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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
DISEÑO DE UN SISTEMA DE MONITOREO INALÁMBRICO DE PARÁMETROS
ELÉCTRICOS EN CARGAS RESIDENCIALES
PROYECTO DE TITULACIÓN
Previa a la obtención del Título de:
INGENIERO EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
AUTOR (ES):
-MIGUEL LEONARDO BARERA GALLEGOS
-HENRY STEVEN PINARGOTE ARTEAGA
TUTOR:
ING. EDUARDO FLORES MORÁN MSc.
GUAYAQUIL – ECUADOR
2018
REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA
FICHA DE REGISTRO DE TESIS/TRABAJO DE GRADUACIÓN
TÍTULO Y SUBTÍTULO: DISEÑO DE UN SISTEMA DE MONITOREO INALÁMBRICO DE PARÁMETROS ELÉCTRICOS EN CARGAS RESIDENCIALES
AUTOR(ES) (apellidos/nombres):
BARRERA GALLEGOS MIGUEL LEONARDO PINARGOTE ARTEAGA HENRY STEVEN
REVISOR/TUTOR (apellidos/nombres):
ING. FLORES MORAN EDUARDO MSC. LIC. ZURITA ROBERTO MSC.
INSTITUCIÓN: UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
UNIDAD/FACULTAD: FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
MAESTRÍA/ESPECIALIDAD:
INGENIERO EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
GRADO OBTENIDO: INGENIERO EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
FECHA DE PUBLICACIÓN:
No. DE PÁGINAS: 85
ÁREAS TEMÁTICAS: ELECTRÓNICA - PROGRAMACIÓN
PALABRAS CLAVES /KEYWORDS:
MONITOREO, PLANILLA ELÉCTRICA, BASE DE DATOS, ARDUINO, RASPBERRY
RESUMEN/ABSTRACT (150-250 palabras): El proyecto presenta el diseño e implementación de un prototipo de medidor de parámetros eléctricos
basado en Arduino, Raspberry Pi y que mediante una aplicación instalada en el celular Android los
usuarios podrán obtener información de los Kilovatios-Horas consumidos en tiempo real y el valor que
deben cancelar hasta el momento de la consulta, además podrá ver sus planillas de meses anteriores ya
que estarán almacenados en una base de datos MySQL. Esto ahorrará tiempo y dinero porque evitará
que los usuarios esperen a que lleguen sus planillas de pago, adicionalmente tendrán control sobre sus
consumos.
ADJUNTO PDF: SI X NO
CONTACTO CON AUTOR/ES:
Teléfono: 0988488273 0994557606
E-mail: [email protected] [email protected]
CONTACTO CON LA INSTITUCIÓN:
Nombre: Secretaría de la Carrera CINT
Teléfono: 042307729
E-mail: [email protected]
II
CARTA DE APROBACIÓN DEL TUTOR
En mi calidad de Tutor del trabajo de titulación, “DISEÑO DE SISTEMA DE
MONITOREO INALÁMBRICO DE PARÁMETROS ELÉCTRICOS EN CARGAS
RESIDENCIALES” elaborado por los Sres. Miguel Leonardo Barrera Gallegos y
Henry Steven Pinargote Arteaga, alumnos no titulados de la Carrera de Ingeniería en
Networking y Telecomunicaciones de la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de
la Universidad de Guayaquil, previo a la obtención del Título de Ingeniero en Networking
y Telecomunicaciones, me permito declarar que luego de haber orientado, estudiado y
revisado, la Apruebo en todas sus partes.
Atentamente
Ing. Eduardo Flores Morán MSc.
TUTOR
III
DEDICATORIA
Esta tesis se la dedico a mi Dios quien
siempre ha guiado mi camino.
A mis padres que los llevo en mis
recuerdos, su amor y comprensión infinitos.
A mis hermanos cuyos consejos están
presentes en todo momento
A mi querida Esposa y mis dos amiguitos
Alan y Alexandra que día a día le dan
sentido a mi vida.
A todos, muchas gracias.
Leonardo Barrera
IV
TRIBUNAL PROYECTO DE TITULACIÓN
Ing. Eduardo Santos Baquerizo, MSc. DECANO DE LA FACULTAD
CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
Ing. Eduardo Flores Morán MSc. PROFESOR DIRECTOR DEL PROYECTO
DE TITULACIÓN
Ing. Harry Luna Aveiga, MSc DIRECTOR DE LA CARRERA DE
INGENIERIA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
Lic. Roberto Zurita MSc. PROFESOR TUTOR REVISOR
DEL PROYECTO DE TITULACIÓN
Ab. Juan Chávez Atocha, Esp. SECRETARIO TITULAR
V
DECLARACIÓN EXPRESA
“La responsabilidad del contenido de este Proyecto de Titulación, me corresponden exclusivamente; y el patrimonio intelectual de la misma a la UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL”
LEONARDO BARRERA GALLEGOS
C.I. 0915329072
HENRY PINARGOTE ARTEAGA
C.I. 0950332213
VI
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
DISEÑO DE SISTEMA DE MONITOREO INALÁMBRICO DE PARÁMETROS
ELÉCTRICOS EN CARGAS RESIDENCIALES
Proyecto de Titulación que se presenta como requisito para optar por el título de:
INGENIERO EN NETWORKING
Autores:
BARRERA GALLEGOS LEONARDO C.I.:0915329072
PINARGOTE ARTEAGA HENRY C.I.: 0950332213
Tutor:
ING. FLORES MORÁN EDUARDO MSc.
Guayaquil, febrero del 2018
VII
CERTIFICADO DE ACEPTACIÓN DEL TUTOR
En mi calidad de Tutor del proyecto de titulación, nombrado por el Consejo Directivo de
la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de Guayaquil.
CERTIFICO:
Que he analizado el Proyecto de Titulación presentado por los estudiantes BARRERA
GALLEGOS MIGUEL LEONARDO Y PINARGOTE ARTEAGA HENRY STEVEN, como
requisito previo para optar por el título de Ingeniero en Networking cuyo tema es:
DISEÑO DE SISTEMA DE MONITOREO INALÁMBRICO DE PARÁMETROS
ELÉCTRICOS EN CARGAS RESIDENCIALES
Considero aprobado el trabajo en su totalidad.
Presentado por:
MIGUEL LEONARDO BARRERA GALLEGOS C.I.: 0915329072
PINARGTE ARTEAGA HENRY STEVEN C.I.: 0950332213
Tutor:
ING. EDUARDO FLORES MORÁN MSc.
Guayaquil, enero del 2018
VIII
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
Autorización para Publicación de Proyecto de Titulación en Formato Digital
1. Identificación del Proyecto de Titulación
2. Autorización de publicación de versión electrónica del proyecto de
titulación
A través de este medio autorizo a la Biblioteca de la Universidad de Guayaquil y a la
Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas a publicar la versión electrónica de este
Proyecto de titulación.
Nombre Alumno: Pinargote Arteaga Henry Steven
Dirección: Flor de Bastión Bloque 9 Mz. 2334
Teléfono: 0988488273 E-mail: [email protected]
Nombre Alumno: Miguel Leonardo Barrera Gallegos
Dirección: Maracaibo entre la 33 y 34
Teléfono: 2878680 E-mail: [email protected]
Facultad: Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas
Carrera: Ingeniería en Networking
Título al que opta: Ingeniería en Networking
Profesor guía: Ing. Eduardo Flores Morán MSc.
Título del Proyecto de titulación: Diseño de sistema de monitoreo inalámbrico de
parámetros eléctricos en cargas residenciales
Tema del Proyecto de Titulación: Monitoreo, medidor eléctrico, Arduino, Raspberry,
Base de datos
IX
Publicación electrónica:
Inmediata Después de 1 año X
Firma Alumnos:
3. Forma de envío:
El texto del proyecto de titulación debe ser enviado en formato Word, como archivo .Doc. O .RTF y .Pf para PC. Las imágenes que la acompañen pueden ser: .gif, .jpg o .TIFF.
DVDROM X CDROM
X
ÍNDICE
CARTA DE APROBACIÓN DEL TUTOR ...................................................................... II
DEDICATORIA ............................................................................................................ III
TRIBUNAL PROYECTO DE TITULACIÓN .................................................................. IV
DECLARACIÓN EXPRESA .......................................................................................... V
CERTIFICADO DE ACEPTACIÓN DEL TUTOR ......................................................... VII
ÍNDICE ......................................................................................................................... X
ABREVIATURAS ........................................................................................................ XII
SIMBOLOGÍA ............................................................................................................ XIII
ÍNDICE DE CUADROS ............................................................................................. XIV
ÍNDICE DE GRÁFICOS ............................................................................................. XV
INTRODUCCIÓN .......................................................................................................... 1
CAPÍTULO I .................................................................................................................. 3
EL PROBLEMA ......................................................................................................... 3
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .................................................................... 3
UBICACIÓN DEL PROBLEMA EN UN CONTEXTO .......................................... 3
SITUACIÓN, CONFLICTO, NUDOS CRÍTICOS ................................................. 4
CAUSAS Y CONSECUENCIAS DEL PROBLEMA ............................................. 5
DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA ..................................................................... 6
FORMULACIÓN DEL PROBLEMA .................................................................... 6
EVALUACIÓN DEL PROBLEMA........................................................................ 6
ALCANCES DEL PROBLEMA ........................................................................... 7
OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN ................................................................... 8
OBJETIVO GENERAL ....................................................................................... 8
OBJETIVOS ESPECÍFICOS .............................................................................. 8
JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACIÓN ............................... 9
CAPÍTULO II ............................................................................................................... 10
MARCO TEÓRICO .................................................................................................. 10
ANTECEDENTES DE ESTUDIO ......................................................................... 10
FUNDAMENTACIONES ...................................................................................... 12
FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA ....................................................................... 12
FUNDAMENTACIÓN SOCIAL ......................................................................... 25
XI
FUNDAMENTACIÓN LEGAL ........................................................................... 26
IDEA A DEFENDER ......................................................................................... 36
DEFINICIONES CONCEPTUALES ..................................................................... 37
CAPÍTULO III .............................................................................................................. 40
METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN .............................................................. 40
DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN ....................................................................... 40
Modalidad de la Investigación .......................................................................... 40
Tipo de Investigación ....................................................................................... 40
POBLACIÓN Y MUESTRA .................................................................................. 41
Población ......................................................................................................... 41
Muestra ............................................................................................................ 42
INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS ............................................ 42
Recolección de la Información ......................................................................... 43
Procesamiento y Análisis ................................................................................. 53
Validación de la Idea a Defender...................................................................... 55
CAPÍTULO IV ............................................................................................................. 56
PROPUESTA TECNOLÓGICA ............................................................................... 56
INICIO .............................................................................................................. 56
PLANEACIÓN .................................................................................................. 57
EJECUCIÓN .................................................................................................... 59
SUPERVISIÓN Y CONTROL ........................................................................... 72
CIERRE ........................................................................................................... 73
ANÁLISIS DE FACTIBILIDAD .............................................................................. 74
FACTIBILIDAD OPERACIONAL ...................................................................... 74
FACTIBILIDAD TÉCNICA ................................................................................ 74
FACTIBILIDAD LEGAL .................................................................................... 76
FACTIBILIDAD ECONÓMICA .......................................................................... 77
ETAPAS DE LA METODOLOGÍA DEL PROYECTO ........................................... 78
ENTREGABLES DEL PROYECTO ...................................................................... 78
CRITERIOS DE VALIDACIÓN DE LA PROPUESTA ........................................... 78
CRITERIOS DE ACEPTACIÓN DEL PRODUCTO O SERVICIO ......................... 80
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ....................................................... 81
CONCLUSIONES ............................................................................................ 81
RECOMENDACIONES .................................................................................... 82
BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................... 83
XII
ABREVIATURAS
AC Corriente Alterna
UG Universidad de Guayaquil
DC Corriente Directa
FTP Archivos de Transferencia
IEEE. Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos
HTML Lenguaje de Marca de salida de Hyper Texto
Http Protocolo de transferencia de Hyper Texto
Ing. Ingeniero
CC.MM.FF Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas
IP Protocolo de Internet
kWh Kilovatio hora
MSc. Máster
URL Localizador de Fuente Uniforme
LAN Red de área local
BD Base de Datos
XIII
SIMBOLOGÍA
S Desviación estándar
e Error
n Tamaño de la muestra
e Exponencial
V Voltaje
P Potencia
t tiempo
h Hora
W Watts
kWh Kilovatio Hora
M Tamaño de la población (universo)
kW Kilovatio
XIV
ÍNDICE DE CUADROS
CUADRO N. 1............................................................................................................... 5
CAUSAS Y CONSECUENCIAS DEL PROBLEMA ....................................................... 5
CUADRO N. 2............................................................................................................. 41
CUADRO DISTRIBUTIVO DE LA POBLACIÓN .......................................................... 41
CUADRO N. 3: ............................................................................................................ 42
CUADRO DISTRIBUTIVO DE LA MUESTRA ............................................................. 42
CUADRO N. 4............................................................................................................. 43
RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 1 ........................................................... 43
CUADRO N. 5............................................................................................................. 44
RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 2 ........................................................... 44
CUADRO N. 6............................................................................................................. 45
RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 3 ........................................................... 45
CUADRO N. 7............................................................................................................. 46
RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 4 ........................................................... 46
CUADRO N. 8............................................................................................................. 47
RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 5 ........................................................... 47
CUADRO N. 9............................................................................................................. 48
RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 6 ........................................................... 48
CUADRO N. 10 ........................................................................................................... 49
RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 7 ........................................................... 49
CUADRO N. 11 ........................................................................................................... 50
RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 8 ........................................................... 50
CUADRO N. 12 ........................................................................................................... 51
RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 9 ........................................................... 51
CUADRO N. 13 ........................................................................................................... 52
RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 10 ......................................................... 52
CUADRO N. 14 ........................................................................................................... 77
COSTO DE LOS COMPONENTES DEL PROTOTIPO ............................................... 77
CUADRO N. 15 ........................................................................................................... 79
VALIDACIÓN DE LA PROPUESTA ............................................................................ 79
CUADRO N. 16 ........................................................................................................... 80
CRITERIOS DE ACEPTACIÓN DEL SISTEMA .......................................................... 80
XV
ÍNDICE DE GRÁFICOS
FIGURA N. 1 ................................................................................................................ 4
CONDOMINIO “LA UNIVERSAL” ................................................................................. 4
FIGURA N. 2 .............................................................................................................. 13
TRANSFORMACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA EN LUMÍNICA ............................... 13
FIGURA N. 3 .............................................................................................................. 16
MEDIDOR ELECTROMECÁNICO .............................................................................. 16
FIGURA N. 4 .............................................................................................................. 16
MEDIDOR ELÉCTRICO DIGITAL ............................................................................... 16
FIGURA N. 5 .............................................................................................................. 18
TARIFA DE CONSUMO ELÉCTRICO – BAJA TENSIÓN ........................................... 18
FIGURA N. 6 .............................................................................................................. 20
PLACAS ELECTRÓNICAS ARDUINO ........................................................................ 20
FIGURA N. 7 .............................................................................................................. 22
CARACTERÍSTICAS DE SENSORES SCT-013 ......................................................... 22
FIGURA N. 8 .............................................................................................................. 22
TABLA DEL COMPORTAMIENTO DEL SENSOR SCT-013 ...................................... 22
FIGURA N. 9 .............................................................................................................. 23
LIBRERÍAS ARDUINO ................................................................................................ 23
FIGURA N. 10............................................................................................................. 24
RASPBERRY PI 2 ...................................................................................................... 24
FIGURA N. 11............................................................................................................. 39
MAGNITUD ANALÓGICA EN FUNCIÓN DEL TIEMPO .............................................. 39
FIGURA N. 12............................................................................................................. 43
RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 1 ........................................................... 43
FIGURA N. 13............................................................................................................. 44
RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 2 ........................................................... 44
FIGURA N. 14............................................................................................................. 45
RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 3 ........................................................... 45
FIGURA N. 15............................................................................................................. 46
RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 4 ........................................................... 46
FIGURA N. 16............................................................................................................. 47
RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 5 ........................................................... 47
FIGURA N. 17............................................................................................................. 48
RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 6 ........................................................... 48
XVI
FIGURA N. 18............................................................................................................. 49
RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 7 ........................................................... 49
FIGURA N. 19............................................................................................................. 50
RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 8 ........................................................... 50
FIGURA N. 20............................................................................................................. 51
RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 9 ........................................................... 51
FIGURA N. 21............................................................................................................. 52
RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 10 ......................................................... 52
FIGURA N. 22............................................................................................................. 58
DISEÑO DEL SISTEMA DE MONITOREO INALÁMBRICO........................................ 58
FIGURA N. 23............................................................................................................. 59
SENSOR DE CORRIENTE SCT-013-30 ..................................................................... 59
FIGURA N. 24............................................................................................................. 60
DIAGRAMA DEL TRANSFORMADOR DE CORRIENTE SCT-013-30 ....................... 60
FIGURA N. 25............................................................................................................. 62
ARDUINO MEGA CON ETHERNET SHIELD ............................................................. 62
FIGURA N. 26............................................................................................................. 62
ENTORNO DE DESARROLLO ARDUINO ................................................................. 62
FIGURA N. 27............................................................................................................. 63
PORCIÓN DEL CÓDIGO DE ARDUINO ..................................................................... 63
FIGURA N. 28............................................................................................................. 65
INTERFAZ DE APP INVENTOR: CÓDIGO FUENTE .................................................. 65
FIGURA N. 29............................................................................................................. 66
APP INVENTOR: BÚSQUEDA ................................................................................... 66
FIGURA N. 30............................................................................................................. 66
APP INVENTOR: INTERFAZ PRINCIPAL .................................................................. 66
FIGURA N. 31............................................................................................................. 67
APP INVENTOR: DISEÑO DE LA INTERFAZ DE USUARIO ..................................... 67
FIGURA N. 32............................................................................................................. 68
APP INVENTOR: DISEÑO DE SEGUNTA PANTALLA ............................................... 68
FIGURA N. 33............................................................................................................. 68
APP INVENTOR: BOTONES DE RECOLECCION DE DATOS .................................. 68
FIGURA N. 34............................................................................................................. 69
APP INVENTOR: DISEÑO DE LOS BOTONES DEL HISTORIAL .............................. 69
FIGURA N. 35............................................................................................................. 69
APP INVENTOR: CUADROS DE TEXTO ................................................................... 69
FIGURA N. 36............................................................................................................. 70
XVII
APP INVENTOR: DISEÑO LÓGICO DE CONEXIÖN INALÄMBRICA ........................ 70
FIGURA N. 37............................................................................................................. 70
APP INVENTOR: DISEÑO LÖGICO DE LOS BOTONES DE CONSULTA ................. 70
FIGURA N. 38............................................................................................................. 71
APP INVETOR: RELOJ .............................................................................................. 71
FIGURA N. 39............................................................................................................. 71
APP INVENTOR: DISEÑO LÓGICO DE LOS MESES DEL AÑO ............................... 71
FIGURA N. 40............................................................................................................. 72
VIDEO SOBRE EL FUNCIONAMIENTO Y CONTROL DEL PROTOTIPO ................. 72
FIGURA N. 41............................................................................................................. 73
PROTOTIPO TERMINADO ........................................................................................ 73
XVIII
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
DISEÑO DE SISTEMA DE MONITOREO INALÁMBRICO DE PARÁMETROS
ELÉCTRICOS EN CARGAS RESIDENCIALES
Autores:
BARRERA GALLEGOS MIGUEL LEONARDO
PINARGOTE ARTEAGA HENRY STEVEN
Tutor:
ING. FLORES MORÁN EDUARDO MSc.
Resumen
Este proyecto de titulación presenta el diseño e implementación de un prototipo de
medidor de parámetros eléctricos basado en Arduino, Raspberry Pi y una aplicación
instalada en el celular Android, en la que los usuarios podrán obtener información de los
Kilovatios-Horas consumidos en tiempo real y el valor que deben cancelar hasta el
momento de la consulta, además podrá ver sus planillas de meses anteriores ya que
estarán almacenados en una base de datos MySQL. El monitoreo del consumo eléctrico
pretende concientizar a los usuarios sobre el gasto de este recurso y podrán tomar
medidas para ahorrarlo.
Palabras clave: Monitoreo, Planilla Eléctrica, Base de Datos, Arduino, Raspberry.
XIX
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
DESIGN OF WIRELESS MONITORING SYSTEM FOR ELECTRICAL PARAMETERS
IN RESIDENTIAL LOADS
Authors:
BARRERA GALLEGOS MIGUEL LEONARDO
PINARGOTE ARTEAGA HENRY STEVEN
Advisor:
ING. FLORES MORAN EDUARDO MSc.
Abstract
The project presents the design and implementation of a prototype of electrical
parameters meter based on Arduino, Raspberry Pi and that by means of an application
installed in the Android cell phone, users will be able to obtain information about the
Kilowatt-Hours consumed in real time and the value they should have to pay until the
time of the consultation, you can also see their forms from previous months as they will
be stored in a MySQL database. The monitoring of electricity consumption aims to make
users aware of the cost of this resource and can take measures to save it.
Keywords: Monitoreo, Planilla Eléctrica, Base de Datos, Arduino, Raspberry
1
INTRODUCCIÓN
Desde el 2012 los países que integran la Unión Europea han decido sustituir
paulatinamente los medidores mecánicos por medidores eléctricos inteligentes,
con el objetivo de mejorar la eficiencia energética, medición y control. Esto con el
fin de ahorrar en personal que se dedica a visitar los hogares a tomar mediciones
y mantener la información actualizada de sus abonados. La ventaja para los
usuarios es que las lecturas ya no son estimadas y son más exactas.
Actualmente en el Ecuador se utilizan medidores mecánicos para cuantificar los
kilovatios-hora utilizados por los usuarios del servicio. La recolección de la
información de consumos es realizada por trabajadores de la Corporación
Nacional de Telecomunicaciones (CNEL), los cuales toman las lecturas y las
llevan a la central para que sean ingresadas en una base de datos y de esta
manera generar las planillas de consumo eléctrico.
Normalmente el abonado del servicio eléctrico no es consciente de sus consumos
ya que no revisa frecuentemente las lecturas en el medidor o no sabe
interpretarlas, debido a esto surgió la idea de diseñar un sistema
hardware/software que permita monitorear y registrar los valores de kilovatios-
hora consumidos, almacenarlos en una base de datos y que los usuarios puedan
acceder a esta información desde su smartphone con sistema operativo Android
en tiempo real, visualizar el valor correspondiente de pago y el consumo de los
meses anteriores.
De esta manera se aprovecha una herramienta que puede estar en todo bolsillo:
el smartphone. Actualmente el celular no es un privilegio, es una necesidad y que
2
mejor que sacarle provecho usando una app que permite llevar el control de los
kWh que se consumen día a día. Adicionalmente la aplicación notificará si se está
consumiendo energía más de lo normal al comparar el valor actual con el de los
meses anteriores.
Este proyecto busca no sólo que el usuario pueda monitorear su consumo en kWh,
también busca concienciar sobre su gasto energético ya que el éste siempre
estará pendiente de cuanto kWh consume en todo momento y así poder elegir que
recortes hacer.
3
CAPÍTULO I
EL PROBLEMA
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
UBICACIÓN DEL PROBLEMA EN UN CONTEXTO
La Corporación Eléctrica Nacional (CNEL) es la institución encargada de
suministrar energía eléctrica en la ciudad de Guayaquil, para determinar esto, el
proveedor de energía utiliza medidores electromecánicos, los cuales mediante un
contador muestran al operador la lectura del consumo de energía acumulados.
El proceso para que se genere una factura es el siguiente:
Un encargado del CNEL se acerca a los domicilios para tomar la
información dada por el medidor y la envía a la empresa proveedora del
servicio.
La información es almacenada en la base de datos de la empresa
eléctrica para posteriormente generar los cálculos para su planilla. Si no
se pudieran tomar las lecturas anteriormente mencionadas, el sistema
realiza un promedio de sus anteriores consumos para determinar el
nuevo valor.
La factura es enviada al domicilio, para su respectivo pago.
Como se puede observar el proceso es lento, tedioso y en ocasiones los usuarios
no están conformes con los valores que les toca pagar en sus planillas de
consumo eléctrico.
4
Se ha seleccionado un condominio “La Universal” ubicado en Maldonado 307 E/
Chile y Chimborazo en la ciudad de Guayaquil para probar un prototipo de
Hardware/software que se ha diseñado como propuesta para monitorear el
consumo KWh en tiempo real. De esta manera, los abonados podrán tener el
control de su consumo eléctrico diario/semanal/mensual y tomar medidas si fuese
necesario.
FIGURA N. 1 CONDOMINIO “LA UNIVERSAL”
Fuente: Datos de la Investigación Elaboración: Henry Pinargote - Leonardo Barrera
SITUACIÓN, CONFLICTO, NUDOS CRÍTICOS
Actualmente, no todos los habitantes en los hogares están acostumbrados a
controlar su consumo energético ya que la información que ofrecen los medidores
convencionales para determinar el gasto de electricidad les resulta ambiguo o
difícil de interpretar
5
Los medidores eléctricos muestran al abonado los KWh que se van consumiendo
con el pasar de los días, es decir, este sistema no le permita visualizar de manera
fácil el consumo energético expresado en dólares, la ubicación tampoco es la
mejor ya que por ordenanza municipal los contadores debe estar ubicados fuera
de la vivienda a la vista del encargado de recoger las lecturas, en otras palabras,
es necesario de una herramienta didáctica y al alcance de todos como el
smartphone para que los usuarios puedan estar al tanto de lo que consumen y
exista el hábito de ahorro energético.
CAUSAS Y CONSECUENCIAS DEL PROBLEMA
CUADRO N. 1 CAUSAS Y CONSECUENCIAS DEL PROBLEMA
Causas Consecuencias
Los usuarios no saben interpretar las
lecturas del medidor.
El abonado podría ser víctima de
pagos excesivos por lecturas
erróneas.
Abonados no cuentan con una
alternativa que les permita comparar el
coste de su consumo eléctrico.
No están seguros si lo que pagan por
la planilla eléctrica es correcta.
