PROYECTO GRIFO AUTOMATIZADO

RODOLFO ANAYA ROBLEDO

JOSE RUIZ URANGO

JOJAN DE JESÚS DE VARGAS ÁLVAREZ

TUTOR

SAMIR CASTAÑO RIVERA

UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA

FACULTAD DE INGENIERÍAS

PROGRAMA INGENIERÍA DE SISTEMAS

CURSO SISTEMAS OPERATIVOS

LORICA CÓRDOBA

07/07/2015

TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.1. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA

1.2. JUSTIFICACIÓN

1.3. PREGUNTA PROBLEMA

2. OBJETIVOS

2.1. GENERAL

2.2. ESPECÍFICOS

3. MARCO CONCEPTUAL

3.1. TEORÍA RELACIONADA CON EL PROBLEMA

3.2. TEORÍA DE AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS POR COMPUTADOR

3.3. ASPECTOS LEGALES

4. METODOLOGÍA

4.1. TIPO DE TRABAJO

4.2. ESTRATEGIAS DE RECOLECCIÓN DE LA INFORMACIÓN

4.3. PROCESO DE LA INVESTIGACIÓN

4.3.1. FASE I: ESTUDIO, ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DEL SISTEMA

4.3.2. FASE II: CARACTERIZACIÓN DEL SISTEMA

4.3.3. FASE III: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA

4.3.4. FASE IV: DESCRIPCIÓN DE PRUEBAS

5. RESULTADOS

5.1. MODELO DE FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA

5.1.1. IDENTIFICACIÓN DE LAS ENTRADAS

5.1.2. PROCESOS DEL SISTEMA

5.1.3. SALIDAS DEL SISTEMA

5.1.4. ENTORNO O MEDIO

5.1.6. ESPECIFICACIÓN DE REQUISITOS

5.1.6.1. FUNCIONALES

5.1.6.2. NO FUNCIONALES

5.2. DISEÑO DEL SISTEMA

5.2.1. DIBUJO DEL ARTEFACTO O DISPOSITIVO

5.2.2. DESCRIPCIÓN DEL DIBUJO

5.2.3. DIAGRAMAS DE CLASE

5.2.4. DIAGRAMAS DE SECUENCIA

5.2.5. DIAGRAMAS DE ACTIVIDADES

5.2.6. DESARROLLO

5.2.6.1. ARQUITECTURA DEL SISTEMA

5.3. PRUEBAS DEL SISTEMA

5.3.1. DESCRIPCIÓN Y RESULTADO DE CADA UNA DE LAS PRUEBAS

5.4. ANÁLISIS DEL MERCADO

5.5. PLAN DE MERCADO

5.6. ANÁLISIS TÉCNICO

5.7. ANÁLISIS FINANCIERO

5.8. ANÁLISIS DE RIESGO

5.9. IMPACTO DEL PROYECTO

5.9.1. SOCIAL

5.9.2. ECONÓMICO

6. CONCLUSIONES

7. RECOMENDACIONES

8. TRABAJOS FUTUROS

9. BIBLIOGRAFÍA

ANEXOS

A. MANUAL DEL USUARIO

B. MANUAL DEL SISTEMA

C. EVIDENCIAS FOTOGRÁFICAS

D. CÓDIGOS FUENTE.

INTRODUCCIÓN

El agua siempre será parte esencial del hombre, animales y plantas, esta está

presente en todos los procesos del cuerpo humano, sin su consumo moriríamos a

los pocos días ya que la necesitamos para la alimentación, la higiene, el riego de

parques, bosques, jardines, para la producción de los distintos tipos de alimentos y

para fines industriales entre otras cosas.

El agua es vital para que nuestro planeta tierra siga funcionando puesto que esta

regula el clima, conservando temperaturas adecuadas, el agua de lluvia ayuda a

limpiar la atmosfera que está sucia por tanta contaminación, el agua dulce potable

es muy preciada para los seres humanos ya que se necesitan varios litros diarios

para vivir, por estas razones el agua se convierte en un elemento insustituible y

muy valioso que debemos cuidar y proteger; es muy importante que la humanidad

tome conciencia y busque las medidas necesarias para el cuidado de esta.

Sin agua sería el fin de los sistemas hidrográficos de la tierra, la sociedad

moderna ha perdido el respeto por el lugar sagrado que le corresponde al agua en

el ciclo de vida del preciado líquido. Esta falta de respeto por el agua ha permitido

que abusáramos de ella. Para poder enderezar el mal que hemos causado,

tenemos que empezar por redefinir nuestra irresponsabilidad y buscar soluciones

óptimas, y una de estas es el ahorro del consumo de agua potable en los

hogares; en la cisterna del inodoro, en el caudal de agua en la grifería de los

aparatos sanitarios de ducha, lavado y fregadero.

De acuerdo a lo anterior los dispositivos domésticos son esenciales para el uso

eficaz del agua potable tienen un papel primordial para el ahorro de esta sustancia

y la preservación de esta.

En el siguiente proyecto de aula se desarrollara un sistema de grifos automatizado

para reducir el desperdicio de agua (ya sea por quedar abiertos, goteando o

porque cuando lavamos nuestras manos y nos estamos enjabonando el agua que

sale en esos instantes es completamente desperdiciada), medido en centímetros

cúbicos producido por un grifo normal en unidad de tiempo, que ayude a evitar la

pérdida de tan preciado líquido por medio de los grifos que están instalados en los

hogares colombianos que cuentan con el servicio de agua potable.

El sistema de grifo automatizado constara de dos partes una caja de control

(Hardware) y una aplicación de escritorio (Software) estas dos partes se

comunicaran a través de puerto serial. En la caja de control se ubicaran todos los

circuitos integrados necesarios para que el grifo cumpla con su función que es

suministrar agua a todos los usuarios sin que el líquido preciado se desperdicie y

evitando enfermedades en los usuarios, para que el grifo cumpla con esta función

principal dentro de la caja estarán ubicados los siguientes componentes:

Circuito integrado de regulación de corriente: circuito integrado encarga

de suministra la energía necesaria a la placa arduino mega, al Sensor de

distancia por infrarrojo GP2Y0A41SK0F, al circuito de estado y la válvula

solenoide electro-magnética.

