoría de los estudiantes encuestados indican que es
necesaria la implementación del sistema de bombeo utilizando nuevas tecnologías para
el beneficio de los usuarios de la piscina de la Universidad Estatal del Sur de Manabí.
55
ENTREVISTA DIRIGIDA A LA PERSONA ENCARGADA DEL
MANTENIMIENTO DE LA PISCINA Y DOCENTE DE EDUCACIÓN FÍSICA
DE LA UNIVERSIDAD ESTATAL DEL SUR DE MANABI.
¿Le parece a usted que se está brindando un mantenimiento adecuado sin un
sistema de control eléctrico a la piscina de la Universidad Estatal del Sur de
Manabí? ¿Por qué?
No, porque el sistema de control de la bomba no está automatizado.
No, porque es responsabilidad de los encargados de aportar con el respectivo
mantenimiento, la piscina no se ocupa desde hace varios semestres atrás por las razones
del mantenimiento.
Análisis e interpretación:
Los entrevistados manifiestan que el mantenimiento de la piscina de la Universidad
Estatal del Sur de Manabí no es el adecuado debido a que no está automatizado, y que
incluso por falta del mismo no tiene uso desde hace varios semestre.
¿Cree usted que es necesario implementar el sistema de control eléctrico de la
piscina de la Universidad Estatal del Sur de Manabí? ¿Por qué?
Sí, porque ayuda a optimizar el tiempo en el mantenimiento de la piscina
Sí, porque mejora y tecnifica el mantenimiento de la piscina.
Análisis e interpretación:
Los dos entrevistados indican que es necesaria la implementación del sistema de
control eléctrico de la piscina, ya que permitirá tecnificar el mantenimiento y brindar un
buen servicio.
¿Cree usted que mediante la automatización del sistema de bombeo mejorará el
servicio que se brinda en la piscina de la Universidad Estatal del Sur de Manabí?
¿Por qué?
Sí, porque ayuda con el mantenimiento del agua de la piscina
56
Sí, porque un sistema de bombeo que da paso a la mejora y tratamiento del agua con
su respectivo mantenimiento.
Análisis e interpretación:
En esta pregunta los entrevistados expresan que mediante la automatización del
sistema de control eléctrico, mejorará el servicio, y este ayudará con el correcto
mantenimiento del agua de la piscina.
¿Considera usted que con la implementación de la automatización de control
eléctrico en el sistema de bombeo, aumentará la demanda en el uso de la piscina?
¿Por qué?
Sí, porque el agua va a estar limpia para ser utilizada
Sí, porque la piscina debe brindar un buen servicio para realizar deporte, en este
caso la natación ya que esto mejora el nivel de práctica de los estudiantes
Análisis e interpretación:
Los entrevistados dan a conocer que mediante la implementación del sistema de
control eléctrico se optimizará el uso de la piscina y el área de educación física,
incrementando el número de beneficiarios; por lo tanto, es factible la implementación
del sistema mediante el dispositivo Arduino.
57
XI. CONCLUCIONES Y RECOMENDACIONES
11.1. Conclusiones:
Se analizó las características técnicas de los componentes electrónicos para la
implementación de la automatización del sistema de control eléctrico de la
piscina de la Universidad Estatal del Sur de Manabí, y este produce un impacto
positivo en proceso de mantenimiento, se evidenció el beneficio del costo
operativo relacionado a la optimización del talento humano y mantenimiento del
sistema de bombeo.
En el proceso de la automatización se realizó el diseño del sistema de control
equipado con tecnología de punta, los circuitos eléctricos y el respectivo
cableado lo que permitió un eficiente funcionamiento operativo de la bomba de
la piscina de la UNESUM.
De acuerdo al objeto de estudio se estableció la aplicación la plataforma web
appinventor2, como recurso tecnológico para crear el programa de control de la
bomba de agua, lo que permitió la automatización del encendido y apagado a
través de un dispositivo móvil.
11.2. Recomendaciones:
11.2.1. En lo referente al proyecto de investigación se recomienda que:
A través del Departamento de Comunicación de la Universidad Estatal del Sur
de Manabí se difunda la promoción que permita promover la instalación de este
sistema de control eléctrico en las piscinas del cantón, la provincia y el país.
11.2.2. En cuanto a la Universidad Estatal del Sur de Manabí se recomienda
que:
Las autoridades a través del respectivo estamento que controla el uso de la
piscina, direccione al personal idóneo en el manejo y programación del
sistema de control eléctrico, para mejorar el cuidado y durabilidad de los
equipos.