No hay un control en tiempo real del
consumo eléctrico expresado en
dólares.
Abonados malgastan la energía y no
crean el hábito del ahorro.
La toma de lecturas es fuera de la
vivienda, el medidor no está en un
lugar accesible a todos.
Genera desinterés por llevar un
control.
Fuente: Henry Pinargote, Leonardo Barrera Elaboración: Henry Pinargote, Leonardo Barrera
6
DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA
Campo: Desarrollo local y emprendimiento socio económico sostenible y
sustentable.
Área: Calidad y gestión de proyectos técnicos; SDN (software defined netwok).
Aspecto: Emprendimiento e innovación, producción, competitividad y desarrollo
empresarial
Tema: Diseño de sistema de monitoreo inalámbrico de parámetros eléctricos en
cargas residenciales.
FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
¿En qué medida la implementación de un prototipo para medición inalámbrica de
parámetros de consumo eléctrico, vinculado a una aplicación para smartphone
permitirá al usuario monitorear su consumo eléctrico?
EVALUACIÓN DEL PROBLEMA
Delimitado: Es un aspecto tecnológico.
Concreto: El proyecto está enfocado en la mejora de los medidores y la
información que éstos le pueden dar al usuario.
Relevante: Cada vez es más común que las personas quieran hacer uso de los
smartphones para cubrir con sus necesidades diarias.
Original: Los hogares contarán con un sistema que podrá ser monitoreado con
los dispositivos móviles, contribuyendo al ahorro de recursos.
Contextual: Ya que se vive en una era tecnológica y las herramientas deberían
adaptarse a ésta.
Factible: Este proyecto es económico en implementar (hardware), además se
hace uso de software de código abierto.
7
ALCANCES DEL PROBLEMA
Este sistema de monitoreo captará y almacenará mensualmente el
consumo eléctrico, haciendo uso del sensor de corriente SCT013 para
Arduino, el cual recibe muestras de las cargas eléctricas.
Está diseñado para ser usado en un solo medidor para cada abonado.
Se usará un Arduino mega 2560 para la comunicación con el smartphone
y una placa Raspberry Pi para almacenamiento de datos.
El prototipo estará compuesto por 3 secciones con una función específica
o Sección 1: Se encontrará la fuente de energía que alimentará a
todo el sistema.
o Sección 2: Estará el módulo Raspberry PI, encargado de ejecutar
la base de datos.
o Sección 3: Arduino mega recibirá los datos captados por el sensor,
los enviará al display constantemente y al celular mediante
bluetooth cuando éste lo solicite.
La placa Arduino Mega estará programada en lenguaje Arduino, basado
en C++ para el envío de información hacia el smartphone, manejo de datos
de los sensores y conexión a la base de datos.
La base de datos será diseñada e implementada en MySQL, contará con
una tabla para almacenar el total del consumo de cada mes que serán
captados por el sensor.
El diseño de la aplicación móvil será para smartphones con sistema
operativo Android 4 o superiores, la pantalla principal permitirá conectarse
con el módulo bluetooth del Arduino, luego mostrará 3 botones:
o Botón “consultar”: mostrará el consumo actual del mes y el valor a
pagar hasta ese momento.
o Botón “Historial”: desplegará 12 botones adicionales acordes a
cada mes, al pulsar uno de ellos la aplicación se conectará a la
base de datos para mostrar el consumo de dicho mes.
8
El celular recibirá avisos de Arduino siempre y cuando se realice una
vinculación manual con bluetooth.
Arduino y Raspberry PI estarán comunicados vía Ethernet con cable UTP
categoría 6.
La comunicación bluetooth entre el celular y el prototipo estará entre un
rango de 0 a 15 metros.
Las pruebas de funcionamiento del Hardware y Software del prototipo se
llevarán a cabo en un ambiente controlado.
OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar un prototipo de sistema (Hardware/Software) para que el usuario
realice monitoreos de consumo eléctrico (kWh, Pagos) a través del smartphone.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Configurar el sensor STC-013-030 en el IDE de Arduino para capturar las
muestras de corriente acorde a las cargas que se consuman.
Programar la placa Arduino para establecer la comunicación del módulo
bluetooth con la aplicación móvil.
Levantar el servicio LAMP en la placa Raspberry Pi que permitirá guardar
la información recibida por Arduino para posteriormente consultar los
kilovatios almacenados cuando sea necesario.
9
Diseñar una aplicación para celulares Android que permita al usuario
monitorear su consumo de energía para saber su consumo eléctrico real
y registros históricos.
Realizar pruebas de funcionamiento del prototipo para determinar el
correcto funcionamiento de éste.
JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACIÓN
Cada vez es más amplio el uso que se le puede dar al smartphone en cuanto a
utilidades como recolección de información y comunicación se refiere y es que la
mayor parte de los ciudadanos cuentan con un teléfono inteligente que le facilita
diversos aspectos básicos en su día a día.
Este proyecto ayudará a los usuarios a monitorear el consumo de los aparatos
eléctricos en su domicilio y cuánto debe pagar en tiempo real con la ayuda de una
aplicación instalada en un teléfono con sistema operativo Android, ya que ésta
recibirá parámetros (consumo kWh y valor a pagar) de un transmisor construido
con Arduino y ubicado a continuación del disyuntor principal de la casa, también
mostrará registros de meses anteriores, brindando así una alternativa para
comparar valores con la planilla que recibe cada mes y controlar el gasto eléctrico
en el hogar creando en el abonado un hábito de ahorro energético y por tanto,
económico.
10
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
ANTECEDENTES DE ESTUDIO
En Venezuela, febrero del 2013, los estudiantes Marlyn Zapata y Guillermo
Hernández, realizaron una tesis que consistía en instalar en el
microcontrolador PICAXE programado en lenguaje “BASIC” un módulo
bluetooth RN-42, que se comunicará con una aplicación en el celular
desarrollada con el software “Processing”. (Zapata H & Hernández G, 2013)
En la Universidad Politécnica Salesiana en Cuenca los estudiantes Diego
Samaniego y Diego Velesaca basaron su tesis en la construcción de un
medidor de electricidad haciendo uso de una placa Raspberry Pi que envía el
consumo mensual al celular del usuario mediante SMS tomando en cuenta las
tarifas y subsidios vigentes en Ecuador. (Samaniego Idrovo, Orellana, &
Fernando, 2016)
En el año 2015 Milton Ruíz, estudiante de ingeniería eléctrica perteneciente a
la Universidad Politécnica Salesiana en Quito realizó un trabajo de tesis, donde
detalla la influencia que tienen en el mundo los medidores eléctricos
inteligentes en comparación a los tradicionales, estudia la manera más
eficiente de comunicación entre el usuario y el medidor (concluyendo que el
medio más eficiente es el teléfono celular) y destaca la importancia de
implementar esta tecnología en Ecuador. (Ruiz & García, 2015)
11
En Colombia, Victoria Pérez realizó un trabajo de grado, donde establecía un
estudio preliminar de la viabilidad de la implementación de medidores
inteligentes en Cali, en éste detallaba los beneficios que representa el uso de
estos medidores, el control que le atribuyen al usuario sobre su consumo
eléctrico y los cambios que se deben realizar para la implementación en las
urbanizaciones. (Pérez Vélez, 2014)
En Ecuador, Esteban Ortega, Diego Arias, Víctor Orejuela y Juan Inga
realizaron un artículo científico donde destacan el uso de la telefonía móvil
como un medio no tan costoso pero efectivo para la medición de electricidad
inteligente en tiempo real, a través del uso de los protocolos ya existentes en
la redes de telecomunicación inalámbricas, además de concluir que el manejo
de la medición eléctrica inteligente representa un propuesta adecuada para el
programa REDIE, establecido por el gobierno para la mejora del sector
eléctrico del país. (Ortega, Cazco, Luna, & Ortega, 2013)
12
FUNDAMENTACIONES
FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA
ENERGÍA ELÉCTRICA
La energía eléctrica es un fenómeno físico provocado por la diferencia de potencial
que existen entre dos puntos, esto provoca el movimiento de electrones en el
interior de los conductores. (Samaniego Idrovo et al., 2016)
La energía eléctrica tiene la capacidad de transformarse en otros tipos de energía
según el medio por el que viaje a través del proceso de transformación como:
Energía lumínica: En caso de transformarse a través de una bombilla
eléctrica.
Energía térmica: Si se transforma a través de alguna herramienta que
modifique la temperatura.
Energía mecánica: En caso de transformarse a través de una herramienta
o artefacto como los motores que producen movimientos a través de la
transformación de esta energía.
Energía sonora: Sucede en caso de transformarse a través de artefactos
que produzcan sonido como los amplificadores o potencias
13
FIGURA N. 2 TRANSFORMACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA EN LUMÍNICA
Fuente: Página: Energía Estratégica Elaborado por: Gastón Fenés
La energía eléctrica generalmente es resultado de una conversión de otra energía
primaria, usualmente provenientes de los recursos naturales con los que cuenta
una nación. Son varios los recursos que pueden ser aprovechados para su
transformación y posterior conversión a energía eléctrica. Estos procesos son
realizados comúnmente en centrales, que cuentan con maquinaria necesaria para
la respectiva transformación, y una vez realizada proceder a la transferencia hacia
los usuarios a través de las líneas de transporte.
Energías comúnmente usadas para ser transformadas en energía eléctrica:
Energía Hidráulica: Transformada en las centrales hidroeléctricas, usan
represas de agua o ríos corrientosos para mover las turbinas que
generarán la energía eléctrica.
Energía Eólica: Producida a través de las fuerzas del viento.
Energía Nuclear: Obtenida mediante fusión o fisión del uranio que es
14
usado como combustible.
Energía Solar: Esta energía es transformada en eléctrica mediante el uso
de paneles solares (efecto fotovoltaico).
Energía Térmica: Las centrales térmicas son las encargadas de
transformar la energía química en calor (vapor), esta será la encargada de
mover las turbinas del generados eléctrico. (Samaniego Idrovo et al., 2016)
La energía eléctrica es medida en kWh, en donde:
Kilo = 1000 = k
Watt = vatio (unidad de potencia) = watts = W
Hora = unidad de tiempo = h
Equivalencias:
1 kWh = 1000W en 1 hora
1kW = 1000W = 10 lámparas 100W usadas al mismo tiempo
1kWh = usar 10 lámparas 100W continuas durante 1 hora
SISTEMA ELÉCTRICO
Se denomina sistema eléctrico al conjunto de elementos cuyo fin es proporcionar
energía eléctrica a los abonados, es decir, desde que se genera hasta que es
consumida. Lo componen los siguientes elementos:
Centrales generadoras (hidráulica, nuclear, eólica, etc.)
Estaciones elevadas de tensión, estos generalmente están distante de la
ciudad varios cientos de kilómetros.
15
Líneas de transporte, las cuales llevan la energía eléctrica al siguiente
punto: Estaciones transformadoras reductoras.
Redes primarias de distribución: la energía llega a este punto cuando
está cerca de los lugares de consumo.
Estaciones transformadoras de distribución: La energía con tensión alta
debe regularse a para su respectiva distribución de uso doméstico o
industrial.
Redes de Distribución de baja tensión o cableado que llevará energía
eléctrica a las viviendas con tensiones de 110V o 220V (Carrasco, 2008)
MEDIDORES DE ELECTRICIDAD
Los medidores o también llamados contadores eléctricos son equipos que se usan
para medir el consumo de energía que es entregado a las viviendas durante un
tiempo determinado, este dispositivo ayuda a la empresa eléctrica a realizar una
facturación acorde a la energía consumida. Dicha energía está expresada y es
mostrada al usuario del servicio en Kilovatios-Hora (kWh). (Samaniego Idrovo et
al., 2016)
Existen 2 tipos de medidores: Medidores electromecánicos y electrónicos.
Los electromecánicos basan su funcionamiento en la velocidad de un disco
accionado por 2 bobinas y se detiene gracias a un imán, el giro de este disco hace
que el contador de kWh aumente y permita tomar las lecturas.
En Ecuador, desde el 2014 están siendo reemplazado los medidores
electromecánicos por los electrónicos, habiendo aún los electromecánicos en
lugares de difícil acceso, comunidades alejadas y algunas zonas del Oriente
Ecuatoriano.
16
FIGURA N. 3 MEDIDOR ELECTROMECÁNICO
Fuente: Datos de la Investigación
Elaborado por: Barrera Miguel – Pinargote Henry
FIGURA N. 4 MEDIDOR ELÉCTRICO DIGITAL
Fuente: Datos de la investigación
Elaborado por: Barrera Miguel – Pinargote Henry
17
Medidor Electrónico (Digital)
Estos medidores toman y calculan la energía consumida mediante un proceso de
conversión analógico-digital, utilizando microprocesadores y memorias. Las
lecturas ya no son mostradas en un contador mecánico, cuentan con una pantalla
LCD capaces de mostrar información adicional que el fabricante considere
necesaria.
