UNIVERSIDAD DE PAMPLONA FACULTAD DE INGENIERIAS Y ARQUITECTURA PROGRAMA DE INGENIERIA ELECTRONICA

TRABAJO DE GRADO PARA OPTAR POR EL TITULO DE INGENIERO ELECTRONICO

TITULO: DISEO DE UN PLANIFICADOR-DISPENSADOR ELECTRNICOAUTOMTICO DE ALIMENTO PARA CRIADEROS DE TRUCHA EN PISCIFACTORIAS DE AGUA DULCE.

AUTOR: JOSE ANTONIO ARAQUE GALLARDO DIRECTOR: MSC. ANTONIO GAN ACOSTA

PAMPLONA, DICIEMBRE DE 2004

DEDICATORIA A Dios, mi fortaleza en los momentos de adversidad y mi compaa en los momentos de gloria. A mi madre Ana Mercedes y a mi padre Rito Jos, que siempre procuraron mi bienestar y me formaron como persona. Sin el apoyo, dedicacin incondicional y la educacin que me brindaron da a da, ste logro no hubiera sido posible.

Si piensas que estas vencido, lo estas. Si piensas que no te atreves, as es. Si te gusta ganar pero piensas que no puedes, Es casi seguro: no ganars. Si piensas que perders, ests perdido, Pues el mundo nos ensea Que el xito empieza en la voluntad del hombre. Todo est en el estado de nimo. Si piensas que eres superior, lo eres. Has tenido que pensar alto para ascender, Has tenido que estar seguro de ti mismo Antes de ganar ningn premio. Las batallas de la vida no siempre favorecen Al hombre ms fuerte o al ms rpido, Pero tarde o temprano el hombre que gana Es el hombre que cree que puede!. Napolen Hill

AGRADECIMIENTOS Agradezco a mi director, Msc. Antonio Gan Acosta, en quin naci sta inquietud que se convirti en mi Trabajo de grado, por su paciencia y orientaciones que contribuyeron enormemente a su finalizacin. A mis compaeros, maestros y administrativos que durante mi paso por la Universidad, sembraron no solo el conocimiento, sino tambin la amistad. A los ingenieros Ramn Portilla, Ramn Lpez, Alexander y Luz Omaira, quienes me facilitaron algunos medios logsticos para el desarrollo de ste proyecto.

RESUMEN En este Proyecto de Trabajo de grado se diseo un planificador- dispensador automtico de alimento para criaderos de trucha a pequea escala y se

implement un prototipo de prueba con el propsito de demostrar su principio de funcionamiento, que se basa en la medicin de la temperatura del agua y en los datos introducidos por el usuario del nmero de peces que hay en el estanque y su peso promedio, para calcular el nmero de veces que hay que alimentar por da, determinar las horas de suministro y la cantidad de alimento por racin.

Se estudiaron los parmetros de alimentacin de la trucha, los sistemas de alimentacin existentes y los tipos de alimento comercializado en Colombia, para determinar las funciones incluidas en el prototipo.

ABSTRACT

In this Project of degree it was designed an automatic electronic dispensador food planner for deposits of trout on small scale and a prototype of test was implemented in order to demonstrate its principle of operation, that one is based on the measurement of the temperature of the water and in the data introduced by the user of the number of fish that is in the pool and its weight average, in order to calculate the number of times that there are to feed per day, to determine the hours of provision and the amount of food by ration.

The parameters of feeding of the trout, the existing systems of feeding and the types of food commercialized in Colombia studied, to determine the functions including in the prototype.

INDICE

INTRODUCCION

1

1. OBJETO

3

2. PROBLEMA

4

3. OBJETIVOS 3.1. OBJETIVO GENERAL 3.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS

6 6 6

4. MARCO HISTORICO

7

5. MARCO TEORICO 5.1. ESTUDIO SOBRE LAS GENERALIDADES DE LAS ESPECIES DE AGUAS FRIAS 5.1.1. Clasificacin de la trucha 5.1.2. Origen de la trucha 5.1.3. Hbitat requerido para la cra de trucha 5.2. ESTUDIO SOBRE LOS PARAMETROS DE ALIMENTACION DE LA TRUCHA EN PISIFACTORIAS 5.2.1. Influencia de la Temperatura del agua en la alimentacin de la Trucha. 5.2.2. Dieta bsica de la Trucha 5.2.3. Alimento granulado para Trucha 5.2.4. Determinacin de la racin diaria e instantnea requerida por la trucha

10

10 10 10 10

12

13 13 15

18

5.3. ESTUDIO DEL ALIMENTO SECO COMERCIALIZADO EN COLOMBIA 5.3.1. Programa de alimentacin ITALCOL R S.A. 5.3.2. Programa de alimentacin SOLLAR S.A. 5.4. ESTUDIO SOBRE LOS METODOS DE ALIMENTACION 5.4.1 Aspectos importantes sobre el alimento 5.4.2 Alimentacin manual 5.4.3. Comedor de demanda 5.4.4. Dispensador semiautomtico crepuscular 5.4.5. Dispensador con insuflador mecnico 5.4.6. Dispensador automtico con timer 19 19 22 24 24 25 27 29 30 31

6. DISEO DEL SISTEMA FISICO DEL DISPENSADOR 6.1. DISEO DEL SISTEMA FISICO USANDO ELEMENTOS COMERCIALES 6.1.1. Seleccin de la tolva 6.1.2. Seleccin del sistema de dosificacin 6.2. DISEO DEL PROTOTIPO DE LA TOLVA 6.2.1. Seleccin de materiales 6.2.2. Seleccin de las dimensiones y calculo de la capacidad de la tolva 6.3. DISEO DEL SISTEMA DE SOPORTE 6.3.1. Seleccin de materiales 6.3.2. Calculo de las dimensiones del soporte

33

33 33 35 37 37

38 44 45 45

7. DISEO DEL SISTEMA MECANICO DEL DISPENSADOR 7.1. SELECCIN DE DISPOSITIVOS 7.1.1. Seleccin del mecanismo para la cinta transportadora 7.1.2. Seleccin del motor del impulsor de alimento 7.1.3. Seleccin del motor para el vibrador de confinamiento

47 47 47 48 48

7.1.4. Seleccin clculo de dispositivos para el accionamiento de los motores 7.2. IMPLEMENTACIN DEL SISTEMA MECANICO 49 52

8. DISEO DEL SISTEMA ELECTRICO

54

9. DISEO DEL SISTEMA ELECTRONICO 9.1. DISEO DEL SISTEMA DE ADQUISICION DE TEMPERATURA 9.1.1. Seleccin de dispositivos 9.1.2. Clculos del sistema de adquisicin de temperatura 9.1.3. Circuito electrnico del sistema de adquisicin de temperatura 9.1.4. Software del sistema de adquisicin de temperatura 9.2. DISEO DEL RELOJ EN TIEMPO REAL 9.2.1. Seleccin de dispositivos 9.2.2. Clculos para la implementacin del reloj en tiempo real 9.2.3. Implementacin del software del reloj en tiempo real 9.3. DISEO DE LA INTERFAZ DE USUARIO Y CONFIGURACION 9.3.1. Seleccin de dispositivos

57 57 57 63 66 67 70 70 74 77 81 82

9.3.2. Diseo de los parmetros de operacin de la interfaz de usuario 87 9.3.3. Circuito electrnico de la interfaz de usuario 9.3.4. Implementacin del software de la interfaz de usuario 9.4. DISEO DEL SISTEMA DE PESADO ELECTRONICO 9.4.1. Seleccin de dispositivos 9.4.2. Clculos del sistema de pesado electrnico 9.4.3. Disposicin fsica de la clula de carga 9.4.4. Circuito electrnico del sistema de pesado 9.4.5. Implementacin del software del sistema de pesado 9.5. DISEO DEL SOFTWARE DE PLANIFICACION DEL ALIMENTO 9.5.1. Diseo del software de calculo de frecuencia de suministro y Determinacin de horarios de alimentacin 126 91 92 109 109 119 123 124 125 126

9.5.2. Diseo del software de clculo de porcentaje de biomasa Requerido en alimento para la racin diaria 9.5.3. Diseo del software de clculo de racin instantnea 134 143

10. PLANO DEL CIRCUITO ELECTRONICO GENERAL

147

11. ANALISIS ECONOMICO

148

12. MARCO LEGAL

155

13. PROTECCION E HIGIENE DEL TRABAJO

157

14. INFLUENCIA AMBIENTAL

158

15. CONCLUSIONES

159

16. RECOMENDACIONES

160

17. ANEXOS

161

18. BIBLIOGRAFIA

181

18.1. RELACION BIBLIOGRAFICA 18.2. ANALISIS BIBLIOGRAFICO

181 182

INTRODUCCION

Desde tiempos ancestrales, el hombre, con la creacin y uso de la tecnologa ha buscado imitar los procesos naturales para adaptarlos a sus necesidades y mejorar sus condiciones de vida. La necesidad de contar con una fuente de

alimento y sustento llev a los chinos en el siglo 25 A.D. a realizar las primeras prcticas con cra de peces en estanques artificiales usando los canales de riego de los cultivos de arroz.

Con el nacimiento de las prcticas de cra artificial de la trucha en la Costa Oeste de Estados Unidos y su posterior introduccin en Colombia en el ao de 1936, surgi la necesidad de crear formas eficientes de alimentar a los peces, buscando obtener un mayor rendimiento del alimento a menor costo. Desde aquellos

tiempos hasta hoy, la forma ms difundida ha sido la alimentacin manual, pero las investigaciones sobre la dieta de la trucha y la tecnologa aplicada a la

produccin de alimentos concentrados, hace que sta tarea sea cada vez ms repetitiva, exija mayor precisin y requiera de la realizacin de clculos y

mediciones necesarios para el mayor provecho de stos.

Teniendo en cuenta lo anterior, este Proyecto de Trabajo de Grado consiste en el diseo de un planificador-dispensador automtico de alimento para trucha en criaderos a pequea escala, ya que en la mayora de piscifactoras Colombianas y de Latinoamrica, an prevalece el sistema de alimentacin manual, a causa de que los sistemas automticos no se producen en la regin y los costos de

importacin de estos equipos hacen que la relacin inversin-beneficio sea insuficiente. Esta problemtica afecta an ms a los pequeos productores que ni siquiera pueden pensar en adquirir esta clase de tecnologa para mejorar sus

procesos y obtener un mejor beneficio econmico de su actividad.

Inicialmente se estudian los parmetros de alimentacin de la trucha, los alimentos concentrados comerciales disponibles en Colombia y los sistemas de

alimentacin, todo esto con el fin de determinar con precisin las funciones requeridas para el diseo del equipo.

Despus de esto, se procede a disear cada una de las partes que componen el planificador-dispensador: Primero, el sistema fsico, seguido del sistema

mecnico, el sistema elctrico y el sistema electrnico, que a su vez se compone de la tarjeta de adquisicin de temperatura y pesado electrnico, el reloj en

tiempo real, la interfaz de usuario y el sistema planificador-dispensador, haciendo para cada uno de estos la seleccin y descripcin de los dispositivos y/o materiales a emplear, seguido de los clculos necesarios y por ltimo la implementacin del sistema respectivo.

Para finalizar, se hace un anlisis econmico, de legalidad, influencia ambiental, conclusiones y recomendaciones.

