Dispositivo Alimentador De Peces.docx

UNIVERSIDAD SANTIAGO DE CALI

TALLER DE PRODUCCIÓN: FABRICACIÓN DE DISPOSITIVO DISPENSADOR DE ALIMENTO PARA PECES DOMÉSTICOS

ALUMNOS: GUSTAVO ANDRÉS GIL TABORDA LINA MARCELA ARCE LUISA MARCELA JIMÉNEZ MEDINA STEPHANY JOHANA MENESES RUIZ

PROFESOR RAUL ALBERTO GARICA DELGADO

UNIVERSIDAD SANTIAGO DE CALI FACULTAD DE CIENCIAS ECONOMICAS Y EMPRESARIALES CALI 2019

Fabricación de dispositivo dispensador de alimento para peces domésticos 1. Generación de la idea Nuestra idea surgió buscando la solución a un problema, una tarea diaria de quienes tienen peces ornamentales como mascota es su alimentación en las horas y la cantidad de alimento específico a suministrar, el incumplimiento de esta tarea por parte de la persona sea por cuestiones de tiempo, calamidades domésticas, viajes inesperados entre otras; conlleva a una afectación de salud e incluso la muerte de estos peces. Objetivos:  Objetivo general Diseñar un dispositivo dispensador automático controlado por un arduino, con funciones programables, que permita almacenar y suministrar el alimento granulado para una cantidad de peces determinada.  Objetivos específicos: 

Identificar la cantidad y tiempo de alimentación según el número de peces



Construir un dispositivo con las característica y servicios necesarios para suplir la necesidad de alimentar los peces domésticos



Estudiar el ambiente al que estará expuesto el dispositivo dispensador



Desarrollar un sistema que permita controlar las funciones del dispositivo

Marco teórico: Los conceptos que se deben manejar tanto para la fabricación como para el uso del dispensador automático de comida para peces se describen a lo largo de las siguientes subsecciones:  ¿Qué es una pecera ornamental?: Una pecera comunitaria u ornamental es el espacio donde se juntan dos o más especies diferentes tales como las bailarinas, goldfish, bettas, gupys, gurami, cebras, danios, barbos, falso escalar, discos, espadas, monjitas, come algas chino, platys, botias, labeos, ciclidos africanos y entre otros. Por lo general, estos se mantienen con las condiciones necesarias, para que puedan vivir con tranquilidad y sin que peligre su vida. Las variedades de especies de peces nombradas anteriormente viven en un pH cercano a 7,0; algunos como los ciclidos africanos viven en un pH más alto que van desde 7,5 hasta 8,5 y los neones, escalares, falso disco, rojitos, lápiz, hemíodos, ajedrez, ramirezi, corazón sangrante, borrachito, gancho rojo, monjitas, colisas y coridoras pueden vivir en un pH de 5,8 a 7,0[ CITATION Jud12 \l 9226 ]  ¿Qué tipos de alimentos existen?: Existen diversos tipos de alimentos en el mercado como lo son: el alimento vivo, el alimento seco, el alimento deshidratado, las papillas, el alimento fresco y el alimento congelado. El más usado es el alimento seco que se encuentra en distintas presentaciones como lo son las escamas, el granulado y las tabletas. La descomposición del alimento depende de la marca y la calidad del mismo, el proceso de descomposición, o el hecho de que el alimento pase a ser dañino para los peces, dependerá de los insumos con los que se realicen estos alimentos, un alimento económico, tiene una mayor

vida útil, debido a que sus componentes en la mayoría pueden ser sintéticos, por contraparte un alimento de mayor precio, esta echo de ingredientes biológicos, que son susceptibles a hongos o bacterias.  ¿Cómo se deben alimentar los peces ornamentales?: La cantidad y la frecuencia del alimento varían dependiendo de las características de cada pez ornamental, deben comer 1 o 2 veces al día y un pez de gran tamaño debe alimentarse hasta 3 veces al día. (Estévez, 2005). Se debe buscar el tipo de alimento que contenga los nutrientes necesarios para los tipos de peces ornamentales más comunes como los son los granulados y en hojuelas. 2. Selección del producto Se plantea como solución un dispositivo dispensador de alimentos automatizado que cumpla con la función de alimentar a los peces en la hora y cantidad de alimento indicada por el usuario. FILTRO TECNICO: Inteligente, bajo consumo de energía, ahorro de energía. El tiempo de alimentación de acuerdo con la necesidad de establecer, el programa puede alimentar hasta 4 veces al día. Alimentación cuantitativa automática de todos los tiempos, y puede controlarse ajustando el puerto de alimentación. Práctico y durable. Especificación: Material: ABS Color: negro Tamaño: 16.5x6.5x5cm (H * Ancho inferior * Ancho superior) Capacidad: 0.175L Potencia: 100µA Batería: 2 baterías AA (no incluidas) Paquete incluido: 1x Alimentador de pescado. - Instalación en la pared lateral del acuario. - Se puede instalar en acuarios con tapa o sin ella.