TARIFAS DE ENERGÍA ELÉCTRICA EN ECUADOR
La Agencia de regulación y control de Electricidad (ARCONEL) puso a disposición
de la ciudadanía el octubre del 2016, el “pliego tarifario para las empresas
eléctricas”. Este documento contiene la estructura tarifaria que es aplicada a los
consumidores o usuarios finales. (ARCONEL, 2016)
Tarifas al consumidor final: Destinadas a las personas naturales o jurídicas
beneficiadas con la prestación del servicio público de energía eléctrica. La correcta
aplicación de estas tarifas estará a cargo de los Distribuidores en su zona de
concesión. (ARCONEL, 2016)
Para efectos tarifarios las distribuidoras cuentan con una clasificación de sus
consumidores:
Grupo de alta tensión AT1: Los cuales reciben suministros de energía
mayores a 138kV
Grupo de alta tensión AT2: Este grupo cuenta con un rango de energía
suministrada entre 40kV a 138kV.
Grupo de media tensión: Reciben energía entre 600V y 40kV.
Grupo de baja tensión: Este grupo, hacia quiénes va dirigido este
proyecto recibe energía por debajo de los 600V, su tarifa se muestra a
continuación:
18
Tarifa residencial. Se aplica a todos los consumidores sujetos a la Categoría
Residencial, independientemente del tamaño de la carga conectada. En el caso
que el consumidor residencial sea atendido a través de un transformador de su
propiedad y el registro de lectura sea en Baja Tensión, la empresa considerará un
recargo por pérdidas de transformación equivalente a un 2% en el monto total de
energía consumida. (ARCONEL, 2016)
El consumidor deberá pagar:
Un cargo por comercialización de $1,414 (FIGURA N:4), independiente
del consumo de energía.
Cargos crecientes por energía en USD/kWh, en función de la energía
consumida
FIGURA N. 5 TARIFA DE CONSUMO ELÉCTRICO – BAJA TENSIÓN
Fuente: Página oficial del ARCONEL
Elaborado por: ARCONEL
19
Subsidio cruzado. “Equivalente al 10% (5% para Empresa Eléctrica de
Guayaquil) del valor por consumo y comercialización que deben contribuir los
consumidores residenciales cuyo consumo del mes facturado es mayor al
consumo promedio residencial de la empresa de distribución. El monto total
recaudado de la contribución anterior se reparte entre los consumidores
residenciales cuyo consumo del mes facturado sea menor o igual al consumo
promedio”. (ARCONEL, 2015)
Subsidio Tarifa Dignidad. “Aplica cuando el consumo es menor a 110 kWh en la
Sierra y 130 kWh en la Costa, Oriente y región Insular. Corresponde a la diferencia
entre la energía y comercialización valorados con la tarifa a usuario final de la
distribuidora y la energía valorada con tarifa 0,04 USD/kWh y comercialización
USD 0,71. (Decreto Ejecutivo No. 451)”. (ARCONEL, 2015)
ARDUINO
Es una plataforma compuesta de prototipos electrónicos fáciles de usar y
programables con código abierto (open-source). Está diseñado para la realización
de proyectos dirigido a diversas áreas (domótica y automatización, lectura de
datos con sensores, cálculos matemáticos, etc.).
Arduino puede percibir el entorno que le rodea gracias al uso de entradas que
reciben datos enviados desde los sensores (luz, temperatura, distancia, voz, etc.)
conectadas a ellas y enviar o almacenar está información donde se considere
necesario. (Enríquez Herrador, 2009)
Para programar la placa Arduino debe usarse el entorno de desarrollo
proporcionado por el fabricante en su página oficial: http://arduino.cc.
20
Modelos
Arduino cuenta con amplia gama de placas electrónicas programables (sensores,
motores, módulos de telecomunicación, etc.), están dirigidos a la realización de
proyectos específicos y resolver problemas puntuales.
FIGURA N. 6 PLACAS ELECTRÓNICAS ARDUINO
Fuente: Página Oficial de Arduino
Elaborado por: Henry Pinargote – Leonardo Barrera
Las placas usadas para este proyecto son fáciles de encontrar en el mercado
ecuatoriano, son las siguientes:
Arduino One. Ideal para comenzar a usar la electrónica y la codificación. Para los
que recién empiezan en la programación en Hardware, la ONE es la placa más
completa. Además, es la más utilizada y documentada de toda la familia Arduino.
21
Basado en un procesador ATmega328P, cuenta con 14 pines digitales de
entrada/salida, de ellos 6 se pueden usar como salidas analógicas (PWM).
(ARDUINO, 2007)
Arduino Mega. Está construido con un microcontrolador modelo Atmega2560,
cuenta con 54 pines de entrada/salida digital de las cuales 14 pueden ser usadas
como salidas analógicas (PWM), 16 entradas analógicas, conexión USB, cristal
oscilador de 16Mhz. Además, a diferencia de Arduino One y la razón principal por
la que se eligió este modelo, es que el Arduino mega cuenta con 4 UARTs o
puertos serial por hardware, lo que permite comunicación simultánea con varios
dispositivos.
Ethernet Shield. Permite conectar Arduino a Internet o a algún otro equipo en la
red. Para usarla debe conectarse sobre la placa Arduino Mega o One. Entre sus
características más destacables están:
Lector para tarjetas microSD
Jack RJ45
Voltaje de funcionamiento 5V (suministrado por la placa Arduino)
Conexión con Arduino en el puerto SPI
Protección contra sobrecargas y cortocircuitos
Velocidades entre 10/100Mb (ARDUINO, 2007)
Sensor de Corriente SCT-013-030. Es un elemento que censa la corriente
alterna, basa su funcionamiento en el electromagnetismo, el modelo SCT-013-30
usado en este prototipo proporciona lecturas hasta 30 amperios.
Este sensor está disponible en varios modelos:
22
FIGURA N. 7 CARACTERÍSTICAS DE SENSORES SCT-013
Fuente: Página Oficial de Arduino. Elaborado por: Barrera Gallegos Miguel – Pinargote Henry.
La respuesta del sensor es lineal, los milivoltios que entrega son directamente
proporcional a la potencia consumida.
FIGURA N. 8 TABLA DEL COMPORTAMIENTO DEL SENSOR SCT-013
Fuente: Página Oficial de Arduino
Elaborado por: Barrera Miguel – Pinargote Henry.
23
Librerías
Arduino cuenta con una serie de librerías por defecto que permiten comunicar al
procesador con otras placas electrónicas, protocolos de comunicación, sensores,
bases de datos, etc.
Al ser Open Source, la comunidad dedicada al desarrollo de software también
genera y personaliza sus propias librerías haciendo que se ajusten a sus
necesidades y compartiéndola con los demás usuarios.
Las librerías usadas en el prototipo son las siguientes:
FIGURA N. 9 LIBRERÍAS ARDUINO
Fuente: Henry Pinargote – Leonardo Barrera
Elaborado por: Henry Pinargote – Leonardo Barrera
SoftwareSerial.h: Permite monitorear los datos capturados por los
módulos mediante la interfaz gráfica del IDE Arduino.
Ethernet.h: Permite configurar el puerto Ethernet
MySQL_Connection.h: Facilita la comunicación y ejecución de
comandos de una base de datos
LiquidCrystal.h: Controla lo que muestra la pantalla LCD
RTClib.h: Permite configurar y tener control sobre el calendario y reloj.
24
RASPBERRY PI
Es una microcomputadora que trabaja con su propio sistema operativo “Raspbian”
en Linux. Cuenta con 4 puertos USB comúnmente usados para conectar Wifi,
teclado, mouse, etc., salida HDMI o RCA para monitores o televisión, entrada
Micro USB para alimentación, slot para MicroSD, procesador BCM2835, puerto
Ethernet, 256 Mb de memoria RAM. (Rayo Cedillo, Valdivieso Armendariz,
Cusme, & Alfonso, 2014)
FIGURA N. 10 RASPBERRY PI 2
Fuente: Página Oficial de Raspberry.
Elaborado por: Barrera Gallegos Miguel – Pinargote Henry.
Su puerto GPIO es lo que diferencia a Raspberry Pi de otros sistemas embebidos,
ya que permite realizar muchas funciones, mediante estas entradas y salidas de
propósito general se puede lograr que Raspberry Pi interactúe con el mundo
exterior abriendo y cerrando sus pines digitales, encender LEDs, conocer estado
de interruptores, leer datos de sensores, enviar datos digitales a otras plataformas,
etc. (Gordon Sánchez & Tacurí Romero, 2016)
25
FUNDAMENTACIÓN SOCIAL
Milton Ruíz en su proyecto presenta un estudio sobre la evolución que han tenido
los medidores a lo largo de la historia. Menciona cómo la empresa Enel, desde el
año 2001 y con sede en Italia fue la primera compañía en el mundo en sustituir los
medidores electromecánicos por los electrónicos, cambió más de 32 millones de
medidores en el transcurso de 5 años, permitiendo adaptar mejor la producción
de energía eléctrica al consumo real. Presenta también un análisis de lo viable
que resulta el uso del celular para obtener información a tiempo y lo útil de la red
móvil como medio de comunicación usando SMS. (Ruiz & García, 2015)
Victoria Vélez, en su estudio expone los beneficios que ofrece la medición eléctrica
inteligente, para los proveedores son los siguientes: ahorro de energía y dinero ya
que aumenta la eficiencia y se reducen costos operacionales, incrementa la
seguridad al suministrar energía, los cortes de energía y su reanudación necesitan
de menos tiempo cuando existan deudas por incumplimiento del usuario, además
de mejorar la información sobre los patrones de consumo de estos. Los beneficios
para el usuario son: menos índice de fraudes, detección de fallas restauración del
sistema con menos demora, facturación más precisa, información comprensible
del consumo, etc. (Pérez Vélez, 2014)
Este proyecto proporcionará al abonado una alternativa para monitorear su
consumo eléctrico con parámetros fáciles de comprender, ahorrándole tiempo ya
que no estará a la espera de que le llegue o no la planilla del consumo mensual
para saber lo que debe cancelar, el usuario podrá solicitar esa información desde
una aplicación instalada en el celular, fácil de usar y que no requiere de costes
adicionales por implementarla. Además, al estar al tanto de la energía que
consume en tiempo real, puede tomar medidas que reduzcan el consumo de este
recurso.
26
FUNDAMENTACIÓN LEGAL
CONSTITUCIÓN DE LA REPÚBLICA DEL ECUADOR
TÍTULO VII
CAPÍTULO PRIMERO
SECCIÓN PRIMERA (EDUCACIÓN)
De acuerdo con la Constitución del Ecuador, Título VII (Régimen del buen vivir),
Capítulo Primero (Inclusión y equidad), Sección primera (Educación).
Art. 350. El sistema de educación superior tiene como finalidad la formación
académica y profesional con visión científica y humanista; la investigación
científica y tecnológica; la innovación, promoción, desarrollo y difusión de los
saberes y las culturas; la construcción de soluciones para los problemas del país,
en relación con los objetivos del régimen de desarrollo. (Asamblea Constituyente
de Montecristi, 2008)
DE LA LEY ORGÁNICA DE EDUCACIÓN SUPERIOR (LOES)
SECCIÓN TERCERA, DEL FUNCIONAMIENTO DE LAS INSTITUCIONES DE
EDUCACIÓN SUPERIOR.
Art. 144. -Tesis Digitalizadas. - Todas las instituciones de educación superior
estarán obligadas a entregar las tesis que se elaboren para la obtención de títulos
académicos de grado y posgrado en formato digital para ser integradas al Sistema
27
Nacional de Información de la Educación Superior del Ecuador para su difusión
pública respetando los derechos de autor. (LOES, 2010)
LEY DE PROPIEDAD INTELECTUAL
SECCIÓN V
DISPOSICIONES ESPECIALES SOBRE CIERTAS OBRAS
PARÁGRAFO PRIMERO DE LOS PROGRAMAS DE ORDENADOR
Art. 28. Los programas de ordenador se consideran obras literarias y se protegen
como tales. Dicha protección se otorga independientemente de que hayan sido
incorporados en un ordenador y cualquiera sea la forma en que estén expresados,
ya sea en forma legible por el hombre (código fuente) o en forma legible por
máquina (código objeto), ya sean programas operativos y programas aplicativos,
incluyendo diagramas de flujo, planos, manuales de uso, y en general, aquellos
elementos que conformen la estructura, secuencia y organización del programa.
Art. 29. Es titular de un programa de ordenador, el productor, esto es la persona
natural o jurídica que toma la iniciativa y responsabilidad de la realización de la
obra. Se considerará titular, salvo prueba en contrario, a la persona cuyo nombre
conste en la obra o sus copias de la forma usual.
Dicho titular está además legitimado para ejercer en nombre propio los derechos
morales sobre la obra, incluyendo la facultad para decidir sobre su divulgación. El
productor tendrá el derecho exclusivo de realizar, autorizar o prohibir la realización
de modificaciones o versiones sucesivas del programa, y de programas derivados
28
del mismo. Las disposiciones del presente artículo podrán ser modificadas
mediante acuerdo entre los autores y el producto.