1. OBJETO

Considerando que el desarrollo tecnolgico debe impulsar el mejoramiento de los procesos productivos y luego de estudiar los mtodos de alimentacin usados por los pequeos productores de trucha de la regin, quienes debido a los altos costos no tienen acceso a equipos de alimentacin automtica, impidiendo el progreso de su actividad econmica, surgi la necesidad de disear un prototipo de planificador-dispensador automtico de alimento para criaderos de trucha que mejore este proceso, ayude a aumentar la produccin y contribuya con la integracin tecnolgica entre la ingeniera y la agricultura.

2. PROBLEMA Aunque el alimento concentrado para trucha fabricado en Colombia es de alta calidad, en la mayora de piscifactoras el proceso de alimentacin se lleva a cabo de forma manual, especialmente en aquellas en que la produccin se lleva a pequea escala (2000 a 5000 peces por estanque), esto se debe a que en nuestro pas no se fabrican dispensadores automticos de alimento y estos deben ser importados con una inversin muy alta que no presenta una relacin costobeneficio rentable.

La alimentacin es uno de los costos de produccin ms altos en la cra de la trucha, este proceso adems de ser montono para el operario, conduce a resultados no deseados cuando no se tiene en cuenta la temperatura del agua, el nmero y peso de los peces para calcular la racin requerida por el cultivo, ya que, a menor temperatura en el agua, menor es la actividad metablica de la trucha, requiriendo sta menor cantidad de alimento, presentndose un comportamiento inverso al aumentar la temperatura. Si se suministra ms alimento del requerido, ste se desperdicia, precipitndose al fondo del estanque, contaminando el agua lo que puede llevar a mortalidad en la poblacin. Si se suministra menos alimento del necesario, se retrasa su crecimiento y se puede producir, en ocasiones extremas, el canibalismo, generando prdidas para el productor.

Todo lo anterior se puede solucionar si se disea un sistema que permita:

1. Planificar y dispensar la racin de alimento requerida por los peces de forma automtica, necesitando para ello que el operario solo introduzca dos datos al sistema y pueda dedicar el tiempo que empleaba preparando y suministrando las raciones a otras labores importantes en la piscifactora, como limpieza de entradas y salidas de agua o un control ms riguroso de la Biomasa (Nmero de peces vivos y peso promedio de los mismos).

2. Obtener un mayor beneficio del alimento, adaptndose de forma precisa a las recomendaciones hechas por el fabricante.

3. Aumentar la produccin y reducir costos de operacin de pequeas piscifactoras por medio de la implantacin de tecnologa.

El diseo de dicho sistema tiene como finalidad satisfacer la necesidad de tecnificacin de instalaciones pisccolas pequeas para mejorar el proceso de alimentacin de la especie.

3. OBJETIVOS

3.1 OBJETIVO GENERAL

Disear un planificador-dispensador automtico programable de alimento para truchas en piscifactoras a pequea escala, que permita la racionalizacin precisa del alimento segn las recomendaciones de los fabricantes, e implementar un prototipo que permita demostrar su principio de operacin. 3.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS

-Estudiar los parmetros involucrados en el proceso de alimentacin de la trucha.

-Disear el sistema fsico del dispensador.

-Disear el sistema mecnico del dispensador.

-Disear el sistema elctrico que garantice el suministro de energa para el proceso.

-Disear el sistema electrnico que gobernar los dems sistemas.

-Implementar un prototipo de pruebas y demostracin.

4. MARCO HISTORICO

La pesca ha sido desde tiempos milenarios una de las principales actividades de recoleccin de alimentos y de materias primas, realizada conscientemente por los humanos e instintivamente por los animales, siendo los mares, lagos, ros, cinagas y espejos de agua, la fuente fundamental de su obtencin. Estos espacios han sido el hbitat natural de los animales pertenecientes a distintas y variadas especies conocidas (peces, moluscos y crustceos) para esos fines, hbitat en el cual ellos se mueven libremente, se reproducen de manera espontnea y del cual son extrados para su consumo.

Existe sin embargo, otra actividad de pesca, en lugares acondicionados por el hombre para producir este tipo de alimento. La cra de peces en estanques es una prctica tambin milenaria, desarrollada presumiblemente por antiguos trabajadores del campo, como una manera de estabilizar la oferta de alimentos. Las primeras referencias sobre este tipo de prcticas vienen de China, algo as como hace cuatro mil aos y de Mesopotamia, alrededor de unos 3.500 aos.

La integracin de cultivo de peces en estanques y la produccin de arroz aparece documentada como existente en China (AD 25-22). Tambin esta actividad fue desarrollada en el Imperio Romano en la regin mediterrnea y ms adelante se constituy en parte del sistema de alimentacin de los monasterios cristianos en Europa Central.

La trucha arco iris es originaria de la costa Oeste de los Estados Unidos, donde habita tanto en quebradas como en ros. Su introduccin y posterior cultivo se han extendido a muchos pases en donde sus caractersticas la han convertido en un rengln importante dentro del sector acucola.

La trucha arco iris fue introducida en Colombia despus de que el Dr. Guillermo Escobar en 1936, como parlamentario del Departamento de Boyac, presento un proyecto al Senado de la Repblica, en el que solicitaba al gobierno nacional se interesara por el estudio de las aguas quietas, ros y quebradas con el fin de repoblarlas de peces; y es as que en 1939 el Ministerio de Economa Nacional contrato los servicios del tcnico piscicultor Dr. Jorge Ubidia Betancourt de nacionalidad ecuatoriana, iniciando estos estudios en las aguas de la Laguna de Cocha del Departamento de Nario; hallando condiciones excelentes para el cultivo de la trucha arco iris, luego se realizaron el la Laguna de Tota del departamento de Boyac teniendo mejores condiciones que la anterior; fue por esta razn que cerca de esta laguna se construyo la estacin pisccola Las Cintas y el 20 de mayo de 1949 llegaron a Colombia las primeras ovas embrionadas de trucha arco iris procedentes de California y a los nueve meses estas tenan un desarrollo que las capacitaba para defenderse de cualquier enemigo; entonces se sembraron en ros, quebradas y lagunas, observndose en todas partes una gran adaptabilidad. Las primeras reproducciones artificiales de realizaron en la estacin de Tota y fueron repartidos los alevines a diferentes partes de Colombia

Las truchas han demostrado muy buena adaptatibilidad a las calidades de agua y temperaturas en algunas regiones del pas y actualmente, en Colombia existen ms de 72 Granjas industriales. Antioquia, Cundinamarca, Risaralda, Cauca y Santander son las zonas de mayor desarrollo en cuanto a tecnologa y volmenes de produccin.

Los sistemas de alimentacin evolucionaron desde el nacimiento de la cra artificial de la trucha. En sus inicios, en la Costa Oeste de los Estados Unidos, los peces eran alimentados con comida fresca que criaban en estanques alternos a los criaderos de forma manual. Cuando sta especie se introdujo a Europa a

mediados del siglo XIX, se iniciaron explotaciones a gran escala en Dinamarca,

una zona que habitualmente viva de la pesca marina, y que encontr en los desechos de la misma una fuente muy atractiva de alimento fresco para trucha.

En las zonas donde era difcil el acceso a alimento fresco se comenz a experimentar con elaboracin casera de alimento seco basado en harinas de pescado y maz, lo que no variaba era la forma de dar el alimento a los peces, de forma manual.

La alimentacin automtica se inici en la segunda mitad del siglo XX, en Estados Unidos y Europa, donde se fabricaron los primeros alimentadores totalmente

mecnicos, que suministraban el alimento a los estanques despus de que eran cargados con alimento y el operario indicaba el inicio del proceso. Ms tarde, con el nacimiento de temporizadores electromecnicos ms precisos y econmicos, fue posible adaptar los alimentadores para que trabajaran a intervalos regulares de tiempo. En la dcada de los 70s se popularizaron los primeros sistemas de temporizacin electrnicos que fueron incluidos en los dispensadores logrando mejorar su operacin.

Los dispensadores automticos y semiautomticos de la actualidad varan desde el sencillo comedor de demanda hasta los ms tecnificados que incluyen temporizacin digital y sistemas neumticos. Estos equipos son fabricados en

pases Europeos como Alemania, Espaa, Holanda e Italia y en Norteamrica. En Suramrica Brasil fabrica aparatos de buenas prestaciones a escala industrial. En Colombia no se elaboran stos equipos y los que existen son importados especialmente de Estados Unidos y Brasil, a costos elevados de adquisicin y falta de personal calificado para su mantenimiento.

5. MARCO TEORICO

5.1 ESTUDIO DE LAS GENERALIDADES DE LAS ESPECIES DE AGUAS FRIAS

5.1.1 Clasificacin de la trucha En trminos zoolgicos, la trucha comn, Salmo trutta, y la trucha arco iris,

Salmo gairdneri, pertenecen a la familia de los Salmnidos, que a su vez forman parte del orden Clupeiformes o Isospndilos. Como esta palabra indica, los peces que pertenecen a este orden tienen vrtebras ms o menos iguales en longitud. El orden contiene una serie de sub-agrupaciones, de las que la familia Salmnidos se distingue por la presencia de una pequea aleta adiposa en la parte posterior del dorso, entre la aleta dorsal y la caudal. 5.1.2 Origen de la trucha

La trucha comn es originaria de las aguas europeas. Debido a la popularidad de que goza entre los pescadores deportivos, ha sido introducida en pases de ambos hemisferios, y actualmente est distribuida extensamente por gran parte de las aguas dulces de todo el mundo.

La trucha arco iris es oriunda de la regin del ro Sacramento, en la Costa Oeste de los Estados Unidos de Amrica, pero ha sido introducida con xito en las aguas de muchos otros pases. 5.1.3 Hbitat requerido para la cra de trucha

El principal obstculo con el que tropieza el futuro criador de trucha al intentar establecerse es el de encontrar y adquirir un lugar adecuado para su piscifactora.

Los dos requisitos bsicos para la misma son: un aporte suficiente de agua de naturaleza qumica adecuada, no solo para cubrir la demanda inicial, sino tambin para permitir futuras ampliaciones. Naturaleza qumica del agua

Es esencial que el agua utilizada en la piscifactora este libre de contaminacin. La concentracin de oxgeno debe estar entre 7 ppm y p ppm (partes por milln). Preferiblemente debe ser neutra o ligeramente alcalina, con un PH de 7 7,5. Siempre debe hacerse un anlisis qumico del agua que va a utilizarse para el abastecimiento de una piscifactora. En la tabla 18 (ver anexos) se presentan

los rangos de concentracin de oxgeno y sus efectos sobre los peces y en la tabla 19 (ver anexos) se presentan los valores tpicos de los parmetros fsico-qumicos ptimos del agua para la cra de la trucha. Temperatura del agua

Este es el factor ms importante, ya que de el dependen otros como la concentracin de oxgeno y la alimentacin. produccin de trucha La temperatura ideal para la comn y trucha arco iris oscila alrededor de los 15 C. durante cortos

Aunque la trucha arco-iris soporta temperaturas de 25 C

periodos de tiempo, esto no es beneficioso, la trucha arco iris puede vivir a una temperatura de 20 C en un periodo prolongado de tiempo. La trucha comn es menos tolerante. El crecimiento de ambas especies se detiene aproximadamente a los 4 C.