58
XII. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
N° ACTIVIDADES COMIENZO FIN DURACIÓN AVANCE
# Tareas Fecha inicio Fecha fin Días Porcentual
1 Proyecto de Tesis 16/01/2017 07/08/2017 203 100%
2 Introducción 16/01/2017 21/01/2017 5 2,46%
3 Problema de
investigación
21/01/2017 29/01/2017 8
3,94%
4 Objetivos 29/01/2017 09/02/2017 11 5,41%
5 Justificación 09/02/2017 17/02/2017 8 3,94%
6 Marco Teórico 17/02/2017 07/04/2017 49 24,14%
7 Hipótesis 07/04/2017 13/04/2017 6 2,96%
8 Metodología 13/04/2017 13/05/2017 30 14,78%
9 Presupuesto 13/05/2017 21/05/2017 8 3,94%
10 Análisis y
Tabulación
21/05/2017 27/05/2017 6
2,96%
11 Adquisición de los
equipos
27/05/2017 16/06/2017 20
9,85%
12 Propuesta 16/06/2017 08/07/2017 22 10,84%
13 Implementación 08/07/2017 23/07/2017 15 7,39%
14 Entrega y
finalización del
proyecto
23/07/2017 07/08/2017 15
7,39%
Tabla 9 Cronograma
Elaborado por: Ricardo Damián Mero García
59
Gráfico 8 Cronograma de actividades
Elaborado por: Ricardo Damián Mero García.
60
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68
XIV. PROPUESTA
14.1 TÍTULO DE LA PROPUESTA
Implementación de la automatización del sistema de control eléctrico, utilizando la
tecnología Arduino, aplicada a la bomba de la piscina de la Universidad Estatal del Sur
de Manabí.
14.2 JUSTIFICACIÓN
Debido a la necesidad de la Universidad Estatal del Sur de Manabí por mejorar los
parámetros de servicio hacia el público se plantea mediante esta propuesta garantizar el
uso de la piscina de la UNESUM, mejorando el aspecto de la misma debido a las
múltiples falencias encontradas con el desarrollo de este trabajo mediante la encuesta
realizada focalizando los esfuerzos en automatizar el sistema de bombeo de la piscina
para resolver dichas necesidades.
La implementación se realiza para atender y mejorar el índice de insatisfacción en los
usuarios y docentes que realizan actividades en la piscina de la UNESUM, por lo cual la
implementación de este sistema pretende tecnificar el manejo y uso adecuado de la
piscina.
Este sistema de control eléctrico permitirá brindar un mejor mantenimiento a la
piscina aplicando tecnología de calidad y de bajo costo, además mejora la optimización
del recurso humano y económico que intervienen en el proceso, y que tendrá
repercusión positiva en el mejoramiento de la calidad de vida a través de la práctica de
la natación.
69
14.3 OBJETIVOS
14.3.1 Objetivo general
Implementar la automatización del sistema de control eléctrico, utilizando la
tecnología Arduino, aplicada a la bomba de la piscina de la Universidad Estatal del
Sur de Manabí.
14.3.2 Objetivos específicos
Realizar el circuito de control automático electrónico.
Instalar el circuito automático de potencia del motor de corriente alterna.
Diseñar la aplicación móvil para controlar la automatización de la bomba de
agua de la piscina.
70
14.4 FACTIBILIDAD DE SU APLICACIÓN
14.4.1 Análisis general
De acuerdo con los estudios establecidos en la presente investigación, que tiene
como tema “Automatización del sistema de control eléctrico, utilizando la tecnología
arduino, aplicado a la bomba de la piscina de la Universidad Estatal del Sur de
Manabí.”, se concluye que el proyecto resulta viable ya que en base a la tabulación de
datos obtenidos por 252 encuestas realizadas a estudiantes, se evidencia dicha necesidad
en el control del mantenimiento de la piscina, el proyecto es factible debido a las
razones consideradas desde la perspectiva técnica, operativa y económica.
14.4.2 Factibilidad técnica
A nivel técnico el proyecto resulta factible por las siguientes razones:
El Circuito estaría conformado por dispositivo Arduino uno, la cual es una placa
que está constituida por microcontroladores que consta de 14 pines, de los
cuales 6 se pueden manipular como salidas PWM, 6 entradas analógicas, una
cerámica de 16 MHz Resonador y una conexión USB.
Por la adquisición de los componentes del circuito automático de potencia en lo
concerniente al contactor, relé de sobrecarga, interruptor y pulsadores acorde a
la especificaciones técnicas de diseño.
La Aplicación móvil está diseñada para cualquier Smartphone con Sistema
Operativo Android desde la versión 4.1.2, esta es una de las versiones más
antiguas, así que no habrá problema en cualquier Smartphone actual.
