1 Informe Tecnico E-11
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1 INSTITUTO TECNOLÓGICO DE SALINA CRUZ INFORME TECNICO “SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO PARA UNA GRANJA ACUICOLA” ASIGNATURA “TALLER DE INVESTIGACIÓN II” INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA “SÉPTIMO SEMESTRE GRUPO C” PRESENTAN: CABRERA AGUSTÍN ÓSCAR DAVID JESÚS ALBERTO DÍAZ RAMÍREZ ZARATE CRUZ JESÚS ABRAHAM TITULAR: ING. SUSANA MONICA ROMAN NAJERA SALINA CRUZ OAXACA; A OCTUBRE DE 2015
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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE SALINA CRUZ
INFORME TECNICO
“SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO PARA
UNA GRANJA ACUICOLA”
ASIGNATURA
“TALLER DE INVESTIGACIÓN II”
INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA
“SÉPTIMO SEMESTRE GRUPO C”
PRESENTAN:
CABRERA AGUSTÍN ÓSCAR DAVID
JESÚS ALBERTO DÍAZ RAMÍREZ
ZARATE CRUZ JESÚS ABRAHAM
TITULAR:
ING. SUSANA MONICA ROMAN NAJERA
SALINA CRUZ OAXACA; A OCTUBRE DE 2015
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INDICE
INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................... 4
JUSTIFICACIÓN .................................................................................................................................... 5
OBJETIVOS ........................................................................................................................................... 6
OBJETIVO GENERAL ............................................................................................................................. 6
OBJETIVOS ESPECÍFICOS ...................................................................................................................... 6
PROBLEMAS ........................................................................................................................................ 7
RESULTADOS .................................................................................................................................. 8
ALIMENTADOR DE PECES ........................................................................................................ 8
CONTROL DE CALIDAD DEL AGUA. ................................................................................................ 17
INVERSOR DE CORRIENTE ............................................................................................................. 18
COMPETENCIAS ................................................................................................................................ 20
CONCLUSION ..................................................................................................................................... 21
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ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Interfaz del sistema de alimentación……………………………………….9
Figura 2. Programación grafica……………………………………………………….10
Figura 3. Simulación en Proteus ……………………………………………………..10
Figura 4. Simulación en Proteus ……………………………………………………..11
Figura 5. Simulación en Proteus ……………………………………………………..12
Figura 6. Alimento para pez beta …………………………………………………….15
Figura 7. Almacenamiento del alimento……………………………………………...15
Figura 8. Almacenamiento del alimento……………………………………………...15
Figura 9. Rotor del alimentador……………………………………………………....15
Figura 10. Vista interior del indicador………………………………………………...16
Figura 11.pecera con alimentador integrado………………………………………..16
Figura 12 panel de control de calidad de agua……………………………………..18
Figura 13 inversor de corriente 12v………………………………………………….20
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INTRODUCCIÓN
La siguiente monografía es de nuestro proyecto “Sistema de Control Automático
para una Granja Acuícola”, la cual se pretende realizar para una granja de
reproducción de tilapia de la carrera de Ingeniería en Acuicultura en el Tecnológico
de Salina Cruz.
El Sistema de control que se construirá consta de tres etapas las cuales son:
Alimentadores Automáticos.
Que se basa en el desarrollo y control del alimento suministrado a los peces, así
como de las cantidades y horarios adecuados para cada estanque dependiendo del
tamaño de las crías, para que estos puedan desarrollarse de la mejor manera.
Monitoreo de calidad de agua.
En el que se medirán y monitorearan parámetros físico-químicos del agua de los
estanques, para así mantener una buena calidad de vida para los peces, esto con
motivo de tener un monitoreo constante sin estresar a las crías. Para así mostrar a
los alumnos encargados de los estanques cuales son los parámetros de estos
mediante una interfaz gráfica empleando LabVIEW®.
Utilización de la energía alternas.
Se empleara el uso de energía alternas para evitar problemas de electricidad
cuando el sistema eléctrico de la institución llegue a fallar y de este modo no afectar
al monitoreo de los peces.
La elaboración de este proyecto nos ayudara a nosotros como estudiantes de
Ingeniería en Electrónica a conocer mejor los parámetros que ciertos dispositivos
de control ofrecen para la resolución de problemas, en especial para los problemas
que nuestros compañeros sufren día con día en sus labores de reproducción de
tilapia.
El sistema de control ofrece un óptimo desarrollo maximizando así su producción y
minimizando el costo que representa el cuidado de los mismos.