Aparte de su efecto directo sobre las truchas, la temperatura del agua tiene un efecto muy importante en la capacidad de la misma de contener oxgeno disuelto. Un agua que contenga todo el oxgeno que en ella puede haber se dice que est saturada. A medida que la temperatura aumenta, la cantidad de oxgeno

que puede disolverse en el agua disminuye. Se puede concluir que el agua fra contiene ms oxgeno disuelto que le agua templada. 5.2 ESTUDIO SOBRE LOS PARMETROS DE ALIMENTACIN DE LA TRUCHA EN PISCIFACTORIAS

5.2.1 Estudio de la influencia de la temperatura del agua en la alimentacin de la trucha

Los peces

y por consecuencia las truchas son animales Poiquilotermos, es

decir, su temperatura corporal no est controlada, sino que se iguala y depende de la temperatura que le rodea. Estos animales son ms susceptibles a los

cambios ambientales, y particularmente a los cambios de temperatura, que los animales de sangre caliente, los cuales mantienen una temperatura constante independiente de los cambios en el ambiente.

Los sistemas enzimticos que controlan el ritmo de las reacciones en el cuerpo de un pez funcionan ptimamente a una temperatura especfica que, en el caso de la trucha es aproximadamente de 15 C. A ambos lados de esta temperatura, la eficacia del sistema disminuye, de manera que a temperaturas bajas el pez se mueve con lentitud y a temperaturas demasiado altas las enzimas pueden

inactivarse y cesar en su funcin, con lo que el pez muere.

Durante los periodos fros, por tanto, el pez se aletarga y toma solamente el alimento suficiente que cubra sus requerimientos mnimos. A temperaturas bajas, de unos 5 C o menos, un incremento de diez grados duplicar aproximadamente la tasa de actividad metablica, que decrece otra vez hacia los 18 C.

A temperaturas bajas

las actividades metablicas internas sern insuficientes

para el crecimiento, y solo har falta alimento para la continuacin de las

funciones corporales normales. A medida que la temperatura aumenta, har falta una cantidad mayor de alimento para proporcionar energa, crecimiento y maduracin de los rganos y productos sexuales. En peces jvenes, por ejemplo, y a las temperaturas ptimas, cuanto ms alimento tomen dentro de un lmite razonable- mayor ser la taza de crecimiento. La cantidad de alimento, pues, depende en gran medida de la temperatura del agua, as como del tamao de los peces. Estos datos suelen venir en tablas que suministran los fabricantes de alimento. Tanto la trucha comn como la trucha arco iris se alimentan ptimamente entre los 10 C y los 16C.

5.2.2 Estudio de la dieta bsica de las truchas

Las truchas son animales predadores que subsisten capturando y devorando otros seres vivos. Su aparato digestivo est preparado para el aprovechamiento de protenas animales y slo pueden digerir y aprovechar una variedad muy limitada de productos vegetales. La mayora de las mezclas utilizadas inicialmente para la alimentacin de las truchas domsticas criadas para consumo se obtuvieron por sentido comn y pruebas de acierto-error.

La mayora de las investigaciones cientficas sobre las necesidades dietticas de la trucha arco iris se han llevado a cabo en los Estados Unidos y el conocimiento de los requerimientos nutricionales bsicos de la trucha arco iris se debe al intenso trabajo de investigacin realizado por los Norteamericanos.

Desde un punto de vista prctico, se puede afirmar que el mejor pienso para truchas es aquel que contiene la mayor cantidad de protena de origen animal. La trucha puede utilizar pequeas cantidades de carbohidratos digestibles, adems precisan una pequea cantidad de grasa digestible. Es importante un aporte de

minerales, aunque la mayora de los requeridos por la trucha son obtenidos directamente del agua. Los trabajos de investigacin llevados a cabo en USA y

Europa han permitido sugerir las necesidades vitamnicas diarias mnimas. As, se ha determinado el aporte de vitaminas indispensables tales como la Tiamina (B 1), Riboflavina (B 2), Piridoxina (B 6), Biotina (H), Acido Flico, Cianocobalamina (B 12), Vitaminas A, D, E, K 3, y C. Tasa de conversin

El objeto primordial de la alimentacin es el de suministrar

las cantidades

adecuadas de los nutrientes precisos al menor coste posible. Una alimentacin eficaz se lleva a cabo realizando unos pequeos clculos: l peso total de alimento consumido por el pez durante un periodo determinado de tiempo, se divide entre la ganancia en peso del pez, as: TC = Peso del alimento consumido / Ganancia en peso del pez. (1)

Es obvio que cuanto mayor sea la ganancia en peso del pez para una cantidad de alimento dada, mejor ser el resultado. As, es deseable una Tasa de conversin lo mas cercana posible a 1. Cuanto ms eficaz sea la alimentacin, ms pequea ser la cifra obtenida en el clculo. As, una Tasa de conversin de 1,2 es mejor que una de 1,5.

Las cras suelen dar una T mayor que la de los adultos. Los alevines que ya C nadan, pueden dar una TC menor que 1, que podra interpretarse como que incorporan ms peso a su cuerpo del alimento que consumen. Naturalmente, esto no es as, y de hecho el peso adicional se debe a la absorcin de agua especialmente alta durante esta etapa.

Biomasa

La biomasa

es el peso del total de peces que hay en un estanque.

Es la

resultante de multiplicar el nmero de animales vivos que hay por el peso promedio, as: B = N P (2)

Donde B es la biomasa, N es el nmero de peces en el estanque y P es el peso promedio de los peces en gramos (preferiblemente) o en Kilogramos.

El peso promedio de los peces se debe realizar tomando una muestra de entre el 2% y el 5% de los peces sembrados, en varios puntos del estanque (entrada de agua, mitad del estanque y salida de agua) para que sta sea lo ms representativa posible, adems, el control de la biomasa debe realizarse cada 15 das. El control de la biomasa permite adems monitorear el estado de salud de los peces y detectar posibles anomalas perceptibles solo a la vista como hongos, irregularidades en la piel, ojos, aletas, etc. 5.2.3 Estudio del alimento granulado para trucha

El principal constituyente presente en todo pienso comercial es la protena animal deshidratada. Cuanto mejor sea el pienso, mejor ser la calidad de la protena animal que contiene. pescado de alta calidad. Piensos secos para trucha arco iris Los piensos secos para peces son frmulas compuestas que se pueden utilizar para la alimentacin de trucha arco iris de todas las edades y tamaos, ya sea suministrndolos directamente como dieta total o como suplemento de los piensos La mejor fuente de protena animal son las harinas de

frescos. Se comercializan en polvo, para la alimentacin de alevines, o con el grado de granulacin adecuado para la alimentacin de truchas de mayor tamao. El valor nutritivo de las harinas es normalmente inferior al de los piensos en polvo granulado. Piensos comerciales

Se pueden obtener piensos comerciales para la cra de la trucha arco iris, de los siguientes tipos:

Piensos para iniciacin:

Normalmente presentan un contenido de protena total y

en protena animal ms alto que los piensos granulados para truchas mayores. Un pienso de iniciacin razonablemente bueno debe presentar un contenido proteico de un 50%, del cual el 75% debe ser protena de origen animal.

Generalmente se utiliza hasta que las truchas alcanzan los 70 gr.

Piensos granulados para cebo: El contenido proteico debe ser de un 45% aproximadamente, siendo el 70% del mismo, protena animal. generalmente hasta que las truchas alcanzan los 120 gr. Se Utiliza

Piensos granulados de finalizacin: El contenido proteico total es de 40-45%, con un 60% de ste como protena animal. Se utiliza para cebar las truchas hasta el tamao de sacrificio.

El resto de los componentes de los piensos comerciales, son grasas digestibles de bajo punto de fusin, vitaminas y minerales.

Los piensos secos no lo son totalmente, en el sentido estricto de la palabra. Es especialmente importante que su contenido inicial en agua sea inferior al 10% y que se almacenen en un lugar fresco y seco.

Piensos hmedos o frescos para trucha arco iris

Donde no pueda obtenerse alimento granulado, hay que proveerse de comida fresca, que resulta ms econmica que el alimento granulado de marca, en regiones donde es ms fcil conseguir desperdicios de pescado marino. Se trata de especies marinas de pequeo tamao utilizada normalmente para consumo humano, pero de valor para la elaboracin de harinas de pescado.

Piensos granulados secos contra piensos frescos

Los piensos secos presentan una serie de ventajas en comparacin con los piensos frescos, que, generalmente, hacen que el piscicultor se incline por los primeros.

A continuacin se da una serie de ventajas y desventajas comparativas entre los piensos secos y los frescos.

-El pienso seco es de fcil adquisicin, aunque es ms costoso que el fresco, ste ltimo solo se puede adquirir en zonas costeras con alta explotacin martima.

-El desarrollo tecnolgico e investigativo usado en la elaboracin de alimento seco granulado garantiza el suministro de vitaminas, minerales y otros elementos necesarios para la vida del pez. -Generalmente se necesitan unas cinco veces ms de alimento fresco que de alimento seco granulado.

-El alimento fresco tiene un tiempo muy limitado de almacenamiento y produce muchos ms desechos y desperdicio dentro de los estanques que el alimento seco.

-Las tasas de conversin tpicas par el alimento fresco estn entre 5 y 8, las del alimento seco granulado estn entre 1 y 4, mucho ms cercanas al valor ideal de 1. 5.2.4 Calculo de la racin diaria e instantnea de alimento requerida por la trucha

La cantidad diaria de alimento requerida por los peces, depende de la temperatura del agua, del peso promedio de los peces y del nmero de peces existentes en el estanque.

El fabricante suministra una tabla en la que se da, para una temperatura promedio dada y un rango de peso promedio de los peces, el porcentaje de la biomasa que hay que aadir en alimento diariamente al estanque. Adems, da la frecuencia de suministro, es decir, el nmero de veces en que hay que distribuir la racin diaria en el transcurso del da. La racin diaria puede ser calculada por la siguiente frmula: R D = B A%

(3)

Donde RD es la racin diaria, B la biomasa expresada en gramos o Kilogramos y A es el porcentaje de Biomasa requerido en alimento diariamente.

La racin instantnea resulta de dividir la racin diaria entre la frecuencia de suministro en veces por da (F) as:

RI =

(B A%) F

(4)

Una forma alternativa de calcular la Racin Instantnea RI es sustituyendo la ecuacin (2), es decir, el valor de la biomasa, en (4), as: (N P A%) F

RI =

(5)

Donde RI es la racin instantnea, diariamente.

N es el nmero de peces, P es el peso

promedio de los peces y A es el porcentaje de Biomasa requerido en alimento

5.3 ESTUDIO DEL ALIMENTO SECO GRANULADO COMERCIALIZADO EN COLOMBIA

Actualmente, dos industrias del sector agropecuario se dedican a la produccin y comercializacin de piensos secos para trucha en Colombia, estas son Italcol S.A. y SollaR R

S.A.

La eleccin del pienso a usar depende exclusivamente del

piscicultor, quin evala las ventajas y desventajas que presenta cada marca. A continuacin se exponen los programas de alimentacin de cada marca en forma imparcial. 5.3.1 Programa de alimentacin ITALCOL R S.A.

En las tablas que aparecen a continuacin, para cada uno de los productos, teniendo en cuenta la temperatura del agua y el rango de peso en el que estn los animales, se muestra el porcentaje que se debe aplicar a la Biomasa para determinar la cantidad de kilogramos (o gramos) del producto necesario para la racin diaria. Es muy importante, tener en cuenta el nmero de veces que

debern ser alimentados los peces para dividir equivalentemente la cantidad diaria determinada. Ver tablas 20 en los anexos para detalles nutricionales de la marca.

Sper trucha iniciacin R

Alimente las truchas desde el

primer gramo de peso a los 25 grs. de peso

(aproximadamente 90 das) de acuerdo con la siguiente tabla:

Temperatura del Agua en C =16 Frecuencia de Suministro veces/da Das aprox. En cada rango de peso 19 1 3 gr. 4.3 4.4 4.5 4.5 4.6 4.7 4.8 16

Peso del pez en gramos 3 9 gr. 4.1 4.2 4.3 4.4 4.4 4.5 4.6 12 9 25 gr 3.5 3.5 3.6 3.7 3.8 3.8 3.9 8

16

22

Tabla 1. Programa de alimentacin sper trucha iniciacin R .