14.4.3 Factibilidad operativa
A nivel operativo el proyecto es admisible por las siguientes razones:
El tiempo a estar habilitado el sistema las 24 horas del día en espera de que el
operador, es decir, la persona encargada del mantenimiento envié la orden para
el encendido de la bomba por medio de su dispositivo móvil.
El sistema de automatización se ejecuta de forma Manual y automático, es
decir, el manual por medio de un interruptor de encendido y apagado mientras
71
en modo automático estaría disponible una aplicación móvil el cual facilitaría su
uso.
El software permitirá encender y apagar la bomba de la piscina desde una
distancia prudente utilizando un dispositivo móvil ya que esta aplicación es
ligera, logrando así beneficio a la persona encargada del mantenimiento.
14.4.4 Factibilidad económica
En cuanto a lo económico es factible por los siguientes motivos:
El uso de la tecnología Arduino permite una reducción en los costos de
implementación, debido a que utiliza componentes que se adaptan con la
economía del proyecto.
La implementación del sistema de control eléctrico permitirá una optimización
del talento humano del área de mantenimiento de la Universidad Estatal del Sur
de Manabí.
72
14.5 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
El presente proyecto se realizó en la piscina del complejo de la Universidad Estatal
del Sur de Manabí y tuvo como objetivo implementar la sistematización del control
eléctrico, para tal efecto se utilizó el dispositivo Arduino, por medio de la aplicación de
tecnologías de punta a bajo costo con plataformas libres, ésta implementación permitió
un óptimo sistema de bombeo y un uso idóneo del agua de la piscina.
La Implementación de la sistematización del control eléctrico se desarrolló en cuatro
etapas:
La primera etapa, consta la realización del circuito de control automático electrónico
la misma que va contener 3 fases para su realización, en la primera fase se hace la
selección de los componentes a utilizar, para luego realizar las respectiva conexión entre
los componentes de la tecnología arduino y por último la programación del
microcontrolador para el correcto funcionamiento de los dispositivos.
En la segunda etapa, se procedió con la instalación del circuito automático de
potencia del motor el cual tiene dos fases para el su complimiento, la primera fase se
selecciona los componentes electrónicos tales como el contactor, relé de sobrecarga,
Breakers y switch lo cuales van conectado en el respectivo circuito.
La tercera etapa se hace el diseño de la aplicación móvil para el control del sistema
automático la cual en su primera fase se ejecuta la programación con la aplicación en la
plataforma web.
Para concluir la última etapa de implementación consta de dos fases siendo la
colocación de las cajas con los componentes electrónicos y la conexión del cableado al
sistema de potencia.
73
14.6 IMPLEMENTACIÓN
14.6.1. Lista de materiales a utilizar en la implementación
Para la implementación del sistema de control eléctrico, se utilizaron diferentes
materiales que se mencionan a continuación:
Cantidad Nombre del componente
1 Tarjeta Arduino uno
1 Bluetooth
2 Relé
1 Contactor 8hp
1 Relé de sobrecarga
1 Breakers 20 amperios
1 Pulsadores
10 Cable para Arduino
30 Mts Cable para instalación n°10
15 Mts Cable para instalación n°18
1 Caja plástica
1 Caja metálica
1 Protoboard
1 Tomacorrientes.
3 Canaletas
1 Lb Tornillos
Tabla 10 Materiales
Elaborado por: Ricardo Damián Mero García.
74
14.6.2. Diagrama del proyecto por fases
Ilustración 9 Diagrama del proyecto por fases
Fuente: Ricardo Mero García
Implementar la automatización del sistema de control eléctrico, utilizando
la tecnología Arduino, aplicada a la bomba de la piscina de la Universidad
Estatal del Sur de Manabí.
ETAPA 1: Realizar el circuito
de control automático
electrónico
ETAPA 2: Instalación del
circuito automático de potencia
del motor
Fase 1: Selección de
los componentes Fase 3: Programación
Fase 2: Conexiones
Fase 2: Conexiones
Fase 1: Selección de
los componentes del
circuito de potencia
ETAPA 3: Diseñar la
aplicación móvil
Fase 1: Programación
de la aplicación con
appinventor2
ETAPA 4: Implementación del
sistema de control eléctrico
Fase 1: Instalación de
las cajas Fase 2: Cableado
75
14.6.3. Descripción del diagrama según sus fases.
14.6.3.1 Etapa 1: Realizar el circuito de control automático electrónico
La primera etapa de la propuesta de este proyecto está basada en el primer objetivo
específico que es el de realizar la creación digital del circuito automático electrónico, en
la que se verifican los componentes para la creación del circuito por medio del Arduino.