Para la realización de este dispensador se utilizarán los siguientes dispositivos: -Arduino Uno R3: El Arduino es una plataforma computacional física open-source basada en una simple tarjeta de I/O y un entorno de desarrollo que implementa el lenguaje Processing/Wiring. El Arduino Uno R3 puede ser utilizado para desarrollar objetos interactivos o puede ser conectado a software de tu computadora (por ejemplo, Flash, Processing, MaxMSP). El IDE open-source puede ser descargado gratuitamente (actualmente para Mac OS X, Windows y Linux). Esta plataforma requiere la carpeta de drivers Arduino 1.0 para poder instalarlo de forma apropiada en algunos computadores. La primera vez que se el Arduino en una nueva computadora se deberá tener el Arduino 1.0 instalado en la máquina. Características: 

Microcontrolador ATmega328.



Voltaje de entrada 7-12V.



14 pines digitales de I/O (6 salidas PWM).



6 entradas análogas.



32k de memoria Flash.



Reloj de 16MHz de velocidad.

Figura 11. Arduino Uno R3

-Servomotor: Un servomotor (o servo) es un tipo especial de motor con características especiales de control de posición. Al hablar de un servomotor se hace referencia a un sistema compuesto por componentes electromecánicos y electrónicos.

Figura 12. Servomotor Cosas a tener en cuenta con este dispositivo. Lo primero, el ángulo de giro, en este caso permite hacer un barrido entre -90º y 90º. Lo que viene a ser un ángulo de giro de 180º. El motor en el interior de un servomotor es un motor DC común y corriente. El eje del motor se acopla a una caja de engranajes similar a una transmisión. Esto se hace para potenciar el torque del motor y permitir mantener una posición fija cuando se requiera. De forma similar a un automóvil, a menor mayor velocidad, menor torque. El circuito electrónico es el encargado de manejar el movimiento y la posición del motor.

Para este dispositivo se utilizó un servomotor de rango de giro limitado: son el tipo más común de servomotor. Permiten una rotación de 180 grados, por lo cual son incapaces de completar una vuelta completa.

 ¿Qué tipos de mecanismos de dosificación hay?: Los dosificadores son dispositivos utilizados para regular el despacho de un producto en las diferentes etapas de un proceso. Están compuestos por servomotores, motores eléctricos, electroimanes, cilindros neumáticos y/o reguladores electrónicos. Existen diversas clases de dosificadores que se clasifican de acuerdo al modo de servicio y a la naturaleza de la sustancia a manipular. Y dentro de la categoría de dosificadores volumétricos de sólidos secos, existen al menos tres tipos de mecanismo de dosificación: 1.

Dosificadores de Tornillo:

Las figuras 1 y 2 representan esquemas sencillos de un dosificador, donde el elemento principal es un tornillo sin fin situado en la parte inferior de la tolva de alimentación y que libera un volumen determinado de producto en cada vuelta.

Figura 1. Mecanismo de Tornillo sin fin (a) (ALNICOLSA, 2014)

Figura 2. Mecanismo de Tornillo sin fin (b) (Torres, 2012)

El requerimiento en la dosificación de la sustancia es directamente proporcional a la velocidad del motor. A su vez la velocidad del motor es controlada mediante un sistema de reducción de velocidad, con engranes o bandas, o mediante un variador de velocidad (Torres, 2012) Este mecanismo puede estar en funcionamiento en el tiempo de manera continua o intermitente. Este es el más utilizado por su implementación simple y porque se adapta a la naturaleza de casi cualquier producto, pero no es el más preciso en la dosificación. 2. Dosificadores de compuerta Rotativa: Las figuras 3 y 4 representan esquemas sencillos de un dosificador, donde el elemento principal es la compuerta rotativa. La compuerta rotativa es de construcción simple y robusta, pero de menos precisión que el mecanismo de tornillo sin fin.