Sper trucha levante R

Utilice la siguiente tabla para determinar la cantidad de alimento diario requerido para las truchas entre los 25 gr. Y los 60 das antes del sacrificio. Lo anterior

implica utilizar Sper trucha levante final del pez.Temperatura del agua en 25 70 C =16 Frecuencia de suministro Das En rango peso aprox. cada de 30 30 2.5 2.6 2.6 2.7 2.7 2.8 2.8 8 1.5 1.6 1.6 1.6 1.7 1.7 1.7 6 70 120

R

en la cantidad necesaria de acuerdo al peso

Peso del pez en gramos 120-200 200-300 300-400 400-500 500-600

2.5 2.6 2.7 2.7 2.8 2.8 2.9 5

2.8 2.9 2.9 3.0 3.1 3.1 3.2 4

2.0 2.1 2.1 2.1 2.2 2.2 2.3 4

1.7 1.7 1.8 1.8 1.8 1.9 1.9 4

1.7 1.7 1.7 1.8 1.8 1.8 1.9 4

20

20

20

18

16

Tabla 2. Programa de alimentacin Sper trucha levante R. Sper trucha finalizacin R

Debe suministrarse durante los ltimos 60 das de engorde.

Para determinar

el momento del inicio del suministro, se debe tener en cuenta el peso de mercado de la trucha de acuerdo con la siguiente tabla:

ALIMENTO 250

PESO FINAL EN GRAMOS 400 500 600

Sper

trucha

Das-periodo Das-periodo Das-periodo

90 30 60

90 60 60

90 78 60

90 94 60

Iniciacin Sper levante Super trucha trucha

finalizacin

Tabla 3. Determinacin de inicio del suministro del alimento de finalizacin.

Para determinar el inicio del suministro del alimento de finalizacin, se consulta el peso final del pez deseado y se consulta cuantos das aproximadamente se debe suministrar el alimento en etapa de levante. Despus de terminado dicho periodo se empieza a alimentar con Sper trucha finalizacinR

,

siguiendo la tabla de

aplicacin de porcentaje de Biomasa de Sper trucha levante R, durante 60 das aproximadamente, hasta alcanzar el peso deseado. 5.3.2 Programa de alimentacin SOLLA R S.A.

Solla S.A. ofrece dos fases de alimentacin para trucha, en las tablas que aparecen a continuacin para cada fase, se da el porcentaje de Biomasa que hay que aportar diariamente en alimento, segn el rango de peso del pez y la temperatura del agua. Ver tablas 21 en los anexos para detalles nutricionales de la marca.

TruchasR (sin pigmento)

Este producto est destinado a la alimentacin de truchas durante los periodos de Crecimiento y engorde hasta los 150 gramos, aproximadamente. Alimente a los peces de acuerdo con la siguiente tabla:

Temperatura del Agua en C =16 Frecuencia de Suministro veces/da 1 3 gr. 2.8 2.9 3.4 4.1 4.5 5 4.5 16

Peso del pez en gramos 3 9 gr. 2.1 2.2 2.6 3.1 3.5 3.8 3.4 12 9 25 gr 1.7 1.8 2.1 2.5 2.8 3 2.2 8 25-70 gr 1.3 1.4 1.6 1.9 2.1 2.4 2.2 8 70 150 1.2 1.3 1.5 1.6 2 2.2 2 6

Tabla 4. Programa de alimentacin Solla truchasR. Truchas C.C.R (con pigmento)

Este producto est destinado para la alimentacin de truchas (crianza artificial) durante los periodos de engorde, desde los 150 gramos hasta el sacrificio (unos 600 gr). Alimente a los peces de acuerdo a la tabla de la siguiente pgina:Temperatura del Agua en C =16 Frecuencia de Suministro veces/da 150-200 gr. 1.1 1.1 1.3 1.6 1.7 1.9 1.7 5 Peso del pez en gramos 200-300gr. 1 1.1 1.2 1.4 1.6 1.8 1.6 4 300-400 gr 0.9 1 1 1.3 1.5 1.6 1.5 4 400-500 0.8 0.9 1 1.2 1.3 1.4 1.3 4 500-600 0.7 0.8 1 1.1 1.3 1.4 1.3 4

Tabla 5. Programa de alimentacin Solla truchas C.C.R

5.4 ESTUDIO SOBRE LOS METODOS DE ALIMENTACIN

5.4.1 Aspectos importantes sobre el alimento

-El alimento representa entre el 55% y el 65% de los costos de produccin, por lo tanto es sumamente importante garantizar su uso eficiente.

-Un programa inadecuado de la alimentacin disminuye la rentabilidad del negocio.

-El manejo de las cantidades y los tipos de alimento a suministrar deben ser controlados y evaluados peridicamente para evitar los costos excesivos.

-El alimento viene acompaado de tablas que indican la cantidad diaria a suministrar a los peces en forma porcentual, dicha cantidad depende de la temperatura del agua, del peso promedio de los peces y del nmero de peces en el estanque. Adems, indican, para cada rango de peso, la frecuencia diaria de suministro, es decir, el nmero de porciones en que tiene que ser dividida la racin durante el da.

5.4.2 Alimentacin manual

Las formas de alimentacin dependen directamente del manejo, la edad y los hbitos de la especie. En el cultivo de trucha, debido a que el tamao de las unidades de produccin es menor en rea que en otras especies como la tilapia o los camarones, el sistema mas comn es el voleo, es decir, la alimentacin manual. Ver figura 1.

Figura 1. Alimentacin manual de truchas en una piscifactora.

Aunque parece una operacin bastante sencilla, el alimentador debe ser uno de los operarios ms calificados dentro de la explotacin. El contacto diario con los peces y el alimento implica que 1 o 2 personas manejen uno de los rubros ms altos dentro de los costos de produccin. Solo la experiencia les dice cundo y cmo, dependiendo del tiempo, de la temperatura del agua y del estado general de los peces, deben alimentarlos.

Ventaja de la alimentacin manual

-La ventaja ms sobresaliente de la alimentacin manual es que se mantiene un contacto directo todos los das con los peces, lo que permite la deteccin de anomalas que solo pueden ser advertidas por un operario humano con experiencia: enfermedades, irregularidades del cultivo, situacin anmica de los peces, mortalidad, entre otras. Desventajas de la alimentacin manual

-El calculo de la racin diaria y de las porciones se hace generalmente de forma emprica, por medio de la experiencia, el operario determina que cantidad de alimento que lanza a los estanques. -El operario no toma en cuenta la temperatura del agua para suministrar la porcin de alimento. Cuando lo hace, se basa en la temperatura histrica

promedio del estanque, no con la temperatura existente al momento del suministro, lo cual puede producir desperdicio de alimento o falta del mismo. -El operario humano es susceptible a situaciones de cansancio y estrs, debido a la caracterstica repetitiva de la tarea, que pueden influir en su disposicin para efectuarla, provocar variaciones en los horarios de alimentacin entre otros errores de carcter humano.

Existen varios tipos de alimentadores automticos y semiautomticos cuya misin es, en trminos generales, la misma: Mejorar el rendimiento del alimento evitando su desperdicio. A continuacin se describen los tipos de alimentadores ms

conocidos y sus caractersticas principales:

5.4.3 Comedor de demanda

Consiste en un depsito en el cual se introduce cierta cantidad de alimento, ste cuenta con un dispositivo en forma de pndulo conectado a una vlvula en la parte inferior del depsito que se sumerge en el agua, el cual, al ser tocado por el pez, suelta una pequea cantidad de alimento. Ver figura 2.

Figura 2. Comedor de demanda

Ventajas

-El pez solo se alimenta cuando tiene hambre.

Desventajas

-Se dispara innecesariamente por ondulaciones del agua o por un toque accidental de algn pez, esto genera desperdicio del alimento.

-Solo tienen acceso al alimento los peces dominantes, es decir, aquellos mas fuertes.

-La cantidad de alimento que suministran por toque no es ajustable en un rango flexible.

-No tiene en cuenta la temperatura del agua ni el peso promedio de los peces para suministrar la racin, sta cantidad debe ser calculada y medida por operario antes de ser introducida en el alimentador. el

-No toma en cuenta la racin diaria recomendada por el fabricante del alimento. 5.4.4 Dispensador de alimento semiautomtico crepuscular Este tipo de dispensador posee un contenedor en donde el operario introduce la cantidad diaria de alimento requerida y tiene adems, una vlvula accionada por interruptores crepusculares (activados por la presencia o ausencia de luz) y un sistema mecnico que permite distribuir el alimento en dos raciones, ya que los interruptores crepusculares solo permiten accionar la vlvula en dos situaciones: presencia o ausencia de luz. Dichos interruptores suelen ser ajustables, as, el operario decide aproximadamente en que partes del da desea realizar la alimentacin. Ver figura 3.

Figura 3. Comedor semiautomtico crepuscular Ventajas

-Posee cierta autonoma.

-Son relativamente econmicos. Desventajas

-La frecuencia de suministro durante el da es muy limitada y no se ajusta a las recomendaciones del fabricante del alimento.

-Es necesario recargar el contenedor todos los das.

-No tiene en cuenta la temperatura del agua ni el peso promedio de los peces para suministrar la racin, la cantidad de alimento debe ser calculada y medida por el operario antes de ser introducida en el alimentador.

5.4.5 Dispensador con insuflador mecnico

Figura 4. Comedor con insuflador mecnico

Es un dispensador mecnico que puede distribuir una racin diaria cargada en un contenedor en varias porciones, es accionado por aire comprimido, esparciendo la porcin de comida a una distancia considerable. Ver figura 4.

VENTAJAS

-Posee cierta autonoma.

-El alimento es distribuido en un rea significativa de los estanques, esto favorece una alimentacin ms uniforme de la poblacin.

-La frecuencia diaria de suministro puede ser ajustada a la recomendada por el fabricante del alimento. DESVENTAJAS

-Alto costo debido a la necesidad de compresor de aire.

-Necesidad de instalacin de tuberas para aire.

-Necesidad de recarga diaria.

-No tiene en cuenta la temperatura del agua ni el peso promedio de los peces para suministrar la racin, la cantidad de alimento debe ser calculada y medida por el operario antes de ser introducida en el alimentador.

5.4.6 Dispensador automtico con timer

Figura 5. Comedor automtico con timer

Es el tipo de comedor ms difundido. Consiste en un contenedor para almacenar el alimento y una unidad electrnica de temporizacin que controla la apertura y cierre de una vlvula para el paso del alimento. Permite controlar la cantidad de

alimento en varias porciones diarias, a las horas deseadas programadas por el usuario. VENTAJAS

-Permite ajustar la frecuencia de suministro diaria a la recomendada por el fabricante del alimento.

-El usuario puede seleccionar las horas a las que desea alimentar a los peces.

-La alimentacin se realiza en momentos precisos

DESVENTAJAS

-Alto costo.

-Necesidad de programacin de los horarios por parte del usuario.