Esta etapa está dividida en tres fases que se detalla a continuación:
Fase 1: Selección de componentes
Para la selección de los componentes tenemos entre ellos:
Arduino uno
Bluethooth hc-05
Relé de dos canales
Arduino uno es una placa que está constituida por microcontroladores consta con 14
pines de los cuales 6 se pueden manipular como salidas PWM, 6 entradas analógicas,
una cerámica de 16 MHz Resonador, una conexión USB, una toma de alimentación, una
cabecera ICSP y un botón de reset.
Entre las características tememos:
Microcontrolador ATmega328
Tensión de funcionamiento 5V
Tensión de entrada (recomendado) 7-12V
Tensión de entrada (límites) 6-20V
Pines de E / S digitales 14 (de los cuales 6 proporcionan salida PWM)
Pines de entrada analógica 6
Corriente CC por pin de E / S 40 mA
Corriente CC para 3.3V Pin 50 mA
Memoria Flash 32 KB (ATmega328) de los cuales 0,5 KB utilizados por
bootloader
SRAM 2 KB (ATmega328)
EEPROM 1 KB (ATmega328)
Velocidad de reloj 16 MHz
76
En cuanto a la alimentación del Arduino la podemos realizar ya sea con el cable usb
conectado a la computadora, un adaptador ac-dc conectado a un enchufe o con una
batería o pila que tenga el rango recomendado por el Arduino el cual es de 7 a 12
voltios en cada pin de alimentación los cuales son los siguientes:
VIN es la entrada de voltaje del arduino, cuando conectamos a una fuente externa en
este caso sería un adaptador en el que suministra tensión a través de toma de corriente
esto se lo puede realizar por este pin.
5V es el regulador de la placa en la que se lo pude suministrar el voltaje por medio
del cable usb.
3V3 este pin es una fuente de 3.3 voltios generada por el regulador de a bordo. El
máximo consumo de corriente es de 50 mA.
El GND es el pin a tierra.
Lo que es la memoria del Arduino tiene 32 KB, con 0.5 KB destinado para el gestor
de arranque. Además tiene 2 KB de SRAM y 1 KB De EEPROM.
El puerto Rx 0 y Tx 1 sirven para recibir y trasmitir datos en serie, las interrupciones
externas 2 y 3 se pueden establecer para activar una interrupción en un nivel bajo, los
pines 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK), estos pines aceptan comunicación SPI
utilizando dicha librería, en el pin 13 hay un LED incorporado en la cual cuando es
valor alto el led está encendido y cuando es bajo el led se encuentra apagado.
El bluetooth hc-05 es un módulo fácil de utilizar creado para Configuración de
conexión serial inalámbrica transparente, también de acoger conexiones desde una
computadora o dispositivo móvil igualmente es capaz de crear conexiones hacia otros
dispositivos bluetooth. Solo es viable comunicar los dispositivos entre maestro y
esclavo, las configuraciones maestro-maestro o esclavo-esclavo no son posibles.
Entre las características tenemos:
Bajo poder 1.8V Operación, 1.8 a 3.6V
Sensibilidad Típica: -80dBm
Interfaz UART con velocidad de modulación en baudios programable.
Con antena integrada
Con conector de borde
77
Hasta + 4dBm de potencia de transmisión de RF
Compatible con Arduino
El HC-05 dispone de 6 pines de conexión. El modulo se encajara en una placa
protoboard y desde ahí se cableara hasta los pines correspondientes de la placa Arduino.
Las conexiones son las siguientes:
KEY: Este pin se puede conectar a cualquier otro pin da la placa Arduino,
siempre y cuando este tenga salida digital. El pin KEY se debe activar a nivel
alto cuando queremos entrar en el modo de configuración del módulo Bluetooth,
una vez que hayamos entrado en este modo podremos cambiar sus parámetros
con los comandos AT que luego explicaremos.
RXD: Pin por donde se recibirán los datos que nos lleguen desde la placa
Arduino. Este pin tiene que ir preciso cableado hasta el pin 1 TX de la placa
Arduino que es por donde se trasmiten todos los datos que van por el puerto
Serie o, en el caso de haber creado un puerto Serie virtual con otros dos pines de
la placa, tendría que ir al que hayamos escogido como pin de TX.
TXD: Pin por donde se trasmitirán datos desde el módulo Bluetooth hacia la
placa Arduino. Este pin tiene que ir preciso conectado al pin 0 RX de Arduino o,
en el caso de haber creado un puerto Serie virtual con otros dos pines de la placa
Arduino, al pin que hayamos escogido como pin de RX.
5.0: Pin de alimentación a 5 voltios del módulo Bluetooth. Irá conectado al pin
5V de la placa Arduino.