Placa arduino mega: en esta placa se carga el código de funcionamiento

del grifo automatizado, dicha placa se encarga de poner en

funcionamiento el sensor de presencia el cual capta los datos y se los de

vuelve al placa arduino para que esta active o desactive el flujo de agua a

través de la válvula. En esta placa arduino mega es por donde se realiza

la comunicación serial con la aplicación de escritorio.

Sensor de distancia por infrarrojo GP2Y0A41SK0F: capta los datos a

través del lente y se los envía a la placa arduino mega por la entrada

análoga 0.

Circuito de estado: este circuito informa al usuario cuando el grifo está

encendido o cuando hay flujo de agua, a través de un led verde (

encendido) y un led azul(flujo de agua), los cuales son activados por la

placa arduino, el led verde por la entrada 4 y el led azul por la entrada 2.

válvula solenoide electro-magnética: se encarga de activar o interrumpir

el flujo de agua dependiendo de la señal que venga de la placa arduino por

la entrada 3.

Los datos captados por la caja de control son enviados por el puerto serial a la

aplicación de escritorio desarrollada en C#, cuando los datos llegan a la aplicación

son mostrados y luego almacenados para crear un reporte semanal y mensual del

usos del grifo. Los reportes serán ilustrados en graficas de comportamiento a si el

usuario podrá ver en qué semanas consumió más agua, cuanto tiempo fue usado

el grifo y en qué mes se consumió más agua.

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

El agua es el recurso natural más vital para los seres vivos ya que estos en gran

parte están formados por ella, esto quiere decir que ningún organismo puede

subsistir sin agua, al ser también una fuente de hidrogeno su importancia es vital

para el desarrollo de la inmensa y diversa flora y fauna de nuestro planeta. Al

menos el 71% de la tierra está compuesta por este líquido cabiendo resaltar que el

uso esencial de este en los seres vivos terrestres es el agua dulce (potable)

permitiéndonos subsistir a todos.

El acceso al agua potable se ha incrementado durante las últimas décadas en la

superficie terrestre. Sin embargo, estudios de la FAO (Organización de las

Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura) estiman que uno de cada

cinco países en vías de desarrollo tendrá problemas de escasez de agua antes de

2030; llegando así a un menor gasto de agua en la agricultura en países como

Colombia modernizando los sistemas de riego [1].

El desperdicio de agua que se nos está presentando actualmente es un tema que

cada día tiene más impacto social, ocupado más la atención de Científicos,

Técnicos, Políticos, Ingenieros, Periodistas y en general, de muchos de los

habitantes del planeta. Pues la escasez de este indispensable líquido obliga a que

tomemos conciencia y reiterarnos nuevamente una llamada a la moderación de

consumo por parte de la sociedad a nivel mundial.

Hace ya unos años se viene hablando sobre la escasez de este líquido, pero en

Colombia que es un país rico en fuentes hidrográficas al tema no se le da la

seriedad que merece. Pero tarde que temprano vamos a sufrir la escasez del

preciado líquido como lo alertó el director de Planeación Nacional que en el

término de 20 años la capital colombiana podría enfrentar una escasez [9].

De acuerdo con la Comisión de Regulación de Agua Potable y Saneamiento

Básico (CRA), en Colombia se desperdicia mensualmente el 40% de cada 100

metros cúbicos [3]. Este problema de desperdicio de agua genera también

problemas económicos porque con la aplicación de sanciones a los usuarios que

desperdicien el agua, esto genera consecuencias monetarias así como lo dijo el

ministro de viviendas Luis Felipe Henao quien “derroche agua derrocha dinero”

[2].

El agua la utilizamos para los quehaceres del hogar, el aseo personal, se emplea

en la alimentación, en el lavado de vehículos, el riego de jardines entre muchos

otros. El consumo promedio del agua es aproximadamente de 150 litros diarios

por persona [6] pero esa cantidad depende de las situaciones y condiciones

particulares del hogar: presencia de goteos o fugas del grifo, tipo de unidades

sanitarias, presión del agua, desperdicio generado por grifos abiertos por varias

horas sin ningún control.

A la suma del mal manejo de los grifos convencionales cabe mencionar que a

través de estos se pueden producir la transmisión de la muy conocida bacteria E-

Coli que anualmente en Colombia deja alrededor de 2.300 muertes por diarrea

[8].

Entonces se hace necesario encontrar un método que ayude a evitar la pérdida

de tan preciado líquido por medio de los grifos que están instalados en el

aproximadamente 60% de los hogares colombianos que cuentan con el servicio

de agua potable [7], ya sea por quedar abiertos, goteando o porque cuando

lavamos nuestras manos y nos estamos enjabonando el agua que sale en esos

instantes es completamente desperdiciada.

1.2. JUSTIFICACIÓN

Actualmente con la ayuda de la tecnología podemos resolver con mayor facilidad

los problemas cotidianos, como lo es el inmenso desperdicio de agua que

proporciona el mal uso de los grifos.

La iniciativa del grifo automatizado nace principalmente de la idea de economizar

el recurso hídrico que sostiene la vida en el planeta “El Agua” conocida también

como H2O , con el objetivo de llegar a la mayoría de los hogares de estratos 1, 2

y 3 que es donde se encuentra la mayoría de la población y donde se produce el

mayor desperdicio del líquido, no limitando también a estratos más altos como 4, 5

y 6 donde el valor del metro cubico de agua es mucho mayor, esto con el fin de

que no se genere ninguna excusa para que los usuarios ahorren el agua

Hace ya unos años se viene hablando sobre los escases de este líquido, pero en

Colombia que es un país rico en fuentes hidrográficas al tema no se le da la

seriedad que merece. Pero tarde que temprano vamos a sufrir la escasez del

preciado líquido como lo alertó el director de Planeación Nacional que en el

término de 20 años la capital colombiana podría enfrentar una escasez [9].