-No tiene en cuenta la temperatura del agua para suministrar la racin, la cantidad de alimento debe ser medida por alimentador. el operario antes de ser introducida en el

6. DISEO DEL SISTEMA FISICO DEL DISPENSADOR AUTOMATICO

Un dispensador automtico (o semiautomtico) comercial contiene un sistema fsico en el que se nota claramente la presencia de un recipiente para almacenar cierta cantidad de alimento, el cual se le conoce como tolva, adems, contiene un sistema de soporte que le permite ser ubicado en determinado lugar. Los

dispensadores comerciales poseen tolvas en forma cilndrica terminada en un cono truncado y varan su capacidad dependiendo del modelo, marca o

aplicacin. El sistema fsico del dispensador est conformado por dos partes: Un diseo que pretende proyectar el equipo para una eventual comercializacin, seleccionando para ello, materiales y/o equipos que satisfacen totalmente las exigencias para este tipo de aplicaciones, y la otra parte, basada en la dificultad de acceder a una tolva de forma y material adecuado (plstico o aluminio) en la regin, para lo cual se procedi a disear una que brindara buenas prestaciones al prototipo del dispensador automtico, con el fin de realizar pruebas de funcionamiento del sistema electrnico. soporte del mismo. 6.1 DISENO DEL SISTEMA FISICO USANDO ELEMENTOS COMERCIALES Adems, se dise la estructura de

6.1.1. Seleccin de la Tolva

Debido a que el alimento para trucha es un concentrado granulado, ste es susceptible a la aglomeracin y a la creacin de las zonas de confinamiento, que son dos fenmenos que producen bloqueos de alimento y falta de homogeneidad en su distribucin dentro de la tolva. Para evitar esto se dispone en el mercado de tolvas de forma cilndrica con terminacin cnica que, junto con un sistema removedor de aletas, facilita el desplazamiento del material hacia el fondo.

En la figura 6 se aprecia una tolva con stas caractersticas.

Figura 6. Esquema de una Tolva comercial con removedor de aletas

Como se puede apreciar en la figura, la tolva posee un sistema de remocin en cuyo eje se acoplan las aletas axialmente y dispuestas de tal forma que la rotacin de ste conjunto produce el descenso del alimento hacia el fondo de la tolva de una forma ms fcil.

Para que el sistema de remocin opere, su eje est unido a un sistema motor reductor alimentado generalmente a 12V o 24V C.D. Cuya funcin es la de

brindar buen par y dar una velocidad tpica de 2 a 8 r..p.m. (revoluciones por minuto). Esta es la caracterstica ms sobresaliente de los removedores, su baja velocidad. Se seleccion una tolva con stas especificaciones (ver figura 7 p.

siguiente) y una capacidad de 30 Kg. Fabricada y distribuida por Borrell S.A. de Mxico. En Colombia, Servilab S.A. de Medelln realiza la importacin de sta lnea de productos.

Figura 7. Tolva comercial de aluminio con removedor interno. 6.1.2. Seleccin del Sistema de dosificacin

El sistema de dosificacin de alimento granulado ms popular y eficiente es el de tornillo sin fin. Este permite extraer el material de la tolva de una forma uniforme y es prcticamente inmune a la aglomeracin. El sistema de dosificacin es del tipo volumtrico, esto quiere decir que la cantidad de alimento (en gramos o kilogramos) es directamente proporcional al volumen de material entregado en cierta cantidad de tiempo, as, conociendo la densidad del material, es posible saber que volumen es necesario para obtener cierta cantidad del mismo. En la figura 8 de la siguiente pgina se aprecia un esquema que describe la forma en que opera ste sistema, el cual se basa en un tornillo sin fin al interior de un conducto de seccin circular que toma el alimento de la tolva mediante una entrada y lo conduce a la salida mediante la rotacin del tornillo.

Figura 8. Sistema de dosificacin con tornillo sin fin.

El tornillo sin fin se fabrica principalmente en acero inoxidable y en el mercado existen sistemas completos como el de la figura 1.8, los cuales se alimentan a 12V o 24V, o bien, el motor que los impulsa es de pasos y en este caso se debe disponer de herramientas adecuadas para su accionamiento.

Figura 9. Dosificador de tornillo sin fin.

En la figura 9 se presenta el dosificador con tornillo sin fin fabricado por Borrell S.A. de Mxico, que puede acoplarse directamente a la tolva descrita con

anterioridad, el motor de accionamiento del tornillo es de 12V D.C. y tiene una velocidad de dosificacin de 1.8 Kg/min. 6.2. DISEO DEL PROTOTIPO DE LA TOLVA

6.2.1. Seleccin del material

Teniendo en cuenta que tanto la tolva como el soporte deben brindar una buena aproximacin a una comercial y que se deben cumplir normas de proteccin del alimento granulado tales como almacenamiento con niveles mnimos de humedad y luz, se seleccion, para el diseo del prototipo de la tolva, madera sinttica MDF, cuyas caractersticas se describen a continuacin: Madera sinttica MDF

-Est fabricada a partir de elementos fibrosos bsicos de madera prensados en seco. Se utiliza como aglomerante un adhesivo de resina sinttica.

-Presenta una estructura uniforme y homognea y una textura fina que permite que sus dos caras y sus cantos tengan un acabado perfecto.

- Se trabaja igual que la madera maciza, pudindose fresar y tallar. La estabilidad dimensional es ptima. Es comercializada en grosores desde 2,5 mm a 4 cm o ms. La medida del tablero es de 244 x 122 cm.

-Aunque

no es recomendable para ambientes hmedos (que es el que nos

interesa) es importante notar que se us para el desarrollo de un prototipo el cual no va a estar expuesto en forma continua a dichas condiciones, las cuales se pueden minimizar aplicando una capa protectora a la superficie del prototipo.

6.2.2 Seleccin de las dimensiones y clculo de la capacidad de la tolva

Figura 10. Esquema de la tolva

Debido a que adems de almacenar el alimento, la tolva debe suministrarlo en forma efectiva al sistema de distribucin del mismo, la forma que se seleccion para el desarrollo de la tolva fue de un paraleleppedo recto terminado en una pirmide truncada, seguida de un conducto de seccin rectangular (ver Figura 10).

Las medidas de la parte en forma de paraleleppedo recto se muestran en la Figura 11.

Este conjunto debe poseer un volumen adecuado para brindar buena capacidad de almacenamiento con el fin de contribuir a una mayor autonoma de servicio.

La terminacin piramidal hace que el alimento se concentre en el final de sta y pase al conducto. Esto se logra por el ngulo de inclinacin de las caras de la pirmide y por la accin de la gravedad.

El volumen de sta seccin es: V1 = 30cm 30cm 40cm = 36000cm 3

Figura 11. Dimensiones de la seccin en forma de paraleleppedo

Las caras de la seccin piramidal forman un ngulo de 45 con su base, la cual es de 30 cm x 30 cm de lado (para ajustarse al paraleleppedo), la pirmide debi truncarse en la punta para que el alimento tenga un orificio de salida de 5 x 5 cm, en la figura 12 se aprecia un corte trasversal de la pirmide con sus medidas, la parte gris es la seccin que se elimin.

Figura 12. Corte transversal de la seccin piramidal

Debido a sta parte suprimida de la estructura, se debi calcular la altura (Rc) de las caras que forman la pirmide truncada, calculando primero, las alturas Ra y Rb por el teorema de Pitgoras y luego, restandolas, tomando como referencia la Figura 1.8, as: R a = (15cm) 2 + (15cm ) 2 = 21,21cm

R b = (2,5cm ) 2 + ( 2,5cm) 2 = 3,53cm

Rc = 21,21 cm 3,53 cm = 17,7 cm

As, las medidas de las caras de la seccin piramidal se presentan en la Figura 13.

Figura 13. Medidas de las caras de la seccin piramidal

El volumen de sta parte (V 2) se calcul restando al volumen total de la pirmide (V T) el volumen de la parte que se elimin (V E), as:

VT =

1 1 (B h) = ( 30cm 30cm 15cm) = 4500cm 3 3 3

VE =

1 1 (B h) = ( 5cm 5cm 2,5cm ) = 20,8cm 3 3 3

V2 = V T - VE = 4500 cm3 - 20,8 cm3 = 4479 cm3

Finalmente, el conducto de salida del alimento con seccin rectangular tom la misma inclinacin de la pirmide, quedando de la siguiente forma:

Figura 14. Conducto de salida del alimento con sus medidas.

En ste conducto tambin se almacena un volumen (V 3), que puede ser calculado como el de un paraleleppedo recto as: VE = 22cm 5cm 5cm = 550cm 3 El volumen aproximado total de la tolva es la suma de los hallados para cada seccin, as: V = V 1 + V 2 + V 3 = 36.000 cm3 + 4479cm3 + 550 cm3 = 41.029 cm3

Despus de haber calculado el volumen de la tolva, se procedi a calcular la cantidad aproximada de alimento que puede almacenar. Ya que la densidad se define como:

=

m V

(6)

Conociendo la el volumen V despejando de ( ) para obtener:

y la densidad , es posible hallar la masa m

m= xV

(7)

Ya que el volumen de la tolva fue calculado, se procedi a determinar la densidad media del alimento para trucha. Debido a que el fabricante no proporciona este dato, ste debi ser calculado en forma experimental de la siguiente manera:

-Se llen con alimento de los tres tipos (iniciacin, levante y finalizacin) un recipiente de volumen conocido o calculable, que para nuestro caso fue un cilindro de 16 cm de altura y 3 cm de radio.

-Luego se procedi a pesar el contenido del recipiente para los tres casos en una balanza digital, promediando dichos valores, con los siguientes resultados:

Iniciacin: Levante Finalizacin Peso promedio

300 gr 305 gr 305 gr 303,3 gr

-Se calcul el volumen del cilindro, cuya altura h fue de 16 cm y su radio de base r de 3 cm, as: V = r 2 h = ( 3cm ) 2 16cm V= 452,39 cm3

Usando la formula ( 6 ) se calcul la densidad del alimento:

=

m 303,33gr = = 0.67gr / cm 3 3 V 452,39cm

Resultado esperado si se toma en cuenta que la densidad del agua es 1 y que se debe garantizar que el alimento flote, haciendo que su densidad sea menor que la del agua. Con la densidad del alimento y el volumen V de la tolva, se calcul la cantidad en gramos de alimento que se puede almacenar en esta, usando la formula ( 7 ). m = x V = 0,67 gr/cm 3 x 41.029 cm3 = 27.500 gr = 27,5 Kg.

Esta es la capacidad mxima terica que puede contener la tolva en alimento granulado. Por criterios de seguridad y por las caractersticas del material

seleccionado para desarrollar el prototipo, se especifica una carga mxima segura de 20 Kg.

Para garantizar que el alimento est protegido de la humedad o de elementos externos que pudieran caer dentro de la tolva, se adicion una tapa protectora elstica que permite cubrir la parte superior con un cierre de buena calidad.

Las vistas lateral y frontal del dispensador se presentan en la figura 15 de la siguiente pgina, en donde se indican las respectivas medidas.

Figura 15. Vistas lateral y frontal de la tolva. 6.3 DISEO DEL SISTEMA DE SOPORTE

El Prototipo debe contar con un soporte adecuado que le brinde estabilidad y permita desarrollar pruebas de una forma cmoda. Adems, debe adaptarse al sistema de pesado electrnico que se explicar ms adelante. El diseo del

soporte seleccionado se muestra en la figura16 de la siguiente pgina.

Despus de haber diseado el soporte, se procedi a seleccionar los materiales, seleccionar sus dimensiones e implementarlo.

Figura 16 Diseo del sistema de soporte 6.3.1 SELECCIN DE MATERIALES

Dado que la carga mxima especificada para el prototipo fue de 20 Kg. el sistema de soporte debe estar fabricado de un material resistente.