El método que utilizaremos será por descomposición del problema en partes más
pequeñas, para así en vez de resolver un gran problema solo tengamos pequeños
problemillas por resolver.
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JUSTIFICACIÓN
Para los acuicultores suele resultar muy tedioso el estar revisando constantemente
los parámetros de los estanques donde reproducen y crían peces, pues esto suele
estresar a los peces, haciendo que estos no quieran comer o se enfermen, dando
como resultado una mortandad de crías muy grande, esta mortandad suele estar en
relación 1:3 con las crías que llegan a la madurez.
Lo que se quiere lograr con este proyecto es reducir esta mortandad para obtener
una mayor cantidad de peces al final del periodo de crianza. Es decir una mayor
producción de tilapia.
La importancia de realizar este proyecto es debido a que gracias a él, se podrán
obtener muchos beneficios, entre ellos están; el de reducir la mortandad de peces
tilapia y por consiguiente aumentar la producción del mismo, un control más estable
de los parámetros físicos y químicos del agua que será de mayor confort para los
peces haciendo que estos puedan desarrollarse de manera más eficaz, se pretende
conseguir que el sistema funcione mediante energías alternas para evitar que este
deje de funcionar cuando la energía eléctrica de la institución llegue a fallar, se
desarrollara un sistema de alimentación automático que mida las raciones de
alimento adecuado para cada estanque; esto con el fin de conseguir que los peces
se desarrollen eficazmente, una alimentación adecuada cuando los alumnos no se
encuentren presentes en la institución y reducir el gasto de alimento, es decir
conseguir reducir el gasto que una granja acuícola genera.
En resumen, lo que este proyecto presenta es un óptimo desarrollo y reproducción
de la tilapia maximizando así su producción y minimizando el costo que representa
el cuidado de los mismos.
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OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Diseñar un sistema de control que permita visualizar, monitorear y manipular los
parámetros necesarios para la supervivencia de organismos en una granja acuícola
ajustable para cualquier tipo de organismo.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Desarrollar una investigación a fondo sobre las condiciones necesarias para la
subsistencia de una granja acuícola en diferentes medios de información así como
obtener asesoría de un ingeniero en acuicultura especializado.
Desarrollar una investigación detallada sobre cada uno de los parámetros antes
encontrados y aprender sobre ellos.
Desarrollar una investigación sobre software y su utilización que permitan el diseño
de dicha granja.
Controlar cada uno de los parámetros físicos-químicos necesarios para tener una
mejor calidad de agua en los estanques.
Controlar el horario y la ración alimentaria de la tilapia.
Crear un sistema autosustentable con energías alternas.
Reducir los riesgos y factores que afecten el sistema y maximizar su rendimiento.
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PROBLEMAS
El Instituto Tecnológico de Salina Cruz es una institución educativa de carácter
publica localizada en carretera a San Antonio Monterrey Km. 1.7 en Salina Cruz,
Oaxaca. Actualmente ofrece las carrearas de ingeniería en Electrónica, ingeniería
Mecánica, ingeniería en Tecnologías de la información y Comunicación, ingeniería
en Gestión Empresarial e ingeniería en Acuicultura.
Esta última tiene como objetivo la formación integral de profesionistas en la
producción de organismos acuáticos, mediante el diseño, adaptación y generación
de biotecnologías, que promuevan el aprovechamiento racional de los recursos
acuícolas en un marco de equidad y sustentabilidad.
En esta área los alumnos cultivan organismos como son la tilapia gris y la tilapia
naranja comúnmente llamadas mojarras, pero debido al poco control que tienen
sobre estas cuando hacen sus actividades diarias, tienden a sufrir un problema muy
grande de mortandad, ya sea por un horario irregular en la alimentación, por un bajo
control del agua o bien por problemas de electricidad.
Esto es debido a que no existe un sistema de control en el cual se pueda monitorear,
regular los parámetros necesarios para la subsistencia de los mismos; así como son
su alimentación, la oxigenación en los estanques, la temperatura, además del pH y
tener un mejor cuidado de los peces.
El principal problema que enfrentan los alumnos del área de Acuicultura es la gran
mortandad de crías recién nacidas así como de crías en desarrollo, por el estrés
que estos sufren debido a los factores ya mencionados. Se estima que la relación
de mortandad es de 1:3 con respecto a las crías que llegan a la adultez.
Lo que se quiere lograr con este proyecto es reducir el nivel de mortandad de las
crías, mediante un sistema de control que permita el monitoreo de los factores de la
granja acuícola.