El porcentaje de agua garantizado que se economizaría es de alrededor de un

20% ya que si hacemos cálculos cada vez que usamos el grifo este por lo menos

1/5 del tiempo que lo estamos usando realmente solo se desperdicia el agua y si

le sumamos a esto la prevención de goteras y de descuidos de dejarlo abierto

podemos hablar de porcentajes entre el 25% y 30% y esto solo automatizando la

interrupción del flujo del líquido que sale a través del grifo, sin mencionar que se

pueden usar boquillas especiales que mesclan el agua con aire y permiten una

mayor economía.

Además al hacer uso de esta herramienta las personas también se verán

beneficiadas con un grifo más cómodo e higiénico capaz de prevenir la

contaminación por gérmenes y bacteria, ya que no tendrán que presionar algún

botón o doblar alguna perilla para poder lavarse las manos o realizar cualquier otro

tipo de actividad. Puesto que este solo se activa con la presencia detectada con el

calor emitido por el cuerpo humano.

Con lo ya mencionado una de las ventajas que salta a la vista es que el grifo no

goteara agua evitando el desperdicio ya que un grifo que permite fugas de 10

gotas por minuto, provoca un desperdicio de 2.000 litros de agua al año [10].

Tampoco se gastara tanta agua en el lavado de platos manos o dientes porque

según datos de la organización Ecologistas en Acción, tener el grifo abierto, por

ejemplo mientras nos lavamos los dientes, gasta más de 12 litros por minuto. En

un afeitado de cinco minutos podemos perder hasta 60 litros de agua [10].

Esto garantiza un porcentaje de ahorro en el agua alrededor del 20% ya que si

hacemos cálculos cada vez que usamos el grifo este por lo menos 1/5 del tiempo

que lo estamos usando realmente solo se desperdicia el agua y si le sumamos a

esto la prevención de goteras y de descuidos de dejarlo abierto podemos hablar

de porcentajes entre el 25 y 30 por ciento y esto solo automatizando la

interrupción del flujo del líquido que sale a través del grifo, sin mencionar que se

pueden usar boquillas especiales que mesclan el agua con aire y permiten una

mayor economía.

Por esas múltiples razones vemos que a la hora de ahorrar agua y protegerse de

las bacterias es muy eficiente este proyecto, por tal motivo se decide usar

herramientas tecnológicas como sensores infrarrojos, herramientas de desarrollo

de hardware como la placa Arduino Uno R3 entre otros elementos como válvulas y

motores para con nuestra iniciativa dar solución a un problema que nos afecta a

todos.

Por estas razones se propone la creación de un sistema de grifo automatizado

con sensores de movimiento que permitirá reducir el porcentaje de litros de agua

desperdiciados en un hogar.

.3. PREGUNTA PROBLEMA

¿De qué manera puede un sistema de grifos automatizados evitar el

desperdicio del agua potable en los hogares colombianos?

2. OBJETIVOS

2.1. GENERAL

Diseñar y construir un grifo que sea accionado con sensores de proximidad para

reducir el desperdicio de agua medido en centímetros cúbicos producido por un

grifo normal en unidad de tiempo (minuto).

2.2. ESPECÍFICOS

Diseñar y construir un prototipo de hardware (grifo automatizado) usando

principalmente un sensor de distancia y la plataforma de hardware Arduino.

Desarrollar el software de operación para el control del dispositivo de

hardware (control del grifo automatizado).

Implementar el grifo automatizado integrando el hardware con el software.

Diseñar e implementar el Software de aplicación del dispositivo.

Realizar pruebas del prototipo de grifo automático.

Recopilar y analizar resultados de las pruebas para determinar si el grifo

automático cumple con las expectativas.

3. MARCO CONCEPTUAL

3.1. TEORÍA RELACIONADA CON EL PROBLEMA

La pérdida de agua potable en las ciudades colombianas, por fugas, robo del

líquido a través de conexiones fraudulentas o simple desperdicio por cuenta de los

usuarios, es un fenómeno descontrolado que podría dejar a varias capitales sin

reservas del líquido en menos de una década. []

Comúnmente los flujos en grifos verían entre 3 y 5 gpm. Un grifo que gotee (1

gota/segundo) puede desechar hasta 36 galones de agua en un dia. [2]

3.2. TEORÍA DE AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS POR COMPUTADOR

Grifo con sensor, automático: (Hernández Juan) Medellín (Colombia)

El proyecto consiste en utilizar grifo automático con sensor de infrarrojos, se

alimenta de pilas aa o de ca 110v/220v/240v (dc6v) con mezclador para ajustar la

temperatura del agua permite ahorrar hasta un 80% de agua. Fabricado en latón,

cristal y borde de cristal templado, cuerpo terminado en cromado brillante, válvula

de cerámica de 35 mm.

Se activa al aproximar la mano a la zona de detección, el agua fluye de forma

automática. Cuando esta se aleja el flujo de agua se detiene, permitiendo ahorrar

hasta un 60-80 % más de agua respecto a los grifos convencionales y perímete

tener más higiénico al poder evitar el contacto con el grifo, y se previene el

contagio de bacterias.

Proyecto Lavamos Automático: (Rodríguez Andrés, Sánchez Luigi, Forero

Jeison) Bogotá (Colombia)

El proyecto consiste en un lavamanos ecológico y antibacterial automatizado que

ayude a reducir el impacto ambiental que genera el desperdicio de agua en

lavamanos de servicio públicos, además de esto, tener una forma más práctica de

lavarse las manos sin tener que tocar diferentes componentes del grifo y otros

más; el funcionamiento del circuito se basa en emitir una ráfaga de señales

luminosas infrarrojas las cuales al rebotar contra un objeto cercano se reciben por

otro componente. AL ser recidivas el sistema detecta proximidades con lo que el

led de salida acciona (brilla).

El circuito integrado es un generador/decodificador de tonos que bien cumple con

las necesidades de este diseño. Tanto el fotodiodo como el fototransistor deberán

estar situados con unidades de enfoque adecuadas para mejorar el alcance.

Como simples reflectores de LED's se pueden obtener alcances del orden del

metro. Con lentes convexas se pueden cubrir distancias de cinco metros. Es

conveniente sacrificar algo de rango pero colocar filtros UV y SUNLIGTH los

cuales no dejan entrar al fototransistor (elemento-receptor) los rayos del sol.