Se Seleccion tubo de hierro de seccin rectangular de de pulgada con revestimiento de pintura en acrlica para evitar la corrosin, unido con soldadura elctrica para asegurar su resistencia. 6.3.2 SELECCIN DE LAS DIMENSIONES DEL SISTEMA DE SOPORTE

Segn los clculos realizados en el diseo de la tolva, sta tiene una altura total de 70 cm. (ver figura 14). Con referencia al diseo del soporte de la figura 15 la

tolva debe suspenderse sobre el sensor de peso con el fin de que ste tome la respectiva medicin, para lo cual se planific el soporte que la sostiene y que est sujeto a la misma por medio de platinas atornilladas. La altura de dicho soporte se seleccion de 20 cm, con el fin de no obstaculizar la entrada de alimento a la tolva.

El ancho del soporte de la tolva tom el ancho de la misma (30 cm) y se fij a sta por medio de tornillos a una distancia de 5 cm de la parte superior de las caras frontal y trasera.

La altura del soporte principal debe ser suficiente para

que la tolva quede

suspendida en el sensor de peso y para permitir la ubicacin de un sistema de distribucin del alimento bajo sta. Ya que la tolva junto con el soporte de la

misma suman 70 cm. + 15 cm. =85 cm. (el soporte se ubica a 5 cm. de la parte superior de la tolva), se dej un espacio entre la tolva y el suelo de 35 cm, suficiente para alojar un sistema de distribucin. La altura del soporte principal es entonces de 85 cm. + 35 cm. = 1,20 m. continuacin. Las medidas del soporte se muestran a

Figura 17. Medidas del soporte

7. DISEO DEL SISTEMA MECANICO DEL DISPENSADOR

El sistema mecnico tiene como funcin extraer el alimento granulado de la tolva y suministrarlo al estanque, en lo posible, cubriendo un rea grande del mismo.

Debido a que la disponibilidad de sistemas de extraccin de slidos granulados como tornillos sin fin en la regin es muy limitada, se procedi a disear para el prototipo un sistema tipo banda para extraer el alimento y un impulsor de aspas paralelas para llevar el alimento hacia el estanque. 7.1 SELECCIN DE LOS DISPOSITIVOS Y MATERIALES DEL SISTEMA MECNICO

7.1.1 SELECCIN DEL MECANISMO PARA LA BANDA TRANSPORTADORA

El mecanismo seleccionado para implementar la banda transportadora es un grupo motor-reductor con transmisin en dos ejes, que se puede apreciar en la fotografa 2 en los anexos. Dicho mecanismo presenta las siguientes ventajas: -Buen torque debido a la reduccin.

-El mecanismo tiene acopladas dos ruedas a sus ejes que sirven como gua para la cinta de transporte.

-Motor D.C. de 3V.

-Baja inercia de arranque y parada.

7.1.2 SELECCIN DEL MOTOR PARA EL IMPULSOR DE ALIMENTO

Despus de que el alimento es extrado de la tolva por medio de la banda transportadora, ste debe ser impulsado hacia el estanque, ya que no es recomendable que caiga en un mismo punto. Para impulsar el alimento se

seleccion un motor de 12 V, usado en los sistemas de ventilacin de PC, al que hubo que modificar, quitndole las aspas inclinadas e implementando unas aspas axialmente normales respecto a su eje, como se puede apreciar en la siguiente figura:

Figura 18. Motor adaptado para el impulsor 7.1.3 SELECCIN DEL MOTOR PARA EL VIBRADOR DE CONFINAMIENTO

Todos los slidos granulados tienen una propiedad caracterstica cuando son introducidos en un conducto de seccin limitada: las zonas de confinamiento. Esto significa que en el conducto el alimento granulado tiende a crear cmulos que frenan el movimiento de los granos que descienden por accin de la gravedad. Es como si se llenara una botella con granos de maz y luego se intentase sacarlo voltendola totalmente, el maz se concentra y confina en el cuello de la botella y para ello debemos sacudirla. Debido a que la seccin transversal del conducto de salida del alimento es pequea (5 cm x 5 cm) y al final de sta la salida se reduce para evitar la caida

excesiva de alimento a la banda, se present este inconveniente, el granulado se frenaba en el conducto. Para ello se implement un mecanismo acoplado al

conducto que produce una vibracin ayudando a eliminar las zonas de confinamiento. Este mtodo es muy usado en la industria alimenticia. Para su desarrollo se seleccion un motor de 3V al cual se acopl en su eje una carga desbalanceada, es decir, fuera de su centro de masa, sistema muy difundido en los telfonos mviles para la alerta vibratoria. siguiente figura. El motor puede verse en la

Figura 19. Motor adaptado par vibrador 7.1.4 SELECCIN Y CLCULO DE LOS DISPOSITIVOS PARA EL

ACCIONAMIENTO DE LOS MOTORES

Considerado que los tres motores de D.C. solo se mueven en una direccin y que se deben arrancar y parar al mismo tiempo, se ha seleccionado para su accionamiento un rel de 2 contactos independientes, uno para el motor de 12 V y el otro para conectar los dos motores de 3V en paralelo. se muestra el aspecto fsico y elctrico del rel: En la siguiente figura

Figura 20. Esquema interno del rel

Como el rel seleccionado se acciona con 12 V y las lneas del PIC 16F877 no manejan ni la tensin ni la corriente necesaria para excitar la bobina del rel, se seleccion un transistor 2N3904 en configuracin como se puede apreciar en la figura 1.16. 3904 son: de interruptor para activarlo,

Las caractersticas del transistor 2N

-Corriente mxima de colector IC = 200 mA.

-Tensin colector-emisor mxima V CE = 40 V. -Disipacin mxima de potencia P D = 650 mW. En los anexos se encuentra la hoja de caractersticas de ste transistor.

Figura 21. Transistor 2N3904 como interruptor

Con referencia a la figura 21, para que el transistor trabaje como interruptor se obliga a trabajar en los dos puntos extremos de la recta de carga: corte y saturacin. El criterio usado para el diseo es el de saturacin fuerte, que indica que la corriente de saturacin de base debe ser el 10% de la corriente de colector de saturacin, esto se logra haciendo que la resistencia de base sea 10 veces la resistencia de colector:

RB = 10 RC

(8)

La corriente de saturacin del colector se define como:

I C (SAT ) =

VCC RC

(9)

Y la corriente de saturacin de la base es:

IB ( SAT ) =

VBB RB

(10)

Lgicamente el transistor ve a la bobina del rel como una carga con resistencia RC. Adems el diodo conectado en paralelo a la bobina del rel est polarizado en inversa y su funcin es proteger al transistor de los picos de corriente inversa producidos durante los instantes de conmutacin en la bobina. medida en la bobina del rel es de 300 y acta como una

La resistencia

resistencia de colector. Con sta resistencia calculamos la resistencia de base segn el criterio de saturacin fuerte dado por la ecuacin (8) as: R b = 10 Rc = 10 300 = 3K

De esta forma, teniendo en cuenta que la tensin de alimentacin para el circuito de transistor como interruptor es Vcc=12V y que la seal de excitacin de la base del transistor es de 5V (nivel de salida estndar TTL del PIC16F877), calculamos la corriente de colector y base de saturacin segn las ecuaciones (9) y (10). VBB 5V 0,7V = = 1,56mA RB 3K

IB ( SAT ) =

I C (SAT ) =

VCC 12V = = 40mA RC 300

7.2 IMPLEMENTACION DEL SISTEMA MECANICO

La banda transportadora se ha acoplado al final de la salida del conducto, as, el alimento que est sobre la banda es desplazado y libera espacio para que baje ms alimento por el conducto, el cual tiene acoplado el vibrador para evitar confinamiento. Una vez el alimento cae de la banda, la tolva pierde peso y el

granulado es impulsado por el motor de aspas axiales que arroja el alimento hacia el estanque. En la figura se muestra la vista lateral de ste mecanismo:

Figura 22. Esquema del sistema mecnico

El circuito de excitacin de los motores se aprecia en la figura 23:

Figura 23. Circuito del transistor como interruptor para el accionamiento de los motores.

8. DISEO DEL SISTEMA ELECTRICO

El sistema elctrico debe brindar al equipo las tensiones y corrientes necesarias para su operacin. Por ello se dise una fuente de alimentacin dual conectada El circuito de la fuente de

a la red elctrica con rectificador tipo puente. alimentacin se muestra en la siguiente figura:

Figura 24. Fuente de alimentacin.

Las especificaciones seleccionadas para la fuente son:

Tensn de salida = +12V, +5V y -5V

Corriente nominal In = 2 Amperios (salida del puente rectificador) Alimentacin = 120V a 60 Hz.

Las ecuaciones para el diseo de la fuente de alimentacin con condensador de salida son:

Umax = Vcc + 2 Vd +

VRIZ +Kd 2

(11)

Donde Umax es la tensin mxima de salida (valor pico) necesaria de la fuente de alimentacin, Vcc es la tensin regulada deseada, Vd es la caida de tensin en el diodo (0,7V para el diodo de silicio), Kd es la constante de diseo y VRIZ es la tensin de rizado que como regla de diseo no debe ser superior a:

VRIZ = 0,1Umax

( 12)

La corriente que circula por cada diodo, para el puente rectificador se halla por:

ID = K d

In 2

( 13 )

Donde I es la corriente nominal en directa seleccionada para la carga y Kd = n constante de diseo.

Por ltimo, el valor del condensador de filtrado de salida es:

C=

In F VRIZ

(14)

Donde F es la frecuencia de la red. Sustituyendo el valor de VRIZ de la ecuacin (12) en la ecuacin (11) y despejando para Umax. Se tiene:

Umax =

( Vcc + 2Vd + K d ) 0,95

( 15 )

Con las especificaciones seleccionadas y escogiendo Kd = 1 V, se calcula Umax, para la salida de 12 V segn ( 15): (12V + 1,4V + 1) = 15. 15V 0,95

Umax =

El valor RMS de sta tensin para seleccionar el transformador es:

VRMS =

15,15V 2

= 10,71V

La tensin de rizado segn la ecuacin (12) es:

VRIZ = 0,1 x 15,15 V = 1,515 V Para determinar el valor del condensador de filtrado usamos la ecuacin (14), pero tomamos una resistencia de carga a la salida del filtro de 10 ohms, con lo que la corriente para el condensador ser de:

I=

12V = 1,2 A 10

C=

1,2 A = 1000F 120Hz 15. 15V

La corriente mxima de los diodos segn (13), seleccionando una constante de diseo de 2 es ID=2 A:

9. DISEO DEL SISTEMA ELECTRONICO

9.1. DISEO DEL SISTEMA DE ADQUISICIN DE TEMPERATURA

9.1.1 SELECCIN DE LOS DISPOSITIVOS

Sensor de temperatura LM 35

Se seleccion el sensor de temperatura LM 35, por las siguientes razones:

-El circuito integrado LM 35 es un sensor de temperatura cuyo voltaje de salida es linealmente Centgrados). -El Sensor LM 35 tiene una ventaja sobre los sensores lineales de temperatura calibrados en la escala Kelvin (K), y es que evita la necesidad de realizar operaciones de conversin de escala para obtener una escala en C. proporcional a la temperatura en la escala Celsius (grados

-El rango de temperaturas a sensar es de 0 C a 30 C, le sensor LM35 puede operar entre los 40 C y los 150 C -El LM 35 no requiere ninguna calibracin externa y brinda precisiones tpicas de +/- C. Posee baja impedancia, salida lineal, bajo consumo de corriente y

mnima disipacin trmica.

-Es un sensor econmico y de fcil adquisicin en el mercado regional.