Art. 30. La adquisición de un ejemplar de un programa de ordenador que haya
circulado lícitamente autoriza a su propietario a realizar exclusivamente:
a) Una copia de la versión del programa legible por máquina (código objeto)
con fines de seguridad o resguardo;
b) Fijar el programa en la memoria interna del aparato, ya sea que dicha
fijación desaparezca o no al apagarlo, con el único fin y en la medida
necesaria para utilizar el programa;
c) Salvo prohibición expresa, adaptar el programa para su exclusivo uso
personal, siempre que se limite al uso normal previsto en la licencia. El
adquirente no podrá transferir a ningún título el soporte que contenga el
programa así adaptado, ni podrá utilizarlo de ninguna otra forma sin
autorización expresa, según las reglas generales.
d) Se requerirá de autorización del titular de los derechos para cualquier otra
utilización, inclusive la reproducción para fines de uso personal o el
aprovechamiento del programa por varias personas, a través de redes u
otros sistemas análogos, conocidos o por conocerse.
Art. 31. No se considerará que exista arrendamiento de un programa de ordenador
cuando éste no sea el objeto esencial de dicho contrato. Se considerará que el
programa es el objeto esencial cuando la funcionalidad del objeto materia del
contrato, dependa directamente del programa de ordenador suministrado con
dicho objeto; como cuando se arrienda un ordenador con programas de ordenador
instalados previamente.
29
Art. 32. Las excepciones al derecho de autor establecidas en los artículos 30 y 31
son las únicas aplicables respecto a los programas de ordenador.
Las normas contenidas en el presente Parágrafo se interpretarán de manera que
su aplicación no perjudique la normal explotación de la obra o los intereses
legítimos del titular de los derechos. (Congreso Nacional del Ecuador, 1998)
CONSTITUCIÓN DE LA REPÚBLICA DEL ECUADOR
DECRETO 1014
SOBRE EL USO DEL SOFTWARE LIBRE
Art. 1. Establecer como política pública para las entidades de administración
Pública central la utilización del Software Libre en sus sistemas y equipamientos
informáticos.
Art. 2. Se entiende por software libre, a los programas de computación que se
pueden utilizar y distribuir sin restricción alguna, que permitan el acceso a los
códigos fuentes y que sus aplicaciones puedan ser mejoradas. Estos programas
de computación tienen las siguientes libertades:
Utilización del programa con cualquier propósito de uso común
Distribución de copias sin restricción alguna.
Estudio y modificación de programa (Requisito: código fuente disponible)
Publicación del programa mejorado (Requisito: código fuente disponible)
30
Art. 3. Las entidades de la administración pública central previa a la instalación
del software libre en sus equipos deberán verificar la existencia de capacidad
técnica que brinde el soporte necesario para este tipo de software.
Art. 4. Se faculta la utilización de software propietario (no libre) únicamente
cuando no exista una solución de software libre que supla las necesidades
requeridas, o cuando esté en riesgo de seguridad nacional, o cuando el proyecto
informático se encuentre en un punto de no retorno.
Art. 5. Tanto para software libre como software propietario, siempre y cuando se
satisfagan los requerimientos.
Nacionales que permitan autonomía y soberanía tecnológica
Regionales con componente nacional
Regionales con proveedores nacionales
Internacionales con componente nacional
Internacionales con proveedores nacionales
Internacionales
Art. 6. La subsecretaría de Informática como órgano regulador y ejecutor de las
políticas y proyectos informáticos en las entidades de Gobierno Central deberá
realizar el control y seguimiento de este Decreto.
Art. 7. Encargue de la ejecución de este decreto los señores Ministros
Coordinadores y el señor Secretario General de la Administración Pública y
Comunicación. (Correa Delgado, 2008)
31
LEY ORGÁNICA DEL SERVICIO PÚBLICO DE ENERGÍA ELÉCTRICA
Título I
DISPOSICIONES FUNDAMENTALES
Art. 1.- Objeto y alcance de la ley.- La presente ley tiene por objeto garantizar que
el servicio público de energía eléctrica cumpla los principios constitucionales de
obligatoriedad, generalidad, uniformidad, responsabilidad, universalidad,
accesibilidad, regularidad, continuidad, calidad, sostenibilidad, ambiental,
precaución, prevención y eficiencia, para lo cual, corresponde a través del
presente instrumento, normar el ejercicio de la responsabilidad del Estado de
planificar, ejecutar, regular, controlar y administrar el servicio público de energía
eléctrica.
La presente ley regula la participación de los sectores público y privado, en
actividades relacionadas con el servicio público de energía eléctrica, así
como también la promoción y ejecución de planes y proyectos con fuentes
de energías renovables, y el establecimiento de mecanismos de eficiencia
energética.
Capítulo III
RÉGIMEN TARIFARIO
Art. 54.- Precios sujetos a regulación. Tarifas. - El ARCONEL, dentro del primer
semestre de cada año, determinará los costos de generación, transmisión,
distribución y comercialización, y de alumbrado público -general, que se aplicarán
en las transacciones eléctricas, que servirán de base para la determinación de las
tarifas al consumidor o usuario final para el año inmediato subsiguiente.
32
En los casos, expresamente establecidos en la regulación correspondiente, se
podrán revisar las tarifas aprobadas para el año de vigencia.
ARCONEL, previo el estudio correspondiente, podrá fijar tarifas que promuevan e
incentiven el desarrollo de industrias básicas, considerando para el efecto la
utilización de energías renovables y amigables con el medio ambiente, a precios
competitivos y estables, o subsidios, de ser necesarios.
Así mismo, ARCONEL podrá establecer tarifas para lograr el uso eficiente de la
energía. El ajuste, modificación y reestructuración del pliego tarifario, implicará la
modificación automática de los contratos de suministro del servicio público de
energía eléctrica que incluya el servicio público de alumbrado general.
Art. 55.- Principios tarifarios. - Los pliegos tarifarios serán elaborados por el
ARCONEL, observando los principios de solidaridad, equidad, cobertura de
costos, eficiencia energética, mismos que deberán ser desarrollados en la
regulación respectiva. La tarifa será única en todo el territorio
nacional según las modalidades de consumo y niveles de tensión. Adicionalmente,
se deberán considerar principios de responsabilidad social y ambiental.
Excepcionalmente podrán fijarse tarifas diferenciadas a los consumidores que a
la fecha de expedición de esta ley mantienen tarifas diferentes a la tarifa única
fijada a nivel nacional.
Los contratos de inversión en el sector eléctrico que se suscriban con la República
del Ecuador al amparo de lo dispuesto en el artículo 25 del Código Orgánico de la
Producción, incluirán una cláusula de estabilidad de precios de compra de la
energía o, en su defecto, de reajuste programado
de los mismos.
Art. 56.- Costo del servicio público de energía eléctrica.- El costo del servicio
público y estratégico de energía eléctrica comprenderá los costos vinculados a las
33
etapas de generación, de transmisión, de distribución y comercialización; y del
servicio de alumbrado público general, los mismos que serán determinados por el
ARCONEL.
El costo de generación corresponde al valor que tendrá que pagar un consumidor
o usuario final del suministro de energía eléctrica, para cubrir los costos de la
actividad de generación operada en forma óptima.
Para las empresas de generación privadas o de economía popular y solidaria, los
costos deberán considerar la remuneración de los activos en servicio, así como
los rubros por concepto de administración, operación y mantenimiento; y, los
costos asociados con la responsabilidad ambiental.
Para las empresas públicas y mixtas de generación y transmisión, los costos
deberán considerar los rubros por concepto de calidad, confiabilidad,
disponibilidad, administración, operación y mantenimiento; y, los costos asociados
con la responsabilidad ambiental.
Para los generadores de energía eléctrica a cargo de empresas públicas, el 30%
del superávit que se obtenga en la fase de operación será destinado a proyectos
de desarrollo territorial en el área de influencia del proyecto; en tanto que para el
caso de los generadores de capital privado y de economía mixta, a partir de la
entrada en vigencia de esta ley, el 3% de las utilidades será destinado
a los trabajadores y el 12% restante será destinado a proyectos de desarrollo
territorial en el área de influencia del proyecto. En ambos casos, los criterios de
asignación a proyectos de desarrollo territorial, así como el periodo de asignación,
serán determinados en el reglamento general de aplicación a esta ley.
Los costos de distribución y comercialización y alumbrado público general cubrirán
el valor correspondiente a los rubros por concepto de calidad, confiabilidad,
administración, operación y mantenimiento, y la expansión de cada sistema
resultantes del estudio técnico-económico elaborado por el ARCONEL.
34
Art. 59.- Subsidios.- Si por circunstancias de carácter social o económico, el
Estado hubiere otorgado o decidiera otorgar compensaciones, subsidios o rebajas
directos y focalizados en el servicio público de energía eléctrica, a un determinado
segmento de la población, mediante leyes, o políticas sectoriales, o si por
intermedio de ARCONEL, aprobare o hubiere aprobado pliegos
tarifarios que se ubiquen por debajo de los costos del servicio público de energía
eléctrica, los valores que correspondan a estos subsidios, compensaciones o
rebajas serán cubiertos por el Estado ecuatoriano, y constarán obligatoriamente
en el Presupuesto General del Estado.
El Ministerio de Electricidad y Energía Renovable será el encargado de informar,
al Ministerio de Finanzas, sobre el monto de las compensaciones, subsidios o
rebajas indicadas en el párrafo anterior, aplicables para el año inmediato siguiente.
El Ministerio de Electricidad y Energía Renovable gestionará la entrega oportuna
de los referidos montos a las empresas eléctricas que corresponda, a fin de
garantizar la estabilidad económica y financiera del sector. El Ministerio de
Finanzas cubrirá mensualmente, con base en la información
consolidada por el ARCONEL los valores correspondientes a los subsidios y
rebajas.
Los consumidores o usuarios finales residenciales de bajo consumo podrán ser
subsidiados por los restantes consumidores o usuarios finales residenciales, de
conformidad con la regulación que para el efecto emita el ARCONEL.
35
Título VI
EFICIENCIA ENERGÉTICA
Art. 74.- Objetivos. - La eficiencia energética tendrá como objetivo general la
obtención de un mismo servicio o producto con el menor consumo de energía. En
particular, los siguientes:
1. Fomentar la eficiencia en la economía y en la sociedad en general, y en
particular en el sistema eléctrico;
2. Promover valores y conductas orientados al empleo racional de los
recursos energéticos, priorizando el uso de energías renovables;
3. Propiciar la utilización racional de la energía eléctrica por parte de los
consumidores o usuarios finales;
4. Incentivar la reducción de costos de producción a través del uso eficiente
de la energía, para promover la competitividad;
5. Disminuir el consumo de combustibles fósiles;
6. Orientar y defender los derechos del consumidor o usuario final;
7. Disminuir los impactos ambientales con el manejo sustentable del
sistema energético. (Asamblea Nacional, 2015)
36
IDEA A DEFENDER
Los medidores utilizados actualmente en el Ecuador si bien son prácticos al indicar
los kilovatios-hora acumulados, deberían complementarse con los valores
correspondientes a pagar y dar la facilidad para que el abonado obtenga estos
valores en sus teléfonos.
Los abonados tienen el derecho de estar informados en todo momento de los
valores a pagar (la tecnología es parte esencial en la actualidad, económica y de
fácil de comprender).
Dar la oportunidad a los abonados de utilizar la información descargada para que
se den cuenta del valor a pagar y puedan de alguna manera crear conciencia del
gasto o desperdicio de energía e incluso crear el hábito del ahorro energético.
Por lo tanto, se plante la siguiente idea a defender:
A través de un sistema de prototipo (hardware/software) los usuarios podrán
monitorear efectivamente en su smartphone y en tiempo real el acumulado del
consumo eléctrico en kWh expresado en dólares
37
DEFINICIONES CONCEPTUALES
MYSQL
El Software MySQL proporciona un servidor de base de datos SQL veloz, multi-
hilo, multiusuario y robusto. El servidor está proyectado tanto como para sistemas
críticos en producción soportando intensas cargas de trabajo como para
empotrarse en sistemas de desarrollo masivo de software. El software MySQL
tiene licencia dual, pudiéndose usar de forma gratuita bajo licencia GNU o bien
adquiriendo licencias comerciales de MySQL AB en el caso de no desear estar
sujeto a los términos de la licencia GLP. (Diccionario de Computación e Internet,
n.d.)
BLUETOOTH
Norma internacional abierta para una tecnología que posibilita la conexión
inalámbrica de corto alcance de voz y datos entre computadores, agendas
digitales, teléfonos móviles, impresoras, y demás dispositivos electrónicos a través
de una banda disponible a nivel global (2.4Ghz) y mundialmente compatible. En
otras palabras, es la posibilidad de comunicación entre equipos digitales sin
necesidad de utilizar cables. (Diccionario de Computación e Internet, n.d.)
APP INVENTOR
Es una plataforma de programación desarrollada por Google para la creación de
aplicaciones Android, es mantenida por el Instituto de Tecnología de
Massachusetts. Está dirigida a cualquier persona, inclusive a quienes no estén
familiarizadas con la programación o suite SDK de Android, su interfaz gráfica de
bloques permite a los usuarios comprender fácilmente la lógica de programación.