La alimentación de este circuito puede ser cualquier tensión comprendida entre 5 y

9 voltios.

ONE: Grifo automático con sensor: (Yamode) (Argentina)

ONE es un ejemplo de grifo para el lavabo con manejo bastante sencillo, que

cuenta con lo que a nuestro modo de ver tendría que llevar todos los grifos:

un sensor para controlar el flujo del agua. Para que el agua salga no hace falta

tocar nada, pues lleva incorporado un avanzado sensor con enfoque automático

(no necesita ajustes), el único control que hay que realizar es el de la temperatura,

que se realiza en una pequeña palanca que hay en el lateral.

El funcionamiento de este grifo automático corre a cargo de una pequeña batería

(litio 2CR5-6v). Posee filtros de arena, válvula anti-retorno y tubos flexibles,

aportando un caudal de tan sólo 6 litros por minuto, que junto al control por sensor,

lo convierten a un grifo destinado a proporcionarnos un buen ahorro de agua en el

baño.

Sistemas de alta tecnología para ahorrar agua en Restaurantes y Bares:

Grifería Temporizada: (Sistemas y accesorios dedicados a la protección

medioambiental) (España)

La grifería temporizada produce un importante ahorro de agua colocando grifos

automatizados en los lavabos y duchas automatizadas en el sector de baños en

restaurantes y bares que le permite a estos ahorrar agua.

Este consiste en interrumpir la salida de agua a un tiempo prefijado, evitando

derroches por grifos dejados abiertos o a medio cerrar. Estos grifos automatizados

permiten además la incorporación de economizadores de agua a diferencia de los

antiguos fabricados en una sola pieza con atomizador fijo incorporado de fábrica.

Esta combinación tiempo + ahorro de agua permite una gran economía en las

facturas de agua.

3.3. ASPECTOS LEGALES

LEY 373 DE 1997 (junio 6) por la cual se establece el programa para el uso

eficiente y ahorro del agua.

RESOLSUCION CRA 695 DE 2014 por medio del cual se busca incentivar al uso

eficiente y ahorro de agua.

4. METODOLOGÍA

4.1. TIPO DE TRABAJO

La metodología de investigación que se va a utilizar es principalmente la

Correlacionar ya que se medirá la relación de consumo de agua usando un grifo

normal y el prototipo de grifo automatizado.

4.2. ESTRATEGIAS DE RECOLECCIÓN DE LA INFORMACIÓN

La información se recolectara a través de observaciones y mediciones físicas del

flujo del líquido por centímetro cubico por minuto durante un ciclo de pruebas

donde se medirá la eficiencia del dispositivo automatizado en comparación con

otro no automatizado.

4.3. PROCESO DE LA INVESTIGACIÓN

4.3.1. FASE I: ESTUDIO, ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DEL SISTEMA

Revisión de las bibliografías asociadas con el proyecto.

Estudio y selección de un modelo de investigación que permitiera orientar el

curso de la investigación.

Puntualizar las necesidades que tiene el contexto y las personas que se

harán beneficiarias del proyecto y de este modo plantear un objetivo que

enmarque dichas necesidades.

Establecer los mecanismos de implementación y desarrollo del dispositivo

para llevar a cabo el proyecto.

Especificación de los requisitos del objeto de la investigación.

Estudio y clasificación de las técnicas de recolección de información.

4.3.2. FASE II: CARACTERIZACIÓN DEL SISTEMA

Es un sistema de automatización que permite dispensar el agua de forma

inteligente.

El dispositivo cuenta con un sensor de distancia

El sensor mandaran una señal al dispositivo Arduino y este a su vez

mandara una señal a la válvula para que esta sea abierta o cerrada.

El sistema manda información a el software de aplicación la cual es recibida

y procesada generando el registro y la gráfica del tiempo de uso del grifo

automatizado.

4.3.3. FASE III: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA

Hardware: El proyecto grifo automatizado está constituido fundamental mente por

una barquita lisa, donde se encuentra ubicado un ping de carga hembra por

donde se obtiene la energía del cargador que alimenta a todos los circuitos

empleados por nuestro grifo automatizado. La energía que se obtiene por el ping

de carga hembra se pasa al regulador de voltaje KA7805 el cual regula los 12

voltios del cargador a 5 voltios, este voltaje regulado se pasa atraves de

conectores ensamblados en la balequita a la placa Arduino uno, la válvula

solenoide electro-magnética y a un rele el cual se activa cuando recibe los 5

voltios del regulador y los 12 del cargador para así activar o desactivar la válvula.

El grifo automatizado también cuenta con una placa Arduino que recibe los 5

voltios del regulador para encender, en esta placa se conecta al sensor de

distancia por infrarrojo GP2Y0A41SK0F el cual cuenta con tres cables uno rojo ,

uno negro y uno de color amarillo; el cable de color amarillo va conectado a la

señal análoga 0 de la placa Arduino, el cable de color rojo va conectado al ping de

5V del Arduino , mientras que el cable de color negro va conectado al ping de polo

a tierra de la Arduino , además de esto también utilizamos el ping 3 de la placa

para el cable que activa el rele para que este active o desactive la válvula, también

se utiliza el ping 10 y 11 del arduino el ping 10 para activar un led verde ubicado

en una segunda balequita lisa el cual indica que se ha activado el paso de agua , y

el ping 11 activa un led rojo ubicado en la segunda balequita lisa el cual indica que

se ha bloqueado el paso del agua. Ahora nuestro grifo también cuenta con un

botón Off/On el cual se utiliza para encender o apagar todos los circuitos que

están ubicados dentro del grifo Automático.

Al conectar el cargador de 12 voltios la balequita lisa recibe la energía por el ping

de carga hembra, cuando ponemos en On el bonton Off/on la energía es regulada

y pasada al arduino y el rele, cuando la energía llega al Arduino se activa el sensor

de proximidad y el led rojo cuando el sensor capta un objeto se activa el rele el

cual activa la válvula para darle paso al agua y el usuario pueda lavar la loza, sus

manos, llenar un vaso de agua, entro otras cosas y se activa también el led verde

que indica que el agua está fluyendo correctamente.