Caractersticas tcnicas

Figura 25. Pines del Sensor de temperatura LM 35 -Calibrado directamente en C.

-Factor de escala lineal de 10 mV/ C.

-Precisin DATO_L y ADRESH ->DATO_H MOVF MOVF MOVF CALL CALL RETURN ADRESH,W DATO_L,W DATO_H,W MULTIP BCD ;llamo subrutina de multiplicacin a 16 Bits, para ;multiplicar el dato leido por 49 (para escalar) ;Ahora convierto el resultado de la multiplicacin ;en 4 caracteres BCD para visualizacin y tratamiento ;retorno al llamado de la subrutina. MOVWF DATO_H MOVWF DATOA MOVWF DATOA + 1

Las subrutinas de conversin de decimal de 16 bits a 4 caracteres BCD, de multiplicacin de 16 bits y pausa de 100 s se presentan en los Anexos. 9.2. DISEO DEL RELOJ EN TIEMPO REAL (RTC)

Debido a que la racin diaria de alimento debe ser suministrado en porciones iguales en el transcurso del da, entre las 7:00 AM y las 5:00 PM , dependiendo del nmero de veces que hay que alimentar y tomando en cuenta que se debe evitar alimentar entre las 12:00 PM y las 2:00 PM, que es cuando el sol incide en forma ms directa sobre el agua, es necesario disear un sistema de reloj en tiempo real, que permita al dispensador automtico conocer la hora del da en forma

precisa para suministrar las porciones de alimento a intervalos regulares de tiempo, evitando las horas del medioda y de la noche (entre las 6:00 PM y las 6:00 AM). Como puede apreciarse, el dispensador automtico fundamenta gran parte de su operacin en el reloj en tiempo real. 9.2.1. SELECCIN DE DISPOSITIVOS

Existen en el mercado diversos sistemas de Reloj en tiempo real (RTC), que

vienen en un encapsulado individual y manejan todas las opciones de temporizacin deseadas: Horas, minutos, segundos, da, mes y ao. Uno de los sistemas RTC ms difundidos y usados en la actualidad es el MTK 41T56, ms conocido como Real Time Keeper. Es un encapsulado de 8 pines que tiene todas las funciones de un RTC, para comunicarse con ste dispositivo se debe usar el protocolo I2C, y se leen o escriben datos en ste como si se tratara de una memoria SRAM.

El PIC 16F877 cuenta con un varios mdulos de temporizacin, entre ellos el TMR1, es posible disear un sistema RTC de muy buenas prestaciones basado en ste mdulo de temporizacin. Se ha seleccionado sta ltima opcin para el desarrollo del prototipo en base a los siguientes argumentos:

-Aunque el MTK 41T56 es un sistema muy verstil, es relativamente costoso, de difcil adquisicin en el mercado nacional y aumenta el hardware.

-El MTK 41T56 tiene funciones de fecha y da de la semana pero en nuestra aplicacin stos datos no son importantes.

-El MTK 45T56 posee compensacin interna de atraso/adelanto pero es posible programar sta misma funcin en el PIC16F877 calculando la precisin del sistema implementado.

-Aunque disear e implementar el sistema RTC en el PIC16F877 implica el desarrollo de un algoritmo, el sistema de lectura / escritura para comunicar al PIC con el MTK 41T56 tambin requiere del desarrollo de software.

Sin embargo, cabe destacar que los RTC como el MTK 41T56 poseen caractersticas que sobresalen respecto al RTC propuesto con el PIC16F877:

-El MTK 41T56 es independiente del funcionamiento del PIC, por lo que no es afectado si el microcontrolador al que est conectado se bloquea o si su fuente de alimentacin falla.

-Tiene un sistema de deteccin automtica de falla de alimentacin y un circuito de conmutacin para batera de respaldo.

-Las funciones que tiene son muy completas: Horas, minutos, segundos, da, mes, ao y da de la semana. Implementar la totalidad de funciones en el PIC requerira de cierto nivel de complejidad. Modulo de temporizacin TMR1 del PIC 16F877

El PIC 16F877 tiene, entre sus mdulos temporizadores, uno llamado TMR1, cuyas caractersticas ms importantes son: -TMR1 es un contador / temporizador de 16 bits.

2-Es Leible y escribible en cualquier momento.

-Seleccin de reloj interno o externo.

-Predivisor de frecuencia de reloj programable. -Interrupcin opcional por desbordamiento.

El TMR1

es el nico temporizador / contador con un tamao de 16 bits, lo que

requiere el uso de dos registros concatenados de 8 bits: TMR1H y TMR1L que son los encargados de guardar el valor del conteo en todo momento. Dicho valor se incrementa desde 0000h hasta FFFFh, instante en el que se activar el

sealizador TMR1IF y se regresa al valor inicial 0000h. Tambin, si se desea se puede provocar una peticin de interrupcin. Registros de trabajo

El funcionamiento del TMR1 est gobernado por el valor con el que se programan los bits del registro T1CON, cuyo contenido se presenta a continuacin:

_

_

T1CKPS1

T1CKPS0

T1OSCEN T1SYNC

TMR1CS

TMR1ON

7 Figura 32. Registro T1CON

0

El bit TMR1ON gobierna el permiso o prohibicin de funcionamiento del TMR1.

El bit TMR1CS selecciona la fuente de los impulsos de conteo. Si vale cero elige el reloj interno (F osc/4) y si vale 1, elige reloj externo. El pre-divisor de frecuencia es un simple divisor de la frecuencia de los impulsos que se aplican al TMR1. El rango de divisin lo eligen los bits T1CKPS1 y

T1CKPS0, segn la tabla 1.8, siguiente pgina:

T1CKPS1

T1CKPS0

RANGO DEL PREDIVISOR

0 0 1 1

0 1 0 1

1:1 1:2 1:4 1:8

Tabla 8. Asignacin de la preescala.

9.2.2 CALCULOS PARA LA IMPLEMENTACION DEL SOFTWARE DEL RTC

Calculo de la preescala y del valor inicial del TMR1

El desbordamiento del TMR1 provocar una peticin de interrupcin en la cual se desarrollar el proceso de incremento de registros de segundos, minutos y horas. Lo ideal es que la peticin de interrupcin se produzca cada segundo. A

continuacin se calcularn el nmero de ciclos de mquina y la preescala necesaria para lograr el desbordamiento del TMR1 al cabo de un segundo:

Con un cristal de 4 MHz, el ciclo de mquina viene dado por:

CM =

4 FOSC

=

4 = 1s 4MHz

(20)

Con un ciclo de mquina de 1 s se necesitara contar 1 milln de ciclos para lograr una temporizacin de 1 segundo. Como el TMR1 es de 16 bits, solo es posible que ste cuente de 010 a 6553510 , para ello se usa la preescala PS. Esta divide la frecuencia del oscilador FOSC antes de aplicarla al TMR1, haciendo que ste cuente varios ciclos de mquina antes de incrementarse. La frmula para calcular el nmero de pulsos que necesita contar el TMR1 para producir un cierto tiempo t es: NP = t CM PS (21)

Donde CM es el ciclo de mquina, NP es el nmero de pulsos que debe contar el TMR1, Ps es la preescala y t el tiempo deseado.

Si el valor de la preescala PS es de 1:1, el TMR1 se incrementa con cada CM y debe contar 1 x 106 pulsos, lo que no es posible. La preescala debe dividir

entonces la frecuencia del oscilador FOSC, para lograr que pasen varios ciclos de mquina antes de que el TMR1 se incremente en uno.

Si el valor de la preescala es de 1:16 el nmero de pulsos que el TMR1 debe contar, segn la formula (21) es:

NP =

1s = 62500 1s 16

Valor que el TMR1 si puede contar, pero, desafortunadamente ste temporizador solo permite preescala mxima de 1:8. Para solucionar ste inconveniente, se modifica el tiempo deseado de un segundo a 0,5 segundos y se asigna la

preescala mxima (1:8), as, el TMR1 producir la peticin de interrupcin cada medio segundo y los incrementos de los segundos se realizarn una vez por medio. As, el nmero de pulsos que tiene que contar el TMR1 segn la formula (21) ser de:

NP =

0,5s = 6250010 1s 8

Como el TMR1 se desborda y produce la peticin de interrupcin cada vez que llega a 6553510, es necesario cargar un valor en ste registro igual a la diferencia entre el nmero de pulsos que puede contar el TMR1 y el nmero de pulsos que se necesita contar para lograr la temporizacin, as, el nmero con el que debe ser inicializado el TMR1 es: NC = 6553610 - 6250010 = 303610

As, TMR1 siempre iniciar su conteo con este valor, incrementndose hasta 65535, desbordndose y provocando la peticin de interrupcin cada 0,5 segundos. La peticin solo ser atendida una vez cada dos. Calculo experimental del error del RTC

Para calcular el error del reloj en tiempo real implementado, se inici el reloj a las 07:00:00 AM, sincronizado con dos relojes digitales, uno marca Q & QR y otro marca CASIOR, se determin por medio de este experimento que luego de 24 horas, el reloj implementado se adelant 1 segundos respecto al reloj CASIOR y 2 segundos respecto al reloj Q & QR. El error diario promedio del reloj respecto a las referencias es: Ep = (1s + 2s) = 1,5s 2

En trminos porcentuales, sabiendo que el da tiene 86400 segundos, el error es de: Ep = (15 100) , = 0,0017% Por da 86400

En un mes el error es de 45 segundos.

Para corregir el error, se calcul el adelanto por segundo:

1,5s = 18s 86400

Esto equivale a 18 ciclos de mquina, con la preescala de 1:8 seleccionada, suceden dos incrementos del TMR1 aproximadamente (El TMR1 se incrementa

cada 16 s), lo que indica que si hacemos contar dos pulsos menos al TMR1, minimizamos el error. 9.2.3. IMPLEMENTACION DEL SOFTWARE DEL RELOJ EN TIEMPO REAL

Las condiciones de operacin y caractersticas que debe cumplir el sistema RTC son las siguientes:

-manejo y visualizacin de Horas, minutos y segundos, AM / PM.

-Precisin no superior a +/- 1 minuto por mes

-Tratamiento de variables de reloj atendiendo la peticin de interrupcin del TMR1.

-Interrupcin cada 0,5 segundos, la interrupcin se atender cada dos veces.

-Capacidad de deteccin de mltiples alarmas o eventos (con un mximo de 16).

-Auto correccin de error.

En la siguiente pgina se presenta el diagrama de flujo del sistema RTC, el dispensador automtico basa gran parte de su operacin en ste reloj, por lo que como se ver ms adelante, dentro de la rutina de interrupcin que ste produce, no solo se atiende la operacin del reloj, sino tambin otros mdulos del sistema.

PETICIN DE INTERRUPCION POR DESBORDAMIENTO DEL TMR1

INICIALIZAR TMR1 TMR1 = 3036

HAN PASADO DOS PETICIONES DE

NO

INTERRUPCION?

RETORNE

SISEG=59?

SI

MIN=59?

SI

HORA=1 2?

SI

HORA =1 MIN =0 SEG =0

NOINCREMETE SEG.

NOINCREMENTE MIN.

NOAM? INCREMENTE HORA SET PM

SET AM

RETORNE

Figura 33. Diagrama de flujo del RTC. A continuacin se presenta el software del reloj en tiempo real (RTC), desarrollado en Lenguaje Ensamblador para microcontroladores MicrochipR, con el Sistema de desarrollo MPLAB IDER versin 6.1, software de libre distribucin.