El diseño de este sistema de control se basara en manipular un buen horario y ración
de alimentación de los peces, medir los niveles físico-químicos del agua como son;
temperatura, pH, turbidez, O2, etc. y también el control de la energía eléctrica, así
como el uso de energías alternas que permitan al sistema ser autosustentable.
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RESULTADOS
4. 1 Alimentador de peces
Diagrama modular del alimentador, lo demás está en fase de diseño. (no disponible
por el momento).
Alimentador de peces
Horarios de
alimentación
Tipo de alimento y
cantidad de alimento
RPM. Del motor y
abertura del
contenedor de alimento
Estructuración de los
horarios y
programación del
mismo.
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A continuación se muestran las diferentes fases del sistema de alimentación y su
funcionamiento. En la figura 13 se muestra el panel de control para los horarios de
alimentación y monitoreo del mismo, en el cual se podrá indicar la cantidad de
alimento y los horarios. En la figura 14 se muestra la programación grafica echa en
la plataforma lab-view que cumple con el proceso de alimentación y racionamiento
del mismo. En las figuras 15,16 y 17 se muestran las simulaciones para verificar el
funcionamiento del sistema de control así como la visualización en una pantalla de
cristal líquido (lcd).
Figura 1. Interfaz del sistema de alimentación
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Figura 2. Programación grafica
Figura 3. Simulación en Proteus
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En la figura 15 se muestra la simulación en el programa Proteus el cual muestra el
estado de trabajo del alimentador que está en modo espera e indica que el sistema
está sin problemas y funcionando correctamente.
En la figura 16 se muestra el estado del alimentador cumpliendo su funcionamiento
de forma correcta y sin presentar problemas o anomalías. Esto es posible gracias a
que cuenta con un sensor de vibración que detecta el funcionamiento del motor de
vcc.
Figura 4. Simulación en Proteus
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En la figura 17 se muestra el estado del alimentador cumpliendo su funcionamiento
pero en este caso muestra un error o falla del motor que activa el dispensador de
alimentos. Esto es posible gracias a que cuenta con un sensor de vibración que
detecta el funcionamiento del motor de vcc.
Figura 5. Simulación en Proteus
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Programación del microcontrolador pic 16f877a elaborada en lenguaje de
programación C en el compilador csc.
#include <16f877a.h> #use delay (clock=4MHZ) #fuses xt,nowdt #byte PortB=0x06 #byte PortA=0x05 #include <LCD.C> void main() { lcd_init(); while(true) { if (porta==0b00000) { printf(lcd_putc, "\f EN MODO ESPERA "); printf(lcd_putc, "\n SIN PROBLEMAS "); output_b(0b00000001); delay_ms(250); } if (porta==0b00001) { printf(lcd_putc, "\f EN FUNCION "); printf(lcd_putc, "\n ERROR DE GIRO "); output_b(0b00000010); delay_ms(250); } if (porta==0b00010) { printf(lcd_putc, "\f EN MODO ESPERA "); printf(lcd_putc, "\n ERROR DE GIRO "); output_b(0b00000010); delay_ms(250); } if (porta==0b00011) { printf(lcd_putc, "\f EN FUNCION "); printf(lcd_putc, "\n SIN PROBLEMAS ");
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output_b(0b00000001); delay_ms(250); } delay_ms(50); } }
Figura 6. Alimento para pez beta Figura 7. Almacenamiento del alimento
Figura 8. Indicador del alimentador
Figura 9. Rotor del alimentador
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Figura 10. Vista interior del indicador
Figura 11.pecera con alimentador integrado
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4.2 calidad del agua
Calidad del agua
Medición de
temperatura
Muestreo de pH
Muestreo del
nivel de
amoniaco
Turbidez
Nivel de oxigeno
Corrección de
parámetros
Medidor de pH,
amoniaco y oxigeno
Visualización del
sistema
Sensor de
temperatura y cálculo
de turbidez
Parámetros físicos
Parámetros químicos
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CONTROL DE CALIDAD DEL AGUA.