3.3: Pin de alimentación a 3.3 voltios. Irá conectado al pin 3.3V de la placa
Arduino. El HC-05 se puede alimentar con cualquiera de estas dos tensiones.
GND: Pin de masa del módulo HC-05. (Lletí, 2015)
Un relé es un dispositivo electromagnético que actúa como interruptor que logramos
activar a través de una señal eléctrica controlada por una bobina y electro imán
permitiendo así abrir y cerrar un circuito , un relé es capaz de hacer accionar un circuito
de bombas que trabajan hasta con voltaje de 220 v. Entre las características tenemos:
2 canales independientes protegidos con optoacopladores
2 Relés (Relays) de 1 polo 2 tiros
El voltaje de la bobina del relé es de 12 VDC
Led indicador para cada canal (enciende cuando la bobina del relé esta activa)
78
Activado mediante corriente: el circuito de control debe proveer una corriente de
15 a 20 mA
Puede controlado directamente por circuito lógicos
Terminales de conexión de tornillo (clemas)
Terminales de entrada de señal lógica con headers macho.
Fase 2: Conexión
Para la conexión de los equipos ya seleccionados lo hacemos mediante el siguiente
circuito el cual va estar conformado por un arduino uno, relé, cables de alimentación y
un dispositivo bluetooth los cuales van interconectados como se detalla en la siguiente
ilustración.
Ilustración 10 Circuito de conexión arduino
Fuente: Ricardo Mero García
Al mometo de conectar los dispocitivos utilizaremos obligatoriamente un protoboard
para mayor seguridad y confianza a la hora de su funcionaminto
79
Ilustración 11 Conexión de cables del Arduino
Fuente: Ricardo Mero García
A continuación colocamos el circuito en su respectiva protección en este caso va a
ser una caja plástica la cual la va a mantener cubierta y protegida
Ilustración 12 Conexión de cables del circuito
Fuente: Ricardo Mero García
80
Fase 3: Programación
Es recomendable el software de fuente abierta Arduino, ya que facilita escribir
código y subirlo a la placa la cual consta con su página oficial para su descarga.
Procedemos a ingresar a la página Arduino software para realizar la respectiva
descarga.
Ilustración 13 Software Arduino
Fuente: Ricardo Mero García
Al entrar a la pagina podemos darle clic en diferentes sistemas operativos en mi caso
ecogere el de windows y escogo la opcion download
Ilustración 14 Descarga del software
Fuente: Ricardo Mero García
Al culminar la descarga tendremos el archivo y procederemos con la instalación
habitual para poder utilizar esta aplicación y así poder programar la placa del Arduino
81
Ilustración 15 Instalación del programa
Fuente: Ricardo Mero García
Por lo consiguiente nos pide instalar varios software que son necesarios para el
correcto funcionamiento del programa a utilizar
Ilustración 16 Dispositivos requeridos del software
Fuente: Ricardo Mero García
Al final la instalación nos saldrá una opción de cerrar la pantalla que el programa se
ha instalado correctamente
82
Ilustración 17 Finalización de la instalación
Fuente: Ricardo Mero García
Aquí tenemos el interface del programa en el cual vamos a trabajar con la
codificación de la placa arduino uno
Ilustración 18 Interface del programa
Fuente: Ricardo Mero García
Para inicial con la programación tenemos que conectar en la placa Arduino al
computador para poder que reconozca el dispositivo en el programa, en el que nos
vamos a herramientas-placa y escogemos en este caso usaremos la placa Arduino uno
83
Ilustración 19 Reconocimiento del dispositivo
Fuente: Ricardo Mero García
Luego procedemos con la programación en la que al momento de conectar el
teléfono móvil al bluetooth del Arduino envié una señal ya sea de encendido o de
apagado logrando así prender y apagar la bomba de la piscina automáticamente
Ilustración 20 Programación del arduino
Fuente: Ricardo Mero García
Una vez que ya tenemos lista la programación proseguimos a compilarla para probar
que no surja ningún error al momento de enviarlo a la placa
84
Ilustración 21 Compilación de la programación
Fuente: Ricardo Mero García
Ya teniendo copilado procedemos a subir del archivo a la placa ya con esto podemos
continuar con el armado del circuito para su funcionamiento
Ilustración 22 Subida de la programación a la placa
Fuente: Ricardo Mero García
85
Codificación detallada en cada párrafo de la programación:
void setup()
{
pinMode(13,OUTPUT);//Escogemos el pin 13 como salida
Serial.begin(9600);//Inicializamos el valor de transmisión.
void loop()
{
while (Serial.available())//Declaramos un sentencia, Mientras el puerto Serial esté
disponible se empieza el ciclo
{
char dato= Serial.read(); //Declaramos una variable de tipo carácter y Seo lee la
variable enviada desde el Bluetooth.
digitalWrite(13,LOW); //Indicamos que en el puerto 13 la señal será baja por lo
que estará apagado.
switch(dato)
{
case 'A': //Si en el caso de ser A la variable enviada, entonces:
{
digitalWrite(13,HIGH);//La señal será alta, encenderá .