Figura 3. Mecanismo de Compuerta Rotativa(a) (Consuegra M. & González D., 2011

Figura 4. Mecanismo de Compuerta Rotativa (b) (Torres, 2012) Con el movimiento de la compuerta se puede controlar el despacho del producto. Del mismo modo, la compuerta es accionada con un motor cuya velocidad debe ser controlada externamente. (Torres, 2012) Posee características funcionales similares al mecanismo de tornillo sin fin. La precisión en la dosificación depende del tamaño de las poleas de las hélices de la compuerta. Su diseño mecánico es más simple y se reduce el contacto directo con el alimento. 3. Dosificadores de Banda o Tapiz Rodante: Las figuras 5 y 6 representan los esquemas de un dosificador de banda o tapiz rodante. El principio de funcionamiento está determinado por dos parámetros: la velocidad de la banda y el mecanismo de salida de la tolva.

Figura 5. Mecanismo de Banda Rodante (a) (Ministerio del Medio Ambiente, 2000)

Figura 6. Mecanismo de Banda Rodante (b) (Torres, 2012)

Parámetro 1: Variación de la velocidad. Se realiza mediante el control de velocidad en un motor. Esto es, mediante un sistema de engranes o con un variador de velocidad electrónico. Parámetro 2: Salida de la tolva. Modificando la cantidad de producto que pasa por la banda se puede controlar la dosificación del producto. Esto es mediante la regulación de la compuerta a la salida de la tolva (Torres, 2012). Este tipo de dosificador puede presentar inconvenientes con sólidos demasiado grandes ya que puede generar problemas de estancamiento. FILTRO DE MERCADO: MERCADO CLIENTE DEL PRODUCTO SEGMENTACIÓN DE MERCADO PROPUESTA DE VALOR Los clientes para el dispensador de alimento para Del Negocio: peces domésticos tendrán una edad promedio de 1. Especialista en manutención y 25 a RELACIONES 40 años, con unos mensuales mantenimiento de peces. CONingresos CLIENTES CANALES 1. Constante comunicación y consulta con 1. Dar a conocer el producto nuestros clientes para que nos den a conocer su ofrecido por medio de redes

ANÁLISIS DE LA COMPETENCIA (BENCHMARKING) La forma y funcionamiento del dosificador de alimento es, por lo general, similar en muchos diseños que existen en el mercado, se utilizan un tornillo sinfín que al programarse su giro en un tiempo determinado, dosifica una cantidad específica de alimento a la pecera, la misma función se puede observar en dosificadores que utilizan un disco giratorio que se coloca sobre la pecera y funciona de manera similar al tornillo sinfín.

FILTRO FINANCIERO: De acuerdo al análisis de los costos de fabricación y de los precios que maneja la competencia del producto , se establece que su precio de venta será de $ 75.000 , al realizar los respectivos cálculos del margen bruto de utilidad se concluye que si es viable la fabricación y venta del dispensador en el mercado. Análisis de precio de la competencia:

MARGEN DE UTILIDAD BRUTA = Precio de venta – Costos totales del producto Precio de venta MARGEN DE UTILIDAD BRUTA = $ 75.000 – $50.000 x 100 = 33.3 % $ 75.000 El margen de utilidad bruta es del 33.3 % por lo que se establece que es rentable su fabricación. Diseño preliminar

El diseño de este dispositivo es un dispensador que cuenta con un recipiente de almacenamiento que contendrá el alimento de tipo granola para los peces; el dispositivo procederá a depositar el alimento dentro del acuario según instrucciones en la cantidad y tiempo determinado por el usuario, el dispositivo será hecho con un material resistente a todo tipo de ambientes húmedos. COSTO: ANALISIS ECÓNOMICO Los costos de fabricación del prototipo oscilan cerca de $ 50.000 dado que el material a utilizar en el envase es plástico y la base es elaborada en material recliclable. COSTOS DE ENSAMBLE El ensamble de la máquina es realizada por los mismos integrantes del grupo, y nos tarda un tiempo aproximado de 3 horas/hombre, por lo cual se podría hacer un costo aproximado de 12 horas/hombre. CALIDAD: Debido a que se trabajará con alimentos, las normas de sanidad exigen utilizar materiales que no afecten el ambiente con el alimento tratado, para este caso escoge el plástico, el cual no reacciona con el alimento de los peces. Para la caja de control se escoge este mismo material ya que solo se encuentra sometida a esfuerzos estáticos los cuales son muy pequeños. RENDIMIENTO: Se puede mejorar notablemente su funcionamiento simplemente utilizando como tipo de comida que viene en forma de gránulos. El usar otro tipo de comida puede afectar sobre su rendimiento porque la humedad podría dañar el alimento e impedir su paso por el dispensador. 3. CONSTRUCCIÓN DEL PROTOTIPO

La metodología propuesta para el desarrollo de este dispositivo se basa en reunir materiales apropiados para el funcionamiento del dispositivo. Se realizará un diseño propio anexando características de los tipos de dispensadores que hay en el mercado, una de ellas es la de poder regular la cantidad de comida a dispensar cada 12 o 24 horas, en un lapso de tiempo de 50 a 100 milisegundos aproximadamente para suministrar 2,5 gramos de alimento al día para 10 peces; por lo cual el dispositivo almacenara maso menos 17.5 gramos de comida a la semana.