(BENAVIDES, 2012)
38
CORRIENTE
Es una magnitud eléctrica cuya unidad de medida es el amperio (A) y se define
como el flujo de electrones que pasa en un determinado tiempo a través de un
conductor. Para explicarlo mejor, es símil en cierto sentido al caudal de agua que
pasa por una tubería, que circule más o menos agua es análogo a la cantidad de
electrones que fluyen. (Artero, 2013)
CORRIENTE ALTERNA (AC)
Es aquella en que la polaridad y magnitud del voltaje e intensidad varían ya que
los polos positivos y negativos se intercambian alternativamente a lo largo del
tiempo. Es el tipo de corriente es suministrada por la empresa eléctrica y llega a
los hogares, es más sencillo de transportar en grandes distancias ya que sufre
menos pérdidas que la continua. (Artero, 2013)
CORRIENTE CONTINUA (CC)
También conocida como Corriente Directa (DC), es aquella en la que los
electrones fluyen de manera constante en una misma dirección ya que los polos
positivos y negativos son siempre los mismos, es suministrada por pilas y baterías.
(Artero, 2013)
MAGNITUD ANALÓGICA
Una magnitud analógica es aquella que toma valores continuos, la mayoría de las
cosas que se pueden medir cuantitativamente están en la naturaleza de manera
analógica (ruido, temperatura, velocidad, distancia, etc.), por ejemplo: la
temperatura en el día no cambia bruscamente de 15 a 30 grados centígrados, esta
39
debe pasar por todos los intervalos infinitesimales que hay en este rango. (Floyd,
Caño, & de Turisi, 1997)
FIGURA N. 11 MAGNITUD ANALÓGICA EN FUNCIÓN DEL TIEMPO
Fuente: Libro “Fundamento de sistemas Digitales”
Elaborado por: Thomas Floyd
MAGNITUD DIGITAL
Es aquella que tiene un número finito de valores posibles (valores discretos). Se
puede tomar como ejemplo al semáforo, ya que sólo está compuesto por 3 valores
concretos y diferenciados: rojo amarillo y verde, no hay colores intermedios. Su
forma característica es una gráfica cuadrada y es representada en el dominio del
tiempo. Las señales digitales no se producen naturalmente, son creadas por el
hombre aplicando técnicas de conversión analógica-digital.
VOLTAJE
También llamada diferencia de potencial es el trabajo necesario para desplazar la
unidad de carga eléctrica positiva de un punto al otro en contra o a favor de las
fuerzas del campo. Su unidad de medida es el voltio (V). (Cevallos, 2007)
40
CAPÍTULO III
METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN
DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN
Modalidad de la Investigación
Ciencia Aplicada
Tiene como objetivo la creación de nuevas tecnologías a partir de los
conocimientos adquiridos y permite determinar si éstos pueden ser útilmente
aplicados. La información obtenida a través de este tipo de investigación debe
ser aplicable en cualquier lugar y, por lo tanto, ofrece oportunidades
significativas para su difusión. La mayoría de las investigaciones
proporcionadas por la industria son de este tipo. (MALAA, Giova, & RAos,
n.d.)
Tipo de Investigación
Para alcanzar los objetivos planteados el tipo de investigación más adecuada
es, la investigación experimental. Las pruebas que se realizarán con el
prototipo serán expuestas y analizadas en un ambiente controlado, las
diferentes variables usadas cambiarán constantemente para estudiar su
comportamiento y que éstos se ajusten a la realidad del consumo eléctrico de
los usuarios.
“La investigación experimental consiste en la manipulación de una (o más)
variable experimental no comprobada, en condiciones rigurosamente controladas,
41
con el fin de describir de qué modo o por qué causa se produce una situación o
acontecimiento particular. El experimento provocado por el investigador, le permite
introducir determinadas variables de estudio manipuladas por él, para controlar el
aumento o disminución de esas variables y su efecto en las conductas
observadas”. (Grajales, 2000)
POBLACIÓN Y MUESTRA
Población
También llamado “universo”, se refiere al conjunto de personas u objetos de los
que se quiere conocer algo en una investigación. Puede estar constituido por
personas, animales, registros hospitalarios, muestras de laboratorio, accidentes
automovilísticos, entre otros. (López, 2004)
Para este proyecto la población está compuesta por los 23 abonados del servicio
eléctrico que se encuentran en el condominio “La Universal”,
ubicada en Maldonado 307 E/ Chile y Chimborazo en la ciudad de Guayaquil.
CUADRO N. 2 CUADRO DISTRIBUTIVO DE LA POBLACIÓN
Detalle Cantidad %
Usuarios del condominio “La Universal” 23 100
Total 23 100
Fuente: Datos de la Investigación.
Elaborado por: Barrera Migue l - Pinargote Henry
42
Muestra
“Es una fracción del universo o población que serán seleccionados para llevar a
cabo la investigación. Existen diversos procedimientos para conseguir la cantidad
de elementos que formarán parte de la muestra como: fórmulas, lógica, etc. La
muestra es una parte representativa de la población”. (López, 2004)
Al ser la población relativamente pequeña, para este proyecto se considerará
como muestra al total de la población.
CUADRO N. 3: CUADRO DISTRIBUTIVO DE LA MUESTRA
Población Tamaño de Población Muestra
Usuarios 23 23
Total 23 23
Fuente: Datos de la Investigación
Elaborado por: Barrera Miguel – Pinargote Henry
INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS
El instrumento de recolección de datos que se adapta al tipo de investigación es
la encuesta.
Las encuestas serán llenadas por los habitantes (usuarios del servicio eléctrico)
del condominio “La Universal”, mediante un cuestionario preparado
respectivamente.
43
Recolección de la Información
La encuesta se la realizó el miércoles 27 de diciembre del 2017 a los 23 abonados.
Los resultados son los siguientes:
Pregunta #1
¿Sabe usted qué parámetros le ofrece su medidor para calcular el consumo
eléctrico?
CUADRO N. 4 RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 1
Opciones Frecuencia Porcentaje
Si 2 8,7%
No 15 65,2%
Tiene alguna idea 6 26,1%
Total 23 100%
Fuente: Datos de la encuesta.
Elaborado por: Barrera Miguel – Pinargote Henry.
FIGURA N. 12 RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 1
Fuente: Datos de la encuesta.
Elaborado por: Barrera Miguel – Pinargote Henry.
Análisis: El 8,7% de los encuestados si conoce sobre los parámetros del medidor
eléctrico, mientras que el 65,2% afirma que no los conoce, el 26,1% indican que
tiene alguna idea, pero no con exactitud.
Si; 8,70%; 9%
No; 65,20%; 65%
Tiene alguna idea; 26,10%; 26%
44
Pregunta #2
¿Qué tan a menudo revisa las lecturas de consumo que ofrece su medidor
Eléctrico?
CUADRO N. 5 RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 2
Fuente: Datos de la encuesta.
Elaborado por: Barrera Miguel - Pinargote Henry.
FIGURA N. 13 RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 2
Fuente: Datos de la encuesta.
Elaborado por: Barrera Miguel - Pinargote Henry.
Análisis: El 8,7% de encuestados indican que siempre revisan las lecturas de su
consumo eléctrico, revisan a veces el 17,4%, casi nunca el 47,8% y el porcentaje
de encuestados que nunca revisan es 26,10%.
Siempre; 8,70%
A veces; 17,40%
Casi nunca; 47,80%
Nunca; 26,10%
Opciones Frecuencia Porcentaje
Siempre 2 8,7%
A veces 4 17,4%
Casi nunca 11 47,8%
Nunca 6 26,1%
Total 23 100%
45
Pregunta #3
¿Considera que la información que le ofrece la planilla eléctrica es de fácil
Interpretación?
CUADRO N. 6 RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 3
Opciones Frecuencia Porcentaje
Si 4 17,4%
No 8 34,8%
No toda 11 47,8%
Total 23 100%
Fuente: Datos de la encuesta.
Elaborado por: Barrera Miguel - Pinargote Henry.
FIGURA N. 14 RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 3
Fuente: Datos de la encuesta.
Elaborado por: Barrera Miguel - Pinargote Henry.
Análisis: Observamos que el 17,4% de los encuestados considera que la
información es de fácil interpretación, el 34,8% que considera que no toda la
información es de fácil comprensión y el 47,8% menciona que no es fácil
interpretar las planillas.
Si; 17,40%; 17%
No toda; 34,80%; 35%
No; 47,80%; 48%
46
Pregunta #4
¿Guarda usted sus planillas eléctricas de tal manera que pueda consultar su
consumo en algún otro momento?
CUADRO N. 7 RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 4
Opciones Frecuencia Porcentaje
Si 9 39,1%
A veces 8 34,8%
No 6 26,1%
Total 23 100%
Fuente: Datos de la encuesta.
Elaborado por: Barrera Miguel - Pinargote Henry.
FIGURA N. 15 RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 4
Fuente: Datos de la encuesta.
Elaborado por: Barrera Miguel - Pinargote Henry.
Análisis: El 39,1% de los encuestado si guarda sus planillas de consumo
eléctrico, mientras que el 34,8% a veces, por último, el 26,1% no las guarda.
Si ; 39,10%
A veces ; 34,80%
No; 26,10%
47
Pregunta #5
¿Considera usted que el valor a pagar dado por la planilla eléctrica está
acorde a lo que consumió en ese mes?
CUADRO N. 8 RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 5
Opciones Frecuencia Porcentaje
Si 6 26,1%
No estoy seguro 14 60,9%
No 3 13%
Total 23 100%
Fuente: Datos de la encuesta.
Elaborado por: Barrera Miguel - Pinargote Henry.
FIGURA N. 16 RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 5
Fuente: Datos de la encuesta.
Elaborado por: Barrera Miguel - Pinargote Henry.
Análisis: En la gráfica se observa que un 26,1% de los encuestados están de
acuerdo en que el valor a pagar es acorde a lo que ha consumido, el 60,9% no
están seguros, mientras el 13% no está de acuerdo.
Si ; 26,10%
No estoy seguro; 60,90%
No; 13,00%
48
Pregunta #6
¿Considera factible que desde su casa pueda saber cuánto debe pagar sin
tener que esperar a que llegue la planilla?
CUADRO N. 9 RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 6
Opciones Frecuencia Porcentaje
Si 21 91,3%
No 2 8,7%
Total 23 100%
Fuente: Datos de la encuesta.
Elaborado por: Barrera Miguel - Pinargote Henry.
Fuente: Datos de la encuesta.
Elaborado por: Barrera Miguel - Pinargote Henry.
Análisis: EL 91,3% opina que sería factible conocer los valores de kilovatios-hora
consumidos en cualquier momento mientras que el 8,7% indica que no lo es
Si; 91,30%
No; 8,70%
FIGURA N. 17 RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 6
49
Pregunta #7
¿Qué tan a menudo utiliza las aplicaciones instaladas del celular?
CUADRO N. 10
RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 7 Opciones Frecuencia Porcentaje
Siempre 19 82,6%
A veces 4 17,4%
Nunca 0 0,0%
Total 23 100%
Fuente: Datos de la encuesta.
Elaborado por: Barrera Miguel - Pinargote Henry.
FIGURA N. 18
RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 7
Fuente: Datos de la encuesta.
Elaborado por: Barrera Miguel - Pinargote Henry.
Análisis: El 82,6% de los encuestados siempre usan las aplicaciones en su
celular, el 17,4% a veces las utiliza y por otro lado no hay nadie que nunca las
utilice.
Siempre; 82,60%
A veces; 17,40%Nunca; 0,00%
50
Pregunta #8
¿Considera viable la idea de usar una aplicación para monitorear el consumo
de electricidad que gasta cada día?
CUADRO N. 11 RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 8
Opciones Frecuencia Porcentaje
Si 21 91,3%
No 2 8,7%
Total 23 100%
Fuente: Datos de la encuesta.
Elaborado por: Barrera Miguel - Pinargote Henry.
FIGURA N. 19 RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 8
Fuente: Datos de la encuesta.
Elaborado por: Barrera Miguel - Pinargote Henry.
Análisis: EL 91,3% de los encuestados están de acuerdo en utilizar una
aplicación para monitorear el consumo eléctrico, mientras que el 8,70 % indica
que no.
Si; 91,30%
No; 8,70%
51
Pregunta #9
¿Considera que, conociendo el valor de su consumo eléctrico en tiempo real
y expresado en dólares, crearía el hábito de ahorro eléctrico?
CUADRO N. 12 RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 9
Opciones Frecuencia Porcentaje
Si 12 52,2%
Es posible 8 34,8%
No 3 13 %
Total 23 100%
Fuente: Datos de la encuesta.
Elaborado por: Barrera Miguel - Pinargote Henry.
FIGURA N. 20 RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 9
Fuente: Datos de la encuesta.
Elaborado por: Barrera Miguel - Pinargote Henry.
Análisis: El 52,20% de los encuestados indican que sí crearían el hábito del
ahorro, el 34,8% indican que es posible, el 13 % no está de acuerdo.
Si; 52,20%
Es posible; 34,80%
No; 13,00%
52
Pregunta #10
De existir una aplicación para Smartphone que le permita ver cuánta energía
consume y el valor que debe pagar en tiempo real ¿la usaría?
CUADRO N. 13 RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 10
Opciones Frecuencia Porcentaje
Si 23 100 %
No 0 0%
Total 23 100%
Fuente: Datos de la encuesta.
Elaborado por: Barrera Miguel - Pinargote Henry.
FIGURA N. 21 RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 10
Fuente: Datos de la encuesta.
Elaborado por: Barrera Miguel - Pinargote Henry.
Análisis: El 100% de los encuestados está de acuerdo en usar una aplicación
para monitorear el consumo.