Serial.println("encendido");//Se mostrará un mensaje.
break;//El caso se detiene.
}
case 'B': //Si en el caso de ser A la variable enviada, entonces:
{
digitalWrite(13,LOW);//la señal será baja por lo que estará apagado.
Serial.println("apagado");//Se mostrará un mensaje.
break;
}
}
}
}
86
14.6.3.2 Etapa 2: Instalar el circuito automático de potencia del motor
La segunda etapa de la propuesta de este proyecto está basada en el segundo
objetivo específico que es el de instalar el circuito automático de potencia del motor
de corriente alterna, donde se inicia la construcción del diagrama para el control del
motor.
Esta etapa está dividida en dos fases que se detalla a continuación:
Fase 1: Selección de componentes del circuito de potencia
Para la selección de los componentes tenemos entre ellos:
Contactor
Relé de sobrecarga
Breakers
Pulsador
Un contactor es un dispositivo electromagnético que funciona básicamente como
interruptor que se encargar del encendido y apagado de un circuito con la gran ventaja
que puede accionar a gran distancia ya que cuando la bobina queda agitada por la
circulación de la energía, mueve el núcleo en su interior y arrastra los contactor
principales.
Ilustración 23 Contactor Metzenauer & Jung DSL26-11E
Fuente: Ricardo Mero García
87
Entre las características tenemos:
Metzenauer & Jung DSL26-11E
Potencia nominal: 6,5kw
Voltaje nominal: 220V CA
Corriente térmica AC1: 50A CA
Contactos principales: 3 polos
Contactos auxiliares: 1 NA
Voltaje de aislamiento Vi: 750V CA
Categoría: AC3
Normas de diseño: VDE 0660 y IEC 158-1
Voltaje de bobina: 220 V CA
Accionamiento: Electromagnético
El relé de sobrecarga están diseñado para la protección de sobre cargas producidas,
este está compuesto por tres biláminas, cuenta con dos botones uno de stop y otro de
reset, a lo que se puede utilizarlo en corriente alterna y continua.
Ilustración 24 Relé de sobrecarga Metzenauer & Jung
Fuente: Ricardo Mero García
Entre las características tenemos:
Marca: Metzenauer & Jung
Voltaje nominal: 220 V CA
88
Rango de corriente: (16-25)A
Contactos principales: 3 polos
Contactos auxiliares: 1NA+1NC
Accionamiento: Térmico
Los breackers son componente electromagnético diseñado para la protección de
riesgos de flujo de corriente a los equipos electrónicos, son capaces de cortar la energía
cuando esta se excede provocado por un cortocircuito hasta que alguien corrija el
inconveniente.
Ilustración 25 Breakers Merlin Gerin
Fuente: Ricardo Mero García
Entre las características tenemos:
Marca: Merlin Gerin
Voltaje nominal: 220V CA
Corriente nominal: 20A
Contactos principal: 2 polos
Tipo: riel
Los pulsadores son dispositivos que mientras son accionados permite que pase o
interrumpa la corriente, consta con dos posiciones NA (normalmente abierta) y NC
(normalmente cerrada), una lámina conductora es la que establece contacto entre los dos
terminales.
89
Ilustración 26 Pulsador JKN
Fuente: Ricardo Mero García
Entre las características tenemos:
Marca: JKN
Contactos: 1NA+1NC
Corriente nominal: 10A
Voltaje nominal: 220V CA
Accionamiento: Mecánico
Fase 2: Conexión
Para la conexión de los equipos ya seleccionados lo hacemos mediante el siguiente
circuito.
Ilustración 27 Diagrama del circuito de potencia
Fuente: Ricardo Mero García
Relé
Interruptor
Motor
Contactor
Off
On Pu
lsa
do
r
90
Diagrama en fisico según el cableado estructurado
Ilustración 28 Conexión según el diagrama
Fuente: Ricardo Mero García
Conexión de cables de acuerdo al diagrama
Ilustración 29 Protección del circuito de potencia
Fuente: Ricardo Mero García
91
14.6.3.3 Etapa 3: Diseñar la aplicación móvil
La tercera etapa de la propuesta de este proyecto está basada en el tercer objetivo
específico que es el de “Diseñar la aplicación móvil para controlar la automatización de
la bomba de agua de la piscina”. Donde se realiza, la aplicación móvil en una
plataforma de internet.