SOFTWARE

El software de aplicación está desarrollado en el entorno de desarrollo Xamarin

Studio con la librería Gtk 2.0. Para la implementación del software de operación se

usó Arduino IDE 1.6.

La aplicación tiene una interfaz gráfica que le permite al usuario interactuar de

forma cómoda con el dispositivo.

La interfaz está compuesta de un ComboBox donde se despliega el listado de los

puertos COM disponibles de los cuales el usuario debe escoger el que

corresponda al grifo, luego, el usuario presiona el botón conectar para establecer

comunicación con el grifo e inmediatamente se actualizan los campos donde se

establecen los valores de las variables como el estado de uso, el tiempo de uso

total, y el número de veces que ha sido accionado el grifo.

La interfaz cuenta con otros 4 botones, 2 de los cuales le permiten observar

información sobre el historial semanal de uso del grifo y los otros dos del historial

de uso mensual.

El botón Grafica Semanal realiza la función de abrir el navegador predeterminado

del computador o dispositivo donde se ejecute la aplicación con una gráfica en

donde se muestran de forma más interactiva el historial de uso semanal del grifo,

lo mismo ocurre para el historial mensual.

El botón Desconectar finaliza la conexión con el Grifo.

A continuación, se encuentra una imagen donde se muestra la interfaz gráfica

principal:

El botón desconectar se es encuentra deshabilitado mientras no se haya

establecido una conexión.

4.3.4. FASE IV: DESCRIPCIÓN DE PRUEBAS

Conectamos la válvula y su tubería a la fuente emisora de agua para evitar

fugas o fallos en la tubería interna dela caja.

Conectamos todos los circuitos eléctricos y realizamos prácticas para evitar

errores o fallos en el sistema.

Conectamos la válvula al circuito eléctrico para corroborar que se activara

y se desactiva correctamente.

Conectamos la válvula y los circuitos electrónicos a la fuente emisora de

agua para corroborar que grifo automatizado funcionara correctamente.

5. RESULTADOS

5.1. MODELO DE FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA

5.1.1. IDENTIFICACIÓN DE LAS ENTRADAS

Grifo Automático es un grifo que consta de un sistema formado por una aplicación

y una caja de control, este sistema es regulado a partir de 4 entradas digitales;

estas cuatro entradas se dividen en 2 para los led, una para la válvula y la una

para el sensor, El puerto serial envía los datos captados a la aplicación del grifo

(programa hecho en C#) para realizar una gráfica semanal o mensual del agua

que ha expedido el grifo.

5.1.2. PROCESOS DEL SISTEMA

Los procesos del sistema se generan gracias al sensor de proximidad ubicado en

la placa Arduino, los dos sistemas implementados en las balequita y otros

elementos electrónicos, la aplicación echa en C# interpreta los datos enviados por

el puerto serial.

El sensor consta de dos lentes los cuales son utilizados para captar la presencia

de los objetos. El software operacional programado en la placa arduino procesa

los datos captados por el sensor, estos datos son enviados a la aplicación

atraves del puerto serial, la aplicación de escritorio los procesa y los muestra en

un reporte semanal y un reporte mensual, luego con estos reportes se genera una

gráfica semanal y otra mensual del agua consumida.

5.1.3. SALIDAS DEL SISTEMA

Las salidas del sistema son representadas por una interfaz gráfica diseñada en el

lenguaje de programación C#, esta interfaz se muestran los botones de activar y

desactivar la comunicación entre la aplicación y la caja de control, la otra salida del

sistema es la gráfica semanal o anual generada por los datos captados en la caja

de control atraves del sensor de proximidad que son enviados a la aplicación

donde se captan y se genera la gráfica siempre que el usuario lo desee.

5.1.4. ENTORNO O MEDIO

En la actualidad los hogares cuentan con grifos los cuales son conectados a una

fuente emisora de agua, estos grifos constan de perrillas o llaves para poder dale

paso a la salida del agua, este tipo de grifos son poco eficientes ya son poco

tolerante a fallos, la mayor parte de estos grifos presentan fugas de agua o goteo

por que la llave no cierra bien lo que hace que el agua se filtre, estos grifos son

poco higiénicos ya que almacenan un gran número de bacterias en las llave.

Para resolver todos estos inconvenientes se empezaron a utilizar lavamanos

automáticos, los cuales le dieron paso a los grifos automáticos estos grifos

inteligentes que cuenta con una caja de control de fácil instalación, la cual cuanta

con un sensor que capta la presencia del usuario o de un objeto el cual quiera ser

lavado y sin la necesidad de presionar ningún botón el agua fluirá como por arte

de magia, además de ser prácticos, ahorradores de agua e higiénicos también

proporcionan al usuario la opción de saber cuánta agua gasto en la semana o en

el mes atraves de la aplicación que provee el grifo automático.

5.1.6. ESPECIFICACIÓN DE REQUISITOS

5.1.6.1. FUNCIONALES

En esta sección se han incluido los requisitos funcionales del grifo automatizado

elaborado a partir de la plataforma de Arduino, que incluyen: diagramas de casos

de uso, definición de actores y la documentación de los casos de usos.

Diagrama de casos de uso

Esta parte describe el comportamiento y las diferentes relaciones entre los actores

y los diferentes subsistemas o componentes del sistema de monitoreo de nivel de

líquidos asistido por computador.

Caso de Uso: Interacción del usuario con el aplicativo.

Definición de actores

Esta sección presenta los diferentes actores que sean identificados en el grifo

automatizado elaborado a partir de la plataforma de Arduino, que estarán

especificados mediante la siguiente tabla.

ACTORES DESCRIPCIÓN COMENTARIOS

ACT-01 USUARIO

Esta persona es la que va a interactuar directamente con la aplicación. Esta aplicación será controlada por una caja de control, construida sobre la plataforma de Arduino.

Ninguno

ACT-02 DISPOSITIVO HARDWARE

Al usuario iniciar la aplicación, quedara conectara atraves del puerto serial con la caja de control, la cual utilizando el sensor de proximidad detectara los objetos y enviara los datos captados al software.