Figura 12 panel de control de calidad de agua
Se muestra la pantalla de monitoreo para el control de los parámetros tanto físicos como químicos
de la calidad del agua en los estanques del área de acuicultura en el instituto tecnológico de salina
cruz (ITSAL). El usuario podrá introducir los parámetros correctos a los que debe estar
funcionando y mostrara
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INVERSOR DE CORRIENTE
Figura 13 inversor de corriente 12v
Presentamos el diagrama esquemático del inversor, configurado para trabajar como
Sistema de Alimentación Ininterrumpido. El relevador, es el componente encargado
de hacer el cambio de cargador de batería a inversor. Al momento de presentarse
un corte de energía, el relevador cambia de estado, conectando la batería al inversor
y desconectándola entrada de energía. Cuando vuelve el suministro de energía, el
relevo se activa, desconectando el circuito del inversor, y conectando el
transformador junto con dos diodos, volviendo a cargar la batería.
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Lista de materiales 1 555 1 CD 4013BP 4 TIP3055 2 TPI 125 2 2N3904 4 R 820 ohmios a 1/4W 4 R 1 ohmio a 1W 2 R 33 ohmios a 5W 1 R 0.75 ohmios a 5W 1 R 33K a 1/4W 2 R 2.2K a 1/4W 2 R 100 ohmios a 1/2W 2 R 5.6K a 1/4W 1 R 560 ohmios a 1/4W 1 R 1K a 1/4W 6 C 0.1 uF (104) poliester 1 C 100 uF a 16V 2 1N5407 2 1N4007
Varios 1 relevador de 110V o 220V dependiendo del voltaje de salida del transformador, a 10 amperes como mínimo. 4 Aislantes de mica con sus respectivos tornillos. 1 porta fusible y fusible de 10 amperes 1 Regulador Lm7805 1 potenciómetro de 100K 2 Leds, uno intermitente y el otro normal. 1 disipador de aluminio 1 clavija macho 1 toma sencilla o doble 1 metro de cable 1x 16 o 1x14 1 interruptor doble de 10 amperios 250 voltios 1 transformador de 12x12 voltios, 8 amperios o más.
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COMPETENCIAS
Competencias específicas Competencias genéricas
Profundizar el protocolo de investigación
en la fundamentación y el diseño del
Método con actitud crítica y constructiva.
Competencias instrumentales
• Capacidad de análisis, síntesis y
abstracción.
• Capacidad para identificar, plantear y
resolver problemas.
• Capacidad para gestionar y formular
proyectos.
• Habilidades en el manejo de software
especializado de simulación de
circuitos.
Competencias interpersonales
• Capacidad para trabajar en equipo.
• Capacidad crítica y autocrítica.
• Compromiso ético.
Competencias sistémicas
• Habilidades de investigación.
• Capacidad de aplicar los
conocimientos en la práctica.
• Liderazgo.
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CONCLUSION
El Proyecto que realizamos ha contribuido de manera muy importante para
identificar y resaltar los puntos que hay que cubrir y considerar para llevar a cabo
una implementación exitosa de una granja acuícola. Nos deja muchas cosas
importantes que reflexionar y muchas otras las ha reforzado para llevar a cabo una
buena implementación.
Dentro de los puntos que consideramos para esta implementación son el detectar
cuáles las necesidades en el área de Acuicultura, más específicamente en su área
de reproducción de tilapia, la cual no contaba con ningún sistema de monitoreo de
parámetros, lo cual hacia que los alumnos realizaran estas actividades
manualmente haciendo que los peces no tuvieran un óptimo desarrollo debido al
estrés que les ocasiona dichas actividades.
Conforme fuimos realizando este proyecto nos fuimos percatando de muchas cosas
que antes no habíamos considerado, que ignorábamos, tanto de los dispositivos
electrónicos que empleamos para ello como ciertas características de la carrera de
Ingeniería en Acuicultura.
Hay muchas cosas que podríamos mencionar que aprendimos a lo largo de este
proyecto. Sin embargo consideramos que la más importante de todas es llevar a
cabo antes que nada una planeación de lo que se quiere realizar y que se espera
obtener cuando se lleve a cabo un proyecto, esto incluye desde la problemática a
resolver vista del punto de los afectados así como de los puntos de vista personales.
La aplicación de este proyecto nos ayudó a nosotros como estudiantes de la carrera
de Ingeniería en Electrónica a aplicar los conocimientos obtenidos en clase, así
como la aplicación de otras capacidades que se obtuvieron durante el proceso del
mismo, para la resolución de un problema real que afectaba a nuestros compañeros
acuicultores.
Sin embargo cabe mencionar que en esta monografía no está completa del todo
debido a que el capítulo 3 aún está en proceso, por lo cual no hemos podido estimar
como está compuesta, sin embargo queda anotada para demostrar que está
presente y se completara más adelante cuando esté terminado.