Esta etapa consta de una fase que se detalla a continuación:
Fase 1: Programación de la aplicación con app inventor2
La aplicación se realizó con una programación por bloques.
A continuación se dará a conocer la configuración de los bloques de programación
que se usaron. Se detallará la configuración por cada “Screen”.
En este “Screen 1”, es una pantalla donde el usuario que va a realizar el
mantenimiento, en la que habrá botones los más importante que son el encendido y del a
pagado del sistema de bombeo como vemos en la siguiente imagen.
Ilustración 30 Diseño de la aplicación
Fuente: Ricardo Mero García
Para la configuración del módulo bluetooth HC-05 Se utiliza un “Bluetooth client1”
para activar dicha comunicación.
92
Ilustración 31 Llamada a bluetooth client
Fuente: Ricardo Mero García
Para la conexión inalámbrica entre el módulo HC05 y Smartphone, se programa en la
aplicación para que se conecte a los dispositivos, la cual es la siguiente:
Ilustración 32 Configuración para la conexión de bluetooth
Fuente: Ricardo Mero García
Al Salir de la aplicación cuando el usuario quiera cerrar la aplicación hará clic en el
botón “salir”. En la programación esto se lo hace con el mando de desconectar el
bluetooth luego el comando “cerrar aplicación”.
Ilustración 33 Configuración para salir de la aplicación
Fuente: Ricardo Mero García
93
Una vez que se dé clic en el botón encender comienza a dar el debido
funcionamiento a la bomba de agua para el respectivo mantenimiento de la piscina, para
esto se configuro el botón de la siguiente manera, primero que llame al bluetooth y
luego envié un texto clave para que encienda el sistema.
Ilustración 34 Configuración botón encender
Fuente: Ricardo Mero García
Al presionar el botón apagado anula toda tarea que esté realizando el arduino todas
las señales enviadas de va a apagar para esto enviara un texto clave para el correcto
apagado del sistema
Ilustración 35 Configuración del botón apagado
Fuente: Ricardo Mero García
Para instalar la aplicación diseña y configurada en el programa App inventor
debemos realizar lo siguiente:
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Una vez terminada la aplicación, tenemos que ir al Menú en la opción “Build”,
aparecerán dos opciones, y elegiremos la opción “App (gusrdar archivo .apk en mi
ordenador)”. Esta opción sirve para descargar la aplicación a nuestro ordenador, luego
pasarla a nuestro dispositivo móvil.
Ilustración 36 Descarga de la aplicación a nuestro ordenador
Fuente: Ricardo Mero García
Después espero un momento hasta que se compile el programa y comience la
descarga respectiva.
Ilustración 37 Compilación de la aplicación
Fuente: Ricardo Mero García
Procedemos con la instalación de la aplicación en nuestro dispositivo móvil.
Ilustración 38 Instalación de paquetes
Fuente: Ricardo Mero García
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Nos pide configura los orígenes desconocidos para proseguir con la instalación
Ilustración 9 bloqueo de seguridad de la aplicación
Fuente: Ricardo Mero García
Escogemos la opción instalar la aplicación
Ilustración 39 Bloqueo de seguridad de la aplicación
Fuente: Ricardo Mero García
Ya teniendo instalada nuestra aplicación procedemos a abrirla
Ilustración 40 Aplicación instalada
Fuente: Ricardo Mero García
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Al ingresar, se conectará a los dispositivos al momento de presionar el botón siempre
y cuando seleccionen correctamente su dispositivo móvil después de esto tendrá acceso
para la manipulación del sistema en este caso escogeré el dispositivo HC-05 que es el
del bluetooth.
Ilustración 41 Conexión del bluetooth
Fuente: Ricardo Mero García
Tenemos la aplicación ya lista para poder ser utilizada ya conectada anteriormente
con el dispositivo correcto
Ilustración 42 Aplicación lista para ser utilizada
Fuente: Ricardo Mero García
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14.6.3.4 Etapa 4: Implementación del sistema de control
La cuarta etapa de la propuesta de este proyecto está basada en el objetivo general
que es el de implementar la automatización del sistema de control eléctrico, utilizando
la tecnología Arduino, aplicada a la bomba de la piscina de la Universidad Estatal del
Sur de Manabí, es aquí donde el trabajo de montaje y cableado termina siendo
implementado en la piscina de la universidad.
Esta etapa está dividida en dos fases que se detalla a continuación:
Fase 1: Instalación de las cajas
La ubicación de las cajas en la que se encuentra los cada uno de los circuitos que va a
controlar el sistema eléctrico automatizado.
Procedo hacer los orificios para poder estabilizar cada uno de los circuitos.