Ninguno

ACT-03 DISPOSITIVO SOFTWARE

Los datos son recibidos atraves del puerto serial, estos datos se almacenan y son utilizados para general el reporte semanal o mensual y el tiempo de usos del grifo automatizado.

Ninguno

Documentación de Casos de Uso.

En este ítem se describen los casos de uso del grifo automatizado elaborado a

partir de la plataforma de Arduino. Se describe mediante la siguiente plantilla.

Tabla 11. Documentación del caso de uso Interacción del usuario con el aplicativo.

CU-01 Interacción del usuario con la aplicación

Objetivos asociados ID-OBJ-01 Comunicar el software operacional por medio del puerto serial

empleando la plataforma arduino.

ID-OBJ-02 Almacenar la información obtenida y generar reporte (semanal o

mensual)

Requisitos asociados RI-01

Descripción Después de encender la caja de control los datos son captados por el sensor de

proximidad, estos datos captados son enviados atraves del puerto serial para

luego ser almacenados y procesados para a si generar el porte (semanal o

mensual).

Precondición Se debe haber encendido la caja de control y activada la comunicación entre

aplicación y la caja de control del grifo automático.

Secuencia normal

Paso Acción

1 El usuario activa la comunión en la aplicación del grifo automático.

2 Se almacenan los datos provenientes de la caja de control.

3 Se muestra el tiempo de uso del grifo automático.

4 El usuario genera el reporte semanal de uso del grifo automático

Poscondición Sí se desactiva la comunicación de la aplicación del grifo automático los datos

enviados seguirán siendo enviados.

Excepción 1 Paso Acción

4 El usuario genera el reporte mensual del usos del grifo automático

Excepción 2

Paso Acción

4 El usuario desconecta la comunicación de la aplicación y la caja de

control atraves de la aplicación.

Rendimiento Eficiente

Frecuencia Todos los días.

Comentarios Ninguno.

5.1.6.2. NO FUNCIONALES

Son un conjunto de elementos técnicos que garantizan de alguna manera el

normal funcionamiento del sistema software, tales como requisitos de entorno de

desarrollo, plataforma computacional y controles a fallas del sistema.

Para el grifo automatizado se debe tener en cuenta se debe tener en cuenta los

siguientes requisitos no funcionales:

El sistema se debe desarrollar siguiendo las directrices del RUP (Rational

Unified Process).

La aplicación del grifo automatizado controlado a través de la plataforma

Arduino, será desarrollada en un programa base diseñado en C#.

.

La aplicación del grifo automatizado debe ser rápida y eficaz respondiendo

de manera eficiente ala exigencias del usuario.

La aparecía de la interfaz de la aplicación del grifo automatizado debe ser

atractiva para el usuario

5.2. DISEÑO DEL SISTEMA

5.2.1. DIBUJO DEL ARTEFACTO O DISPOSITIVO

5.2.2. DESCRIPCIÓN DEL DIBUJO

Este circuito regulador de corriente integrado consta de un conector hembra por

donde entran los 12 V del cargador, estos 12 voltios pasan al interruptor el cual al

ser accionado por el usuario pasa los 12 v al regulador el cual los regula a 5v los

cuales alimenta a la tarjeta arduino y al transistor el cual amplifica la señal

proveniente del arduino para activa al relay que activa la válvula para darle paso

al agua que saldrá por la nariz del grifo.

5.2.3. DIAGRAMAS DE CLASE

5.2.6. DESARROLLO

Código de software de operación

//Declaracion de los pines de Arduino que se usan en el proyecto

int sensor=0;

int valvula=3;

int activado=2;

int desactivado=4;

//Declaracion de otras variables

float Lectura;

int Acumulador=0;

int Retardo=1000;

int Pausa=250;

//Variales que seran enviadas por puerto Serial

int Usos=-1;

bool Estado=0;

double Tiempo=0;

void setup()

{

//Se establece la velocidad de conexion a 9600 baudios

Serial.begin(9600);

//Se establece si los pines de la placa seran usados como entrada o salida

pinMode(sensor,INPUT);

pinMode(valvula,OUTPUT);

pinMode(activado,OUTPUT);

pinMode(desactivado,OUTPUT);

}

void loop()

{

//Se realiza la lecttura del pin donde se encuentra el sensor

Lectura=analogRead(sensor);

//Si la lectura esta entre 80 y 500 quiere decir que se detecto un objeto de 0

a 30 centimetros de distancia

if(Lectura >=80 && Lectura <=500)

{

digitalWrite(activado,HIGH);

digitalWrite(valvula,HIGH);

digitalWrite(desactivado,LOW);

Acumulador=0;

Estado=1;

Tiempo=Tiempo+(Pausa/1000.0);

}else

if(Acumulador==Retardo)

{

digitalWrite(activado,LOW);

digitalWrite(valvula,LOW);

digitalWrite(desactivado,HIGH);

Usos=Usos+1;

Estado=0;

}

Acumulador=Acumulador+250;

if(Serial.available())

{

if(Serial.read()=='e')

{

Serial.print(Estado);

Serial.print("&");

Serial.print(Usos);

Serial.print("&");

Serial.println(Tiempo);

}

}

delay(Pausa);

}

5.2.6.1. ARQUITECTURA DEL SISTEMA

Mediante este proceso se intercambian diferentes puntos de vista para recolectar,

ordenar, documentar y modelar como se desarrollara el grifo automatizado y las

acciones que este realizara. . Este proceso utiliza una combinación de métodos,

herramientas y actores, cuyo producto es un modelo del cual se genera un

documento de requerimientos.

Este documento va dirigido principalmente al grupo responsable del diseño e

implementación del sistema, seguidamente al grupo de calidad y al coordinador

del proyecto.

La especificación de requisitos que se utilizó para el desarrollo de este sistema, ha

seguido las directrices dadas por el estándar RUP (Rational Unified Process).

Este análisis y especificación de requisitos incluye los siguientes elementos:

Especificación de requisitos.

Objetivos del sistema.

Requisitos de información.

Restricciones de información.

Requisitos funcionales.

Diagramas de casos de uso.

Definición de actores.

Documentación de los casos de uso.