;********************************************************************************* ;*TRATAMIENTO DE RUTINA DE INTERRUPCION PARA EL RELOJ* ;********************************************************************************* ORG PUSH 4 ;salvar registros modificables en la interrupcin MOVWF TEMP1 SWAPF STATUS,W MOVWF TEMP2 BTFSS GOTO PIR1,TMR1IF POP ;reiniciar TMR1 don 3036 para que cuente ;62500.

MOVLW HIGH D'3036' MOVWF TMR1H MOVLW LOW D'3036' MOVWF TMR1L BTFSC GOTO BSF GOTO SIGA MOVF BTFSC GOTO INCF GOTO RESET_0 CLRF MOVF BTFSC GOTO INCF GOTO RESET_1 CLRF MOVF BTFSC GOTO INCF GOTO SEGUN_H MINU_L,W STATUS,Z RESET_2 MINU_L,F POP SEGUN_L SEGUN_H,W STATUS,Z RESET_1 SEGUN_H,F POP PAR,0 SIGA PAR,0 POP SEGUN_L,W STATUS,Z RESET_0 SEGUN_L,F POP

;Han pasado dos peticiones de interrupcin? ;Si, atienda la interrupcin. ;No, levante flag de indicacin ;salga y no atienda la interrupcin ;Segn=59?

XORLW D'9'

;No, incrementelo

XORLW D'5'

;Minutos = 59?

XORLW D'9' ;si, reseteelo ;no, incrementelo

RESET_2 CLRF MOVF BTFSC GOTO INCF GOTO RESET_3 CLRF MOVF BTFSC GOTO MOVF BTFSC GOTO INCF GOTO DOCE MOVF BTFSC GOTO INCF GOTO RESET_4 CLRF HORA_L MOVLW D'1' MOVWF HORA_H GOTO SET_AM_PM MOVLW D'1' MOVWF HORA_L CLRF BTFSC GOTO BSF GOTO HORA_H AM_PM,0 CAMBIO_PM AM_PM,0 POP ;AM? ;No, cambie a AM ;Si, cambie a PM POP HORA_L,W STATUS,Z SET_AM_PM HORA_L POP XORLW D'2' MINU_H HORA_H,W STATUS,Z DOCE HORA_L,W STATUS,Z RESET_4 HORA_L,F POP ;No, incrementelo ;Horas=12? MINU_L MINU_H,W STATUS,Z RESET_3 MINU_H POP

XORLW D'5'

XORLW D'1'

XORLW D'9'

CAMBIO_PM BCF POP CALL AM_PM,0 RELOJ ;llame subrutina de visualizacin

SWAPF TEMP2,W MOVWF STATUS SWAPF TEMP1,F SWAPF TEMP1,W BCF RETFIE PIR1,TMR1IF

;*****************************************************************

9.3 DISEO DE LA INTERFAZ DE USUARIO Y DE CONFIGURACION

La interfaz de usuario es uno de las partes ms importantes del dispensador automtico. Por medio de ella el usuario puede variar los parmetros de

alimentacin como lo son el nmero de animales en el estanque, su peso promedio y la marca de alimento que desea usar, as como ajuste del reloj y las alarmas de temperatura. Esta interfaz debe tener las siguientes caractersticas:

-Facilidad de manejo por parte del usuario.

-No debe contener muchos botones, ya que esto suele confundir al usuario.

-Sus opciones deben estar contenidas en un men que facilite su manipulacin.

-Debe permitir la visualizacin de datos importantes para el usuario.

-Las operaciones de edicin de datos no deben ser complicadas.

9.3.1. SELECCIN DE DISPOSITIVOS

Pantalla de cristal liquido LCD

La pantalla de cristal lquido ( CD) es un perifrico de salida visualizador muy L potente, flexible, eficaz y econmico, siendo los microcontroladores los En

dispositivos ms adecuados para optimizar sus prestaciones y control.

realidad, el mdulo LCD tiene un microcontrolador interno especfico para regular su funcionamiento. Las pantallas LCD ms comunes presentan un nmero variable de caracteres formados por una matriz de 7 x 5 pxeles de una o varias lneas. Estas son las LCD gobernadas internamente por el microcontrolador HitachiR modelo 44780, que tiene la posibilidad de manejar pantallas que van desde las 2 lneas x 12 caracteres hasta las de 2 lneas x 40 caracteres. Para el diseo de la interfaz de usuario se seleccion la pantalla LCD de 2 lineas x 16 caracteres, a continuacin se describen sus caractersticas.

Figura 34. LCD de 2 x 16 y sus pines.

Como se puede ver en la figura 34, la pantalla LCD tiene 14 pines, que son: Pin 1: Gnd

Pin 2: Vdd o tensin de alimentacin de +5V.

Pin 3: Vc o tensin de contraste.

Pin 4: RS, es el pin de seleccin de registro de control o de datos, es decir, si la informacin que se escribe o lee del LCD es un dato o un comando.

Pin 5: R / W o bit de seleccin de operacin de Lectura o Escritura.

Pin 6: E o bit de activacin del LCD.

Pines 7 a 14: D0 a D7 es el Bus paralelo por donde se enva o recibe informacin del LDC.

El control del LCD se realiza mediante los pines PORTD del PIC 16F877 que corresponden a los pines R/S, R/W y E del LCD respectivamente. El Puerto B del PIC es conectado a las lneas de datos del LCD. Teclado matricial

Debido a que se desea que la interfaz de usuario no contenga muchas teclas, se seleccion un teclado de tipo Joystic con un total de 6 teclas dispuestas en forma matricial para reducir el nmero de lneas requeridas por el PIC para gestionarlo. En la figura 35 se presenta la disposicin fsica del teclado y el circuito elctrico.

Figura 35. Teclado de interfaz Oscilador LM 555

El diseo de la interfaz de usuario contempla la generacin de alarmas audibles, adems, la indicacin de la operacin de las teclas con un beep. Es posible

implementar sta parte de la interfaz en el PIC 16F877 por medio de software, pero esto implicara mantener ocupado al microcontrolador innecesariamente con pausas que determinaran la frecuencia de la seal audible. Como alternativa

para evitar esto, se seleccion el LM 555, configurado en modo multivibrador, que activado por una de las salidas del PIC16F877, genera una frecuencia audible determinada por dos componentes externos, que puede excitar directamente a un pequeo buzzer.

El LM 555 es el circuito integrado de temporizacin ms usado.

Este puede

operar en dos modos: Monoestable (un estado estable) o astable (sin estados estables). En modo monoestable produce retardos de tiempo muy precisos. En modo astable produce seales rectangulares con ciclos de trabajo variables. Caractersticas tcnicas

-Temporizacin desde microsegundos hasta horas.

-Operacin en modo astable y monoestable.

Figura 36. Circuito integrado LM555

-Ciclo de trabajo ajustable.

-Su salida puede manejar o absorber 200 mA.

-Salida y fuente de alimentacin compatible con niveles TTL.

-Mejor estabilidad respecto a la temperatura, menor que 0,005% por C.

-Amplio rango de alimentacin, de 3 a 18 V. Aplicaciones: Temporizacin de precisin, generacin de tonos, generacin de retardos de tiempo, modulacin de ancho de pulso. Multivibrador astable

En esta forma de operacin, la salida del LM 555 es una seal rectangular, cuya frecuencia es fijada por los elementos externos R1, R2 y C, como se muestra en la figura 37.

Figura 37. Multivibrador astable

La frecuencia de salida est dada por:

F=

1,44 (R1 + 2R 2 ) C

(22)

Para la frecuencia audible del beep, se seleccion un valor de 5 KHz, frecuencia de audio muy conveniente ya que genera un sonido agudo que puede ser odo a varios metros, adems no es un sonido molesto. Por simplicidad, se seleccion R1 = R2 = 1 K. Con estos valores, despejando de la ecuacin (22) el valor de C:

C=

1,44 1,44 = = 0,096F 3 (R1 + 2R 2 ) F ( 3 10 ) (5 10 3 Hz )

Que se aproxima bastante al valor comercial de 0,1 F.

9.3.2. DISEO DE LOS PARAMETROS DE OPERACIN DE LA INTERFAZ DE USUARIO

La interfaz de usuario ocupa una gran parte del software del dispensador automtico, de hecho, es la ms grande. Los esfuerzos realizados para

disearla se deben a que es necesario brindarle al usuario una forma fcil e intuitiva de interactuar con los parmetros del dispensador, ya que el operario no entendera una interfaz llena de botones y luces indicadoras que si bien facilitaran el trabajo de diseo, confundira al usuario, quien es, finalmente, el que va a verse perjudicado con un equipo difcil de operar.

A continuacin se exponen las condiciones de operacin de la interfaz, en las cuales se bas el software. 1. La pantalla LCD visualizar en condiciones normales (cuando no se est

realizando suministro ni se est dentro del men), la hora actual en el formato de 12 horas (HH:MM: SS AM / PM) en la primera lnea y en la segunda lnea mostrar la temperatura actual del agua y seguida de sta, la cantidad alimento que queda en la tolva en Kilogramos, as: aproximada de

2. En esta visualizacin, la nica tecla que funciona es men, presionndola, se despliega en la pantalla el men de usuario, y se habilitan las teclas de navegacin, es decir, up y down y la tecla de seleccin, enter, as:

3. Las opciones del men son: Ajustar Biomasa, Ajustar reloj, Alarmas de Temperatura, marca alimento y salir del men, la navegacin se realiza con las teclas up y down y la seleccin de la opcin se realiza con la tecla enter.

4. Opcin Ajustar Biomasa: Dentro de esta opcin, el usuario puede modificar los parmetros del nmero de peces en el estanque y el peso promedio de los peces. Al seleccionar esta opcin, aparece el cursor parpadeando sobre la primera posicin del nmero de peces, se navega entre los dgitos con left y right, al alcanzar el ltimo dgito del nmero de peces, se pasa al primer dgito del peso promedio, la edicin de la posicin actual se realiza con las teclas up y down, al presionar enter se vuelve al men principal. La visualizacin dentro de sta opcin es:

5. Opcin Ajustar Reloj : esta opcin permite ajustar la hora. La edicin se realiza en forma anloga a la opcin anterior. Al presionar enter, los segundos se reinician automticamente y se vuelve la men principal. La visualizacin es:

6. Opcin Alarmas de temperatura: Esta opcin permite ajustar dos alarmas de temperatura, una mnima y una mxima, la temperatura mnima puede ser

ajustada en el rango de 0 C a 14 C y la temperatura mxima en el rango de 16 C a 29 C. El sistema emitir una alarma audible si la temperatura entra en los valores fijados por el usuario. Al presionar enter, se vuelve al men principal. La visualizacin es:

7. Opcin marca alimento .

Permite seleccionar la marca de alimento El

deseado por el usuario. Se dispone de dos marcas: ItalcolR y Solla R.

sistema automticamente se adapta al plan nutricional de la marca seleccionada. visualizacin es: La eleccin se realiza con las teclas up y down. La

8. Opcin Salir del men, al pulsar enter el sistema vuelve a la visualizacin normal (hora, temperatura y peso del alimento). 9. En cualquier caso, si se est dentro del men y no se pulsa una tecla en un lapso de 10 segundos, el sistema vuelve a la visualizacin normal. 10. Si se est llevando a cabo el proceso de alimentacin, la pantalla mostrar el siguiente mensaje:

11. Si la cantidad de alimento que hay en la tolva no es suficiente para la racin instantnea, en la pantalla se visualizar el siguiente mensaje:

Para salir de este mensaje se pulsa enter.

12. Si se produce una alarma de temperatura, adems del aviso pantalla m