Ilustración 43 Orificios
Fuente: Ricardo Mero García
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Ya teniendo colocado en su lugar comenzamos a atornillar para que no tienda a caer
y poder dañar el circuito.
Ilustración 44 Asegurar la caja
Fuente: Ricardo Mero García
Ya teniendo instalada lista para poder hacer el cableado para su correcto
funcionamiento
Ilustración 45 Caja instalada
Fuente: Ricardo Mero García
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Procedemos con la instalación de la segunda caja de protección de cada uno de los
circuitos.
Ilustración 46 Instalación de la segunda caja
Fuente: Ricardo Mero García
Teniendo las cajas que van a servir de protección de los circuitos procedemos a
realizar la siguiente fase.
Ilustración 47 Segunda caja instalada
Fuente: Ricardo Mero García
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Fase 2: Cableado eléctrico
En cuanto a la ubicación de los cables va a estar protegidos con canaletas para evitar
problemas futuros.
Primero es la conexión del circuito de control de potencia del motor.
Ilustración 48 Cableado al sistema de potencia
Fuente: Ricardo Mero García
Asegurar las canaletas para q no tienda a salirse.
Ilustración 49 Orificios para canaletas
Fuente: Ricardo Mero García
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Ubicación correcta de las canaleras para cubrir los cables.
Ilustración 50 Colocación de canaletas
Fuente: Ricardo Mero García
Por último la conexión de todo el circuito al motor de la bomba de la piscina.
Ilustración 51 Conexión de la bomba al sistema
Fuente: Ricardo Mero García
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14.7. RESULTADOS
Los resultados alcanzados con la implementación de la Automatización de control
eléctrico del sistema de bombeo de la piscina de la Universidad Estatal del Sur de
Manabí han sido de gran beneficio para esta institución de Educación Superior, ya que
se ha optimizado del talento humano y de recursos económicos para el mantenimiento
del sistema de bombeo, además del incremento de los usuarios de dicha instalación
deportiva.
En el ámbito tecnológico esta implementación ha tenido un impacto positivo en los
estudiantes de la carrera de Ingeniería en Computación y Redes ya que han despertado
el interés de implementar esta automatización en infraestructuras similares que se
encuentran tanto dentro del cantón como fuera del mismo.
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XV. ANEXOS
Ilustración 52 Primera parte de la entrevista realizad a la persona encargada de la
piscina
Fuente: Ricardo Mero García
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Ilustración 53 Segunda parte de la entrevista realizad a la persona encargada de la
piscina
Fuente: Ricardo Mero García
105
Ilustración 54 Primera parte de la entrevista realizad al docente de educación física de
la Universidad
Fuente: Ricardo Mero García
106
Ilustración 55 Segunda parte de la entrevista realizad al docente de educación física
de la Universidad
Fuente: Ricardo Mero García
107
Ilustración 56 Primera parte de la encuesta realizad a los estudiantes de la carrera de
Ingeniería en Computación y Redes
Fuente: Ricardo Mero García
108
Ilustración 57 Segunda parte de la encuesta realizad a los estudiantes de la
carrera de Ingeniería en Computación y Redes
Fuente: Ricardo Mero García
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Ilustración 58 Encuesta realizada a los estudiantes
Fuente: Ricardo Mero García
Ilustración 59 Encuesta realizada a los estudiantes
Fuente: Ricardo Mero García
110
Ilustración 60 Encuesta realizada a los estudiantes
Fuente: Ricardo Mero García
Ilustración 61 Encuesta realizada a los estudiantes
Fuente: Ricardo Mero García
111
Ilustración 62 Entrevista realizada al docente de cultura física
Fuente: Ricardo Mero García
Ilustración 63 Entrevista realizada a la persona encargada de la piscina
Fuente: Ricardo Mero García
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Ilustración 64 Tutorías recibidas por parte del docente
Fuente: Ricardo Mero García
Ilustración 65 Tutorías recibidas por parte del docente
Fuente: Ricardo Mero García
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Ilustración 66 Soldando parte del circuito
Fuente: Ricardo Mero García
Ilustración 67 Uniendo el circuito
Fuente: Ricardo Mero García
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Ilustración 68 Última revisión del proyecto
Fuente: Ricardo Mero García
Ilustración 69 Probando la automatización
Fuente: Ricardo Mero García
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Ilustración 70 Acondicionado el espacio donde va a estar ubicada la automatización
Fuente: Ricardo Mero García
Ilustración 71 Antes de la automatización
Fuente: Ricardo Mero García
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Ilustración 72 Después de la automatización
Fuente: Ricardo Mero García
Ilustración 73 Automatización ya implementada
Fuente: Ricardo Mero García
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