Vista semilateral del dispositivo

Vista frontal del dispositivo

Vista cenital del dispositivo 4. PRUEBAS (encuesta)

La Muestra para la realización de las encuestas fue de 50 encuestados la cual fue tomada de manera aleatoria, donde arrojo la siguiente información. 1. ¿Tiene peces en casa?

2. Si su respuesta es negativa, le gustaría tener peces en casa?

3. Sabe usted cuanto es la cantidad de alimento que deben consumir los peces?

4. Porque razón no aceptaría tener peces en su casa?

5. Sabe usted qué tipo de alimento seco se le suministra a los peces?

6. ¿Sabe con qué frecuencia y que cantidad de alimento se le debe suministrar a los peces?

7. ¿Compraría un dispensador automático que suministre la cantidad de alimento y con la frecuencia que requiere para alimentar los peces?

8. ¿Cuánto estaría dispuesto a pagar por el dispensador automático?

9. Considera usted que el dispensador facilita la alimentación de los peces?

Análisis: Con respecto a las gráficas se puede observar que la población encuesta un 74 % no tiene peces en su hogar, pero el 68% le gustaría tenerlos, este porcentaje significativo en el que se identifica que la mayoría de no tienen peces pero que si están interesados en tenerlos, es debido a que no saben cómo es el mantenimiento y administración de esta especie de animales y que es complicado su mantenimiento la cual indica el 71,1% de la población. Adicionalmente no saben qué tipo de alimento y como se debe suministrar en la alimentación. El resultado obtenido en la aceptación del producto establece que el 74% de la población se encuentra interesado en el dispositivo y les parece interesante ya que facilita la alimentación de los peces. Con estos resultados obtenidos anteriormente se puede analizar que el dispositivo tiene una gran aceptación ya que permitirá el fácil mantenimiento y suministro de alimentos para los peces, lo cual incentivará a que la población acceda fácilmente a la compra de peces y por consiguiente del dispositivo para facilitar la manutención y administración de estos. FUNCIONAMIENTO: ¿Cómo funciona el dispositivo? Este alimentador automático para peces es muy sencillo de usar, es adecuado para suministrar hojuelas y pellets simplemente se colocan 2 las baterías (AA), se recarga el alimento, ajusta la

porción de alimento que se desea almacenar y finalmente se procese a presionar el botón de configurar el tiempo a depositar el alimento que es cada 12 o 24 horas. ¿Cómo se programa el temporizador? El programa simple. Opté por descargar e instalar la librería Time/TimeAlarm que dispone de una serie de funciones básicas y elementales. El programa lo que hace es establecer una fecha/hora (setTime, las 0:0:0 del 15/Mar/19) y a continuación 4 ejecuciones de la función servirComida, la primera a los 3 segundos de iniciarse el sistema y otras tres a las 6, 12 y 18 horas del inicio (nota: tener en cuenta que no son las 18:00 horarias sino las 18 horas transcurridas desde que conecta el Arduino). La función servirComida gira 3 veces el servo con intervalos de 1000+2000 milisegundos entre giros y deja el bote en una posición inclinada para que evacue el agua de la tapa (caso de lluvia) y asegure el cierre con la tapadera.

Lenguaje de programación para configurar el dispositivo #include <Servo.h> #include <Time.h> #include <TimeAlarms.h> Servo motorServo; int ang = 0; int anguloInicio = 360; // angulo de inicio int anguloFin = 1; // hasta un maximo de 180 int numeroDeTazones = 3; //cuantos giros d el cubilete void setup() { setTime(0,0,0,9,20,11); motorServo.attach(9); pinMode(13, OUTPUT); Alarm.alarmRepeat(6,0,0, servirComida); Alarm.alarmRepeat(12,0,0, servirComida); Alarm.alarmRepeat(18,0,0, servirComida); Alarm.timerOnce(3, servirComida); }