Si; 100,00%
No; 0,00%
53
Procesamiento y Análisis
El 8,7% de los encuestados si conoce sobre los parámetros del medidor eléctrico,
mientras que el 65,2% afirma que no los conoce, el 26,1% indican que tiene alguna
idea, pero no con exactitud.
En la pregunta 1, se analizaron los resultados y se observa que casi la totalidad
de la muestra (91.3%) no conoce los parámetros ofrecidos por el medidor eléctrico.
Esto demuestra el escaso conocimiento que tienen los usuarios sobre este tema.
Los resultados de la pregunta 2 muestran que más del 73% no revisan las lecturas
de consumo directamente en el medidor, esto indica que dicha información es
difícil de interpretar o les resulta poco relevante.
La pregunta 3 demuestra que más del 80% de los encuestados no saben
interpretar los valores ofrecidos por el medidor, es necesario ofrecerles
información fácil de comprender.
En la pregunta 4 el 39,1% de los encuestado si guarda sus planillas de consumo
eléctrico, mientras que el 34,8% a veces, por último, el 26,1% no las guarda. Más
del 50% no cuenta con una ubicación física donde guarden sus facturas y
revisarlas en otra ocasión, además el 39% que sí lo hace podría organizar mejor
esta información en una base de datos lógica y dejar de usar papel.
Respecto a la pregunta 5, se observa que un 26,1% de los encuestados están de
acuerdo en que el valor a pagar es acorde a lo que ha consumido, el 60,9% no
están seguros, mientras el 13% no está de acuerdo. Más del 60% no confían en
que el valor de sus planillas sea el correcto, esto al no tener algún otro punto de
referencia con el cual poder comparar precios.
En la pregunta 6 se observa que el 91,3% opina que sería factible conocer el valor
a pagar de los kilovatios-hora consumidos en cualquier momento mientras que el
8,7% indica que no lo es. A la mayoría de los usuarios les gustaría no estar a la
espera de la llegada de su planilla, este porcentaje es importante ya que indica
54
que los usuarios están dispuestos a usar un sistema que les brinde esa facilidad
y ahorre tiempo.
En la pregunta 7, el 82,6% de los encuestados siempre usan las aplicaciones en
su celular, el 17,4% a veces las utiliza, por otro lado, no hay nadie que nunca las
utilice. Esto es determinante, el 100% de los abonados cuenta con un smartphone,
por tanto, están familiarizados con su funcionamiento y como adquirirlas.
Acostumbrarse a usar la aplicación de este proyecto es sencillo.
En la pregunta 8, el 91,3% de los encuestados están de acuerdo en utilizar una
aplicación para monitorear el consumo eléctrico mientras que el 8,70 % indica que
no. Al ser el smartphone una herramienta potente que cabe en el bolsillo y que
gestiona muchas de nuestras actividades diarias, el 91% de los usuarios no
dudaron en usar esta aplicación para que los mantenga al tanto de sus consumos
eléctricos.
En la pregunta 9, el 52,20% de los encuestados indican que sí crearían el hábito
del ahorro, el 34,8% indican que es posible, el 13 % no está de acuerdo. Mas del
80% está de acuerdo en que crearían el hábito de utilizar conscientemente la
energía eléctrica, esto se debe no solo porque gestionarían mejor el uso de este
tipo de energía, sino también, porque al hacerlo ahorrarían dinero.
En la pregunta 10, el 100% de los encuestados están de acuerdo en usar una
aplicación para monitorear el consumo. Esto se debe a lo fácil y cómodo que es
usar una aplicación, además de la información útil que ofrece y a los beneficios
que brinda en el ahorro económico y energético.
55
Validación de la Idea a Defender
Los resultados de las encuestas realizadas a los habitantes del condominio “La
Universal” demostraron que están de acuerdo con el desarrollo de un prototipo
para monitoreo de energía eléctrica que consumen en sus domicilios, ya que el
presente proyecto busca que los abonados puedan observar estos parámetros de
una manera más cómoda y sobre todo comprensible desde su teléfono inteligente,
además, les brindaría la certeza que el monto que se genera en su planilla es el
correcto.
56
CAPÍTULO IV
PROPUESTA TECNOLÓGICA
Este proyecto de titulación tiene como propósito brindar al usuario del servicio
eléctrico, un sistema que le permita conocer los costes ocasionados por los
kilovatios que ha consumido. Usando una aplicación instalada en el smartphone y
un prototipo software/hardware ubicado a continuación del disyuntor principal del
domicilio, éste tomará las muestras con la ayuda de un sensor de corriente,
enviará los datos al celular y almacenará los datos consumidos cada mes en una
base de datos para ser consultados cuando se requiera.
A continuación, se detallan las etapas que se llevaron a cabo para el desarrollo
del prototipo.
INICIO
Primera etapa de la metodología PMI que está compuesta por aquellos procesos
que permiten definir un nuevo proyecto u obtener la autorización para ejecutar
éste. (Guide, 2004)
En esta fase hubo reuniones con las autoridades de la “Unidad de Titulación”, los
cuales otorgaron un cronograma del proceso de titulación con las siguientes
actividades:
Elaborar y entregar un tema de anteproyecto
Asignación de tutor y reuniones
Asignación de Revisor y reuniones
57
Entrega de anexos que formalicen la participación de los alumnos en la
elaboración del proyecto
Durante esta etapa también se realizó un estudio de los diferentes términos
que se usarían, costos iniciales, participantes y tecnologías aplicables al
proyecto.
PLANEACIÓN
Segunda etapa de la metodología PMI en la que se “establece el alcance total del
proyecto, define y refina los objetivos y se desarrollar la línea de acción requerida
para alcanzar dichos objetivos”. (Guide, 2004)
En este período se definieron los alcances del proyecto, conjuntamente el objetivo
general y los específicos. Se elaboró el diseño operacional del prototipo de
monitoreo inalámbrico y su estructura
En la siguiente ilustración se presenta el diseño planteado.
58
FIGURA N. 22 DISEÑO DEL SISTEMA DE MONITOREO INALÁMBRICO
Fuente: Datos de la Investigación.
Elaborado por: Barrera Miguel – Pinargote Henry.
Como se observa en la figura, el sistema se divide 4 partes operacionales:
Entrada de Datos (Corriente y Voltaje)
Procesado de Datos en placa Arduino Mega (programada en C)
Servicio MY SQL En placa Raspberry pi 2 (servicio LAMP)
Aplicación para smartphone (Desarrollado en App Inventor)
La placa Arduino procesa los datos recibidos por el sensor de corriente y los
almacena en la placa Raspberry, en ella se encuentra instalada una base de
datos donde serán almacenados los KWh consumidos con su respectivo mes.
Cuando el usuario quiera estar al tanto de los kilovatios-Hora que va
consumiendo o consultar algún registro de meses anteriores, simplemente
abrirá la aplicación instalada en su teléfono Android, se conectará al bluetooth
y hará la consulta.
59
EJECUCIÓN
Tercera etapa de la metodología PMI y está compuesta por aquellos procesos
definidos en el diseño del sistema (FIGURA 21) a fin de cumplir con las
especificaciones del mismo. Este grupo de Procesos implica coordinar
personas y recursos, gestionar las expectativas de los interesados,
así como integrar y realizar las actividades del proyecto. (Guide, 2004)
A continuación, se especifica el desarrollo de cada una de las etapas que
compondrán al prototipo.
ENTRADA DE DATOS (CORRIENTE AC)
El primer paso para el desarrollo del prototipo es obtener datos de la corriente que
circula en determinado circuito eléctrico, es decir, hay que transformar la señal
eléctrica analógica en señales digitales para que pueda ser procesada por el
Arduino. Esto se logra con la ayuda del sensor TCS-013-30, el cual determina la
corriente que se consume y soporta hasta 30 amperios.
FIGURA N. 23 SENSOR DE CORRIENTE SCT-013-30
Fuente: Datos de la investigación.
Elaborado por: Barrera Gallegos Miguel – Pinargote Henry.
60
El sensor configurado toma las muestras de corriente alterna que consuman las
cargas y se las digitaliza, para realizar el procesamiento en tiempo real en la placa
Arduino.
Este sensor entrega en sus terminales un voltaje AC de 1V, luego se debe sumar
2,5V DC. Básicamente consiste en poner un divisor de tensión y un condensador.
FIGURA N. 24 DIAGRAMA DEL TRANSFORMADOR DE CORRIENTE SCT-013-30
Fuente: Página oficial de Arduino sección de accesorios.
Elaborado por: Barrera Gallegos Miguel – Pinargote Henry.
RA = RB = 10 Kilo ohmios a medio vatio.
Capacitor = 10uF a 10 v, para filtrar el posible ruido.
V in: 5V DC provenientes de Arduino.
GND: Tierra del Arduino
V (analog in): 2.5V que será la entrada del sensor SCT.
0_- 1 Vac
61
ENTRADA DE DATOS (VOLTAJE AC)
El voltaje será determinado por un selector de 2 posiciones, cada posición
equivale a un estado diferente que es enviado al procesador de Arduino. En estado
“ON” se envían 5 voltios que indican que el sistema funciona a 110V y en “OFF”
al no enviar voltaje indica que el sistema funciona a 240V)
PROCESADO DE DATOS EN LA PLACA ARDUINO MEGA
La placa Arduino mega será la encargada de realizar las siguientes funciones:
Recibir y procesar los datos del sensor de corriente para determinar los
KWh basados en capturas de muestras en el tiempo
Reloj y calendario en tiempo real para guardar datos en el momento
correcto
Conectarse con Raspberry para enviarle la información que se desea
almacenar
Transmitir la información al celular mediante un módulo bluetooth HT-05
Mostrar la información procesada en el display
Para su correcto funcionamiento necesita alimentarse de una fuente externa
de 5V a 12V, se puede usar un adaptador de corriente o mediante el cable
USB conectándolo a la computadora. Encima de esta placa se inserta el
módulo Ethernet Shield el cual cuenta con un puerto RJ45 que servirá como
punto de comunicación con la interfaz de red de la placa Raspberry pi, en
donde se encuentra alzado el servicio de administración MY SQL.
62
FIGURA N. 25 ARDUINO MEGA CON ETHERNET SHIELD
Fuente: Datos de la Investigación.
Elaborado por: Barrera Miguel – Pinargote Henry.
FIGURA N. 26 ENTORNO DE DESARROLLO ARDUINO
Fuente: IDE de Arduino.
Elaborado por: Barrera Miguel – Pinargote Henry.
63
Para programar Arduino mega es necesario usar el entorno de desarrollo
provisto por ellos y se puede ejecutar en computadoras con sistema operativo
Windows, Linux o MacOS.
El código fuente puede ser revisado en la sección de anexos (ANEXO 1)
FIGURA N. 27 PORCIÓN DEL CÓDIGO DE ARDUINO
Fuente: IDE de Arduino.
Elaborado por: Barrera Miguel – Pinargote Henry.
INSTALAR MYSQL EN RASPBERRY PI 2 (SERVICIO LAMP)
El sistema operativo Raspbian de Raspberry está a cargo de ejecutar el servicio
LAMP, el significado de sus siglas es el siguiente:
64
Linux
Apache (Servidor web)
MySQL (Base de Datos)
PHP/Perl/Python (lenguaje de programación)
Con los siguientes comandos se puede levantar el servicio correctamente.
Actualizar el sistema
#sudo apt update
#sudo apt upgrade
Instalar servicio web apache
#sudo apt install apache2
Configuración de los permisos del sistema
#cd /var/www/
#sudo chown -R www-data:www-data html
#sudo find html -type d -print -exec chmod 777
#sudo find html -type f -print -exec chmod 777
Instalación de PHP
#sudo apt install php5 libapache2-mod-php5
#sudo /etc/init.d/apache2 restart
#sudo /etc/init.d/apache2 status
Instalación de MySQL
#sudo apt-get install mysql-server mysql-client php5-mysql phpmyad
65
APLICACIÓN PARA SMARTPHONE
La aplicación para Android fue desarrollada en la plataforma APP Inventor, en la
siguiente figura se muestra cómo es escrito el código fuente para que pueda ser
compilado, se observa que la estructura es por bloques como “legos”, así puede
ser interpretado fácilmente por otra persona que quiera estudiar su
funcionamiento.
FIGURA N. 28 INTERFAZ DE APP INVENTOR: CÓDIGO FUENTE
Fuente: Plataforma “App Inventor”.
Elaborado por: Barrera Miguel – Pinargote Henry.
Uso de la plataforma APP inventor
Para ingresar al IDE de desarrollo: se debe buscar en el navegador “App Inventor”.
Seleccionar “MIT App Inventor 2”, este enlace direccionará la interfaz de
programación.
66
FIGURA N. 29 APP INVENTOR: BÚSQUEDA
Fuente: Datos de la Investigación
Elaborado por: Barrera Miguel – Pinargote Henry.
FIGURA N. 30 APP INVENTOR: INTERFAZ PRINCIPAL
Fuente: Plataforma “App Inventor”.
Elaborado por: Barrera Miguel – Pinargote Henry.
67
Diseñar el Software:
El programa está estructurado en 2 partes:
Diseño del perfil gráfico o interfaz de usuario.
Diseño lógico en bloques.
Diseño del perfil gráfico o interfaz de usuario.
Se seleccionan las imágenes, combinación de colores, botones, cuadros de texto,
etc., necesarias para la interfaz y que serán visibles para el usuario.
FIGURA N. 31 APP INVENTOR: DISEÑO DE LA INTERFAZ DE USUARIO
Fuente: Plataforma “App Inventor”.
Elaborado por: Barrera Miguel – Pinargote Henry.
68
Diseño de la “caja contenedora” que mostrará el voltaje detectado.
FIGURA N. 32 APP INVENTOR: DISEÑO DE SEGUNTA PANTALLA
Fuente: Plataforma “App Inventor”.
Elaborado por: Barrera Miguel – Pinargote Henry.
Añadir botones que permitan la recolección de datos: actual e histórico.
FIGURA N. 33 APP INVENTOR: BOTONES DE RECOLECCION DE DATOS
Fuente: Plataforma “App Inventor”.
Elaborado por: Barrera Miguel – Pinargote Henry.
69
FIGURA N. 34 APP INVENTOR: DISEÑO DE LOS BOTONES DEL HISTORIAL
Fuente: Plataforma “App Inventor”.
Elaborado por: Barrera Miguel – Pinargote Henry.
Por último, añadir las etiquetas que mostrarán al usuario los datos recolectados.
FIGURA N. 35 APP INVENTOR: CUADROS DE TEXTO
Fuente: Plataforma “App Inventor”.
Elaborado por: Barrera Miguel – Pinargote Henry.
70
Diseño lógico en bloques
Bloques del diseño lógico de la conexión inalámbrica.
FIGURA N. 36 APP INVENTOR: DISEÑO LÓGICO DE CONEXIÖN INALÄMBRICA
Fuente: Plataforma “App Inventor”.
Elaborado por: Barrera Miguel – Pinargote Henry.
º
Diseño lógico de los botones de consumo actual y consumo histórico.
FIGURA N. 37 APP INVENTOR: DISEÑO LÖGICO DE LOS BOTONES DE CONSULTA
Fuente: Plataforma “App Inventor”.
Elaborado por: Barrera Miguel – Pinargote Henry.
71
Usar un reloj que controle la sincronización de la recolección de datos y que
evite que el búfer se llene de datos basura.
FIGURA N. 38 APP INVETOR: RELOJ
Fuente: Plataforma “App Inventor”.
Elaborado por: Barrera Miguel – Pinargote Henry.
Diseño lógico de los botones que representan a los meses del año.
FIGURA N. 39 APP INVENTOR: DISEÑO LÓGICO DE LOS MESES DEL AÑO
Fuente: Plataforma “App Inventor”.
Elaborado por: Barrera Miguel – Pinargote Henry.
72
SUPERVISIÓN Y CONTROL
La cuarta etapa está compuesta por los procesos requeridos para analizar el
desempeño y el cumplimiento de los objetivos del proyecto, recomendar acciones
correctivas o preventivas que anticipen posibles problemas, además se identifican
áreas que precisen de cambios o modificaciones. (Guide, 2004)
Durante esta fase se verificó que el sistema de MONITOREO INALAMBRICO DE
PARAMETROS ELECTRICOS cumpla con las metas propuestas, se estudió el
comportamiento de hardware y software para que sea y permanezca estable, se
realizó un video en cámara rápida del prototipo capturando muestras de corriente
durante 3 horas en un ambiente controlado y sujeto a las condiciones de consumo
básicos de un hogar (luces, refrigerador, TV, etc.), para confirmar que los datos
sean correctos se necesitó usar un amperímetro y el medidor instalado en el
domicilio, el video será entregado como anexo en el CD que incluye este
documento.
FIGURA N. 40 VIDEO SOBRE EL FUNCIONAMIENTO Y CONTROL DEL PROTOTIPO
Fuente: Video del control del prototipo.
Elaborado por: Barrera Miguel – Pinargote Henry.
73
FIGURA N. 41 PROTOTIPO TERMINADO
Fuente: Datos de la Investigación.
Elaborado por: Barrera Miguel – Pinargote Henry.
CIERRE
Esta etapa se compone por aquellos procesos o actividades que permitan
completar formalmente el proyecto. (Guide, 2004)
En esta fase se realiza la entrega de los diferentes anexos a la unidad de titulación,
los mismos que deberán ser firmados por las autoridades correspondientes para
su respectiva validación.
74
ANÁLISIS DE FACTIBILIDAD
FACTIBILIDAD OPERACIONAL
Esta propuesta va dirigida en beneficio de los usuarios que tengan en sus hogares
un medidor eléctrico. En este caso se tomó como escenario un condominio
ubicado en el centro de Guayaquil. Es factible ya que mediante las encuestas se
determinó que a los abonados sí les interesa contar con un sistema que le permita
monitorear su consumo de energía mediante su celular. Además, no se necesita
modificar nada en la infraestructura del edificio para llevar a cabo la instalación y
posterior uso, solo es necesario un tomacorriente para alimentar el prototipo. Cabe
destacar que los mismos usuarios pueden utilizar el software del prototipo, ya que
es de fácil manejo e intuitivo, además se adjunta un manual de usuario al final de
este documento (Anexo 1)
FACTIBILIDAD TÉCNICA
Este prototipo cuenta con una serie de elementos hardware y software de fácil
adquisición en el mercado electrónico y además económicos.
La estructura es modular, esto asegura que los componentes pueden ser
reemplazados fácilmente por otro en caso de fallos al realizar las pruebas de
funcionamiento, así mismo, los elementos pueden ser actualizados cuando sea
necesario o cuando lleguen al mercado accesorios con nuevas funciones y
prestaciones.
75
El hardware necesario para levantar el prototipo es el siguiente:
Placa Raspberry pi 2
Placa Arduino Mega
Módulo Ethernet Shield
Módulo de Reloj DS3231
Módulo de Bluetooth HC-05
Displays LCD 16 x 2
Fuente de alimentación 5VDC.
Sensor de corriente SCT-013-030
Un selector o interruptor de 2 posiciones
Un diodo RGV
Un Potenciómetro 10k.
El Software es que se presenta a continuación:
IDE de Arduino
Entorno de Desarrollo Android App Inventor
Base de Datos MySQL Server
Sistema operativo Raspbian
76
FACTIBILIDAD LEGAL
Según la ley orgánica del servicio público de energía eléctrica del Ecuador, título
VI, sobre la eficiencia energética, en el artículo 74 establece que se debe
“promover valores y conductas orientadas al empleo racional de los recursos
energéticos, priorizando el uso de energías renovables” además “Incentivar la
reducción de costos de producción a través del uso eficiente de la energía, para
promover la competitividad”. (Asamblea Nacional, 2015)
Además, en su artículo 1, esta ley “regula la participación de los sectores público
y privado, en actividades relacionadas con el servicio público de energía eléctrica,
así como también la promoción y ejecución de planes y proyectos con fuentes de
energías renovables, y el establecimiento de mecanismos de eficiencia
energética”. (Asamblea Nacional, 2015)
Este proyecto pretende proveer al consumidor de un hábito de ahorro energético
y defender sus derechos, ya que podrá conocer en cualquier momento los KWh
consumidos, pudiendo así tener un punto de referencia para que en posteriores
días o semanas no sobrepase sus raciones de energía normales y sepa si está
pagando lo justo.
77
FACTIBILIDAD ECONÓMICA
Para la realización de este proyecto fueron necesarios varios componentes
electrónicos que se presentan a continuación. Cabe mencionar que los
diferentes entornos para desarrollo de software y base de datos (Arduino,
Android, MySQL) son Open Source, por tanto, no generaron costos adicionales.
CUADRO N. 14 COSTO DE LOS COMPONENTES DEL PROTOTIPO
CANTIDAD DESCRIPCIÓN TOTAL
1 Raspberry pi 2 $50
1 Tarjeta Arduino Mega $20
1 Módulo Ethernet Shield $15
1 Módulo de Reloj DS3231 $5
1 Módulo de Bluetooth HC-05 $10
1 Displays LCD 16 x 2 $6
1 Fuente de alimentación 5 vdc. $5
1 Sensor SCT-013-030 $20
1 Led RGV $0,5
1 Interruptor de 2 posiciones $0,5
Total $132
Fuente: Datos de la Investigación.
Elaborado por: Barrera Miguel – Pinargote Henry.
Como se puede observar, la implementación del prototipo es factible económicamente
ya que los componentes son de bajo coste, mejor aún si se decide fabricarlos en masa.
78
ETAPAS DE LA METODOLOGÍA DEL PROYECTO
El presente proyecto está basado en la metodología Project Management Institute
(PMI), el cual indica que la aplicación de conocimientos, procesos, habilidades,
herramientas y técnicas puede tener un impacto considerable en el éxito de un
proyecto. La guía del “PMBOK” es el documento oficial que explica este método y
proporciona pautas para el desarrollo de proyectos y define conceptos
relacionados con la dirección de éstos. PMI consta de 5 etapas: Inicio, Planeación,
Ejecución, Monitoreo y Control, Cierre. (Guide, 2004)
ENTREGABLES DEL PROYECTO
Código fuente de Arduino, se adjunta en anexos (anexo 1)
Video explicativo
Manual de usuario, se adjunta en anexos (anexo 2)
Documento empastado
CD
.
CRITERIOS DE VALIDACIÓN DE LA PROPUESTA
Para validar el proyecto se realizó una encuesta a los habitantes del
condominio la “La Universal”, situado en las calles Maldonado 307 E/ Chile y
Chimborazo de la ciudad de Guayaquil, esto con el fin de medir la aceptación
de los usuarios y demostrar la necesidad que tienen de usar un sistema de
monitoreo eléctrico que le permita ver su consumo en dólares desde una
herramienta de uso cotidiano: el smartphone.
79
CUADRO N. 15 VALIDACIÓN DE LA PROPUESTA
CRITERIO PORCENTAJE
Considera viable la idea de usar una
aplicación para monitorear el
consumo de electricidad que gasta
cada día
91.3%
Considera que, conociendo el valor
de su consumo eléctrico en tiempo
real y expresado en dólares, crearía
el hábito de ahorro eléctrico
52.20%
De existir una aplicación para
smartphone que le permita ver cuánta
energía consume y el valor que debe
pagar en tiempo real ¿la usaría?
100%
Fuente: Datos de la Investigación
Elaborado por: Barrera Miguel – Pinargote Henry.
80
CRITERIOS DE ACEPTACIÓN DEL PRODUCTO O SERVICIO
Se evaluó cada proceso definido e implementado en el diseño del sistema de
monitoreo de parámetros eléctricos, mediante pruebas que se realizaron en la
cuarta etapa: Control del proyecto.
CUADRO N. 16 CRITERIOS DE ACEPTACIÓN DEL SISTEMA
PROCESO CRITERIO DE ACEPTACION ESTADO
Recolección de
datos
Corriente/Voltaje
La rapidez y exactitud del sensor de
corriente Aprobado
Procesamiento de
Datos
Procesamiento de datos de Arduino,
sincronización del reloj RTC y
transmisión eficiente del bluetooth
Aprobado
Base de Datos
Almacenamiento y posterior
recuperación con un tiempo de
consulta de 2-3 segundos
Aprobado
Transmisión y
Recepción de Datos
Velocidad de consulta entre la
aplicación de monitoreo del
smartphone y el módulo bluetooth de
Arduino, no sobrepasa 1 segundos
Aprobado
Fuente: Datos de la Investigación
Elaborado por: Barrera Miguel – Pinargote Henry.
81
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES
El desarrollo de prototipos bajo las herramientas Arduino y Raspberry ofrecen
muchas ventajas debido a la amplia gama de posibilidades que brinda tanto
a los programadores como al usuario final. Con el sensor de corriente SCT-
013-030 fue posible capturar y procesar la carga normal en una vivienda sin
necesidad de hacer modificaciones en sus instalaciones eléctricas y sin
alterar su funcionamiento, solo se debe instalar el sensor en la entrada del
disyuntor principal para empezar a monitorear el consumo eléctrico.
Con la ayuda del módulo bluetooth HT-05, se realizó la comunicación entre la
aplicación móvil y el prototipo, permitiendo así, enviar y recibir los parámetros
eléctricos directamente al smartphone en un rango comprendido entre 0 a 15
metros y en un lapso entre 2 a 4 segundos.
El procesamiento de información que ofrece la tarjeta Raspberry permite que
la información sea almacenada en la base de datos MySQL instalada en ella,
los parámetros eléctricos guardados son enviados a la aplicación móvil
cuando el usuario solicita dicha información.
Gracias a la plataforma libre en línea “APP INVENTOR” ha sido posible la
creación del aplicativo para este proyecto de titulación, el cual permite no solo
recolectar los datos, sino que también los almacena. La aplicación ofrece una
interfaz amigable e intuitiva que le facilita a los usuarios interactuar con ella,
dejando de lado la necesidad de capacitarse para poder usarla.
Los resultados obtenidos de las pruebas realizadas al prototipo fueron
satisfactorios, cumple con las funcionalidades determinadas en los
objetivos para medir la corriente, además se demostró lo eficiente y
sencillo usar este sistema para el monitoreo de parámetros eléctricos.