5.3. PRUEBAS DEL SISTEMA

Partiendo de que las pruebas hacen parte de un ciclo para el desarrollo de

software de calidad y confiabilidad, es necesario hacer la verificación del sistema

Grifo automatizado, con el objetivo de conocer las falencias del sistema, para la

mejora de su desarrollo e implementación, pues lo que se busca es un sistema en

óptimas condiciones.

ACTORES

RODOLFO ANAYA ROBLEDO

JOJANN DE VARGAS ALVAREZ

JOSE RUIZ URANGO

Dirigido a:

Proyectos de Investigación. Samir Castaño Rivera Ing. De sistemas.

Revisado por:

Samir Castaño Rivera Ing. De sistemas.

Lugar y fecha de emisión:

Montería, Universidad de córdoba en el auditorio de la biblioteca Central, día

martes 7 de Julio de 2015 a las 9:00 A.M.

Objetivo General de la Prueba

Realizar pruebas de verificación que permitan comprobar y evaluar el correcto

funcionamiento del producto software del sistema Grifo automatizado y el

cumplimiento de los objetivos propuestos por el proyecto.

Funciones Básicas del Producto

Para estas pruebas, todos los componentes han sido integrados en un único

sistema y por tanto, las funcionalidades que presenta corresponden a las

especificaciones completas del producto software planteado en la sección de

análisis y especificación de requisitos del sistema Grifo automatizado, que

están registrados en el presente documento.

Observaciones para las Pruebas de Integración

Las pruebas de integración son un proceso clave para verificar la funcionalidad,

confiabilidad y robustez del sistema, de tal modo que la aplicación de dichas

pruebas se pudiera evidenciar los posibles efectos colaterales que suelen ocurrir

cuando se integran este tipo de sistema en el proceso de interpretación y

procesamiento de los datos recibidos.

Ambiente necesario para las Pruebas

Hardware: El Hardware hacen parte las especificaciones técnica de los

equipos clientes y servidores se utilizarán para desarrollar las pruebas.

Software: el computar donde se dese instalar la aplicación debe contar con

las siguientes características mínimas para su ejecución.

Procesador Intel Pentium IV de 1.6 GHz

Espacio libre en disco de 1 G

Memoria RAM de 256 MB

Puerto USB

Usuario: debe contar con cualquier versión de Windows para la ejecución

de la aplicación.

La primera prueba la realizamos al componente captar datos.

Nombre de la prueba: captar datos

Objetivo general: Establecer las prueba captar datos e identificar las

falencias en el sistema, para verificar y corroborar las funciones del sistema,

con el fin de detectar los posibles errores para mejorar la calidad del

software.

Objetivos específicos:

Examinar que tan factible es el sistema a los posibles defectos y

errores que lo conformen.

la integridad del sistema ante posibles fallas.

Entradas necesarias para la prueba:

Esta prueba se debe ejecutar única y exclusivamente con:

Caja de control.

Computador

Procedimiento de la prueba.

La siguiente tabla muestra un conjunto de pasos a seguir, para el desarrollo de la prueba del sistema Grifo automático.

Tabla.1. Procedimiento de la prueba para el componente

Paso Descripción

1 Tener la caja de control elaborado con la placa arduino.

2 Tener un lava platos donde se pueda instalar la caja de control.

3 Se conecta y se enciende la caja de control.

4 Tener un computador en optimas condiciones

5 Conectar el cable serial la caja de control y al computador

6 Empezar a utilizar el grifo automatico para captar los datos

7 Ejcutar la aplicación del grifo automatico

8 Activar la comucion con la caja de control con el boton “ACTIVAR”

9 Generar reportes y observar el timpo de uso del grifo automatico.

10 Mostar graficas de los reportes.

11 Dosactivar la comunicación con la caja de control con el boton

“DESACTIVAR”.

12 Salir de la aplicación.

5.3.1. DESCRIPCIÓN Y RESULTADO DE CADA UNA DE LAS PRUEBAS

Los resultados de las pruebas mostraron que nuestro sistema tenía algunas

falencias en la tubería y que fallas a la hora de captar datos.

RESULTADOS:

Prueba verificar fugas: esta prueba arrojo resultados negativos puesto se

presentaron varios escapes en la tubería, escapes que luego fueron resueltos.

Prueba verificación de circuitos: esta prueba arrojo resultados satisfactorios,

puesto que todas las conexiones de los circuitos funcionaron ala perfección.

Prueba Verificar comunicación serial: esta prueba arrojo resultados

satisfactorios, puesto que la aplicación de escritorio se comunicaba correctamente

con la caja de control.

Prueba captar datos: esta prueba arrojo resultados positivos, ya que los datos

son captados de manera correcta por el sensor.

Prueba de fuego para la aplicación de escritorio: luego de varias pruebas y

horas de programación se logró que nuestra aplicación de escritorio funcionara de

manera correcta como está estipulado en el acta de requerimientos.

Prueba de fuego para la Caja de Control: Luego de barias pruebas y varios

tropezones se logró el objetivo esperado la caja de control capta datos, los envía

atraves del puerto serial, permite e interrumpe el flujo de agua de manera correcta

y en el tiempo estimado para que no halla desperdicios.

5.4. ANÁLISIS DEL MERCADO

Al ser nuestro grifo un instrumento para el hogar en una sociedad donde las

personas están arraigadas a los aparatos tecnológicos, nuestro grifo deberá tener

una gran acogida en el mercado local ya ofrece soluciones prácticas y eficientes

para los problemas frecuentes que presentan todos los grifos comunes se

convertirá más que en una solución en una necesidad para los usuarios.

5.5. PLAN DE MERCADO

5.6. ANÁLISIS TÉCNICO

En esta parte veremos mes a mes como va avanzando nuestro producto en el

mercado local, el número de ventas de los meses para ver si las ventas van en

alza o en decaída.

Si nos fijamos en la tabla anterior podemos predecir que para el mes de enero se

mantendrá el precio actual de 400.000 mil o aumentara a 450.000 mil.

5.7. ANÁLISIS FINANCIERO

5.8. ANÁLISIS DE RIESGO

Al análisis de riesgo es mínimo ya que al ser un aparato tecnológico que cubre

necesidades en el hogar las personas optaran por el uso de este dispositivo

puesto que hace de forma más sencilla y practica las labores del hogar.

5.9. IMPACTO DEL PROYECTO

5.9.1. SOCIAL

Son muchas las ventajas que este proyecto le brinda los hogares cordobeses,

dado que la implementación de este le permite al usuario un mejor el

aprovechamiento del agua ya que es almete tolerante a fallos, no tiene escapes de

agua y mucho menos goteo, al tener que tocar llaves ni perillas para que el agua

fluya previene enfermedades y bacterias.

Además este proyecto de grifo automatizado ofrece economía en los recibos del

agua, puesto que se consume agua necesaria sin desperdicios de este preciado

líquido.

Por otro lado, la utilización de la placa Arduino para la construcción del grifo

automatizado, sirve como ejemplo del manejo de esta tecnología que ha facilitado

totalmente la fabricación de proyectos robóticos; Arduino permite hacer la

conexión entre hardware y software combinando la robótica con la tecnología,

para así ahorrarle al hombre trabajo, tiempo y dinero al momento de construir sus

proyectos.

5.9.2. ECONÓMICO

Este proyecto representa una gran ventaja para la economía de los hogares

porque al ser un grifo automatizado no presentar fugas, goteos o escapes, a

diferencia de los grifos convencionales. Los usuarias notaran el cambio al

momento de la llegada de su facturas de agua, se darán cuenta cuánta agua

ahorran con el dispositivo tecnológico (grifo automatizado) por el valor de sus

facturas.

6. CONCLUSIONES

Desde que tenemos memoria en nuestros hogares hay lavaplatos, los cuales son

famosos por gotear de día y de noche, además en estos lavaplatos se concentran

un gran número de bacteria en sus llaves puesto que ahora de lavar los utensilios

de cocina sucios o con residuos de comida el usuario abre y cierra la llave con

sus manos dejando las bacterias en el lavaplatos, para darle solución a estos

inconvenientes se desarrolló un grifo automatizado elaborado con la plataforma

Arduino.

este grifo consta de dos dispositivos (hardware y software) una caja de control

conde se ubican todos los circuitos, el censor y la válvula electromagnética que

permite o interrumpe el paso del agua dependiendo de los datos captados por el

sensor, estos datos captados por el sensor son enviados atraves del puerto serial

con la aplicación del grifo automatizado, esta aplicación recibe los datos por el

puerto serial, los almacena y los procesa para generar reportes semanales o

mensuales según la necesidad del usuario, estos reportes se hacen visibles

atraves de una gráfica lineal.

Para desarrollar este tipo de proyectos es muy práctico y económico utilizar una

de las tecnologías más revolucionarias por estos tiempos la placa Arduino; la cual

funciona como un microcontrolador programable lo que nos facilita la vida a

nosotros los desarrolladores del proyecto, con la implementación de la placa

Arduino además de facilitarnos muchas tareas la podemos reutilizar en cualquier

proyectos electrónicos, facilitando y agilizando los procesos.

En el desarrollo de este proyecto se han adquirido nuevos conocimientos, se ha

consultado e indagado proyectos ya hechos y gracias a esto, se ha comprobado

por completo que los grifos automatizados nos permiten ahorrar agua, previenen

enfermedades y además reducen el gasto monetario del usuario en sus facturas

de agua.

7. RECOMENDACIONES

No destape la caja de control a menos que tenga conocimientos sobre

cómo está estructurado el grifo.

Leer el manual de usuario para la instalación.

Para siguientes investigaciones tener en cuenta la estructura de cómo se

elaboró el proyecto.

Aplicar este proyecto en regiones mayor desperdicio de agua.

8. TRABAJOS FUTUROS

A futuro se desea desarrollar este proyecto de con comunicación inalámbrica y

con aplicativo móvil donde los usuarios podrán ver desde cual cualquier parte

cuando está siendo utilizado el grifo y poder hacer acciones como interrumpir el

paso del agua.

9. BIBLIOGRAFÍA

[1] Muchos países en vías de desarrollo tendrán que hacer frente a la escasez de

recursos hídricos (2003), La agricultura tiene que producir más alimentos por litro

de agua, urge la modernización del sector del riego y se necesitan más

inversiones, (2009) http://www.fao.org/water/es , (2015)

[2] Chancón González, J. (2014, 29 Julio).Desperdicio de agua se pagará doble. El

Espectador, p.12.

[3] Redacción Nacional. (2015, 9 Marzo).Más de 12.000 sanciones por desperdicio

de agua. El Espectador,

p.23.

[4] Aguilera, J. (2014, 9 Marzo).En Colombia se desperdician 40 de cada 100

metros cúbicos de agua. Dinero, p.15.

[5] 1 SÁNCHEZ, Luis Darío; SÁNCHEZ, Arlex. 2004. Uso eficiente del Agua. Ponencias sobre una perspectiva general temática. IRC; CINARA. Colombia

[6] MINISTERIO DE DESARROLLO ECONOMICO. 2000. Cartilla: Uso eficiente y

ahorro de agua. La cultura del Agua. Dirección de Agua Potable Básico.

Universidad Pedagógica Nacional.

[7] SOLO EL 60 % DE LOS COLOMBIANOS RECIBE AGUA POTABLE

http://www.portafolio.co/economia/solo-el-60-los-colombianos-recibe-agua-potable

[8] Pérez, A., Díaz, J., & González, G. (2014). Estudio comparativo de dos

sistemas de filtración casera para el tratamiento de agua para consumo humano.

http://revistas.usc.edu.co/index.php/Ingenium/article/download/465/412

[9] Especial multimedia: Cuatro años para salvar el agua de Bogota EL TIEMPO

2014 http://www.eltiempo.com/Multimedia/especiales/salvar_agua_bogota/

[10] Guía para el ahorro de agua en los hogares Septiembre de 2006, por Arahal

http://www.ecologistasenaccion.org/article5757.html

ANEXOS A. MANUAL DEL USUARIO

B. MANUAL DEL SISTEMA

C. EVIDENCIAS FOTOGRÁFICAS

D. CÓDIGOS FUENTE.