5. DISEÑO DEFINITIVO DEL PRODUCTO Algoritmo general del funcionamiento firmware se muestra en el diagrama de flujo de la figura 10, donde se da cumplimiento a los requerimientos de diseño y se ejecutan de manera concurrente. INICIO

CARGA MANUAL DEL ALIMENTO

INICIALIZACION DEL FIRMWARE

INGRESO DE TIEMPO DE APERTURA DE LA ESCOTILLA

INGRESO DE TIEMPO A DEPOSITAR EL ALIMENTO ENVIO DE INSTRUCCIONES AL SERVOMOTOR ACTIVACION POR SEÑAL DEL SERVOMOTOR MOTOR SALIDA DE ALIMENTO POR LA ESCOTILLA

FIN DEL PROCESO

Diagrama General de Flujo Las tareas dan cumplimiento a los requerimientos de la siguiente manera: como primera parte se carga el alimento de tipo granulado en el dispensador, posteriormente se procede a configurar firmware por medio de parámetros de tiempo en milisegundos para controlar la apertura de la escotilla y así poder medir la cantidad de alimento a depositar a lapsos de tiempo de 12 o 24 horas en la que se enviaran la instrucciones que controlan la activación por medio de señal al

servomotor y de esta manera habilitara la salida del alimento del recipiente sobre el interior de la pecera.

CONCLUSIONES Con la realización de este proyecto se concluyó:  El dispositivo dispensador puede almacenar aproximadamente 17,5 gr de comida a la semana y se puede programar de acuerdo a la cantidad de peces que halla en la pecera.

 La utilización del arduino fue la mejor opción para programar el dispensador, puesto que fue fácil de programar y se pudo adaptar a otro elemento electrónico como el servomotor que se utilizó para adaptarle una escotilla de cartón grueso para que cuando el arduino le enviara la señal esta se abriera 90 grados y a cierto tiempo; lo que hizo que se cumpliera con uno de los objetivos de este proyecto el cual era que dispensara alimento granulado para peces.  Utilizando la programación del prototipo y modificando la parte externa y según requerimientos se puede crear un dispensador diferente que sirva para dispensar alimento de otro tipo de animal.  La gravedad era uno de los grandes aliados a la hora de realizar este prototipo para que el alimento se dispensara con su propio peso.  El prototipo creado fue totalmente automático ya que solo requería estar conectado a la energía para que el arduino se iniciara y empezara a enviar la señal al servo motor para dispensar alimento en el caso del problema por el cual este dispositivo fue creado cada 12 o 24 horas según el tipo y el tamaño del pez.

BIBLIOGRAFIA AM-MASCOTAS. (2014c). Comedero antireflujo grande. Retrieved September 9, 2014, from http://www.ammascotas.com/productos-para-perros/comederosperros/comederoantireflujo-grande-detail

APINGER. (2014). CELDAS DE CARGA - AUTOMATIZACION Y PESAJE INDUSTRIAL GERARDO CAÑAVERAL S.A.S. Retrieved September 11, 2014, from http://www.gerardocanaveral.com/productos/celdas-de-ca ATmel. (2012). ATmega 6444/V. Retrieved from http://www.atmel.com/devices/atmega644.aspx Botero 2012. No todos los peces pueden convivir en un mismo acuario. Retrieved 12 de octubre de 2012 from http://www.eltiempo.com/archivo/documento/CMS-12301619 Castillo, C. (2014). ENVASES PLÁSTICOS Y ALIMENTOS. Retrieved May 13, 2014, from http://www.alimentosysalud.cl/index.php? option=com_content&view=article&id=177:e nvases-plasticos-yalimentos&catid=2&Itemid=68 CIRCUITOS ELECTRONICOS. (2014). Sensor de infrarrojos. Retrieved October 15, 2014, from http://www.circuitoselectronicos.org/2010/05/sensor-de-infrarrojos-emisoryreceptor.html CJC Electric. (2015). Motor eléctrico DC 12V de alta velocidad - CJC RC 380. Retrieved May 22, 2015, from http://cjcelectric.spanish.globalmarket.com/products/details/cjc-rc380- motor-12v-high-speed-dc-electric-motor-1026802.html Sarmiento, M., & Vargas, I. (2014). Comedero Automatizado para Pollos de Engorde. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA. Sigma Electrónica Ltda. (2012). TARJETA M95, Sigma Electrónica. Retrieved April 16, 2015, from http://www.sigmaelectronica.net/tarjeta-p-1668.html Trebol-A #11/ 11 de September/2015 https://www.trebol-a.com/2011/10/31/alimentador-de-peces-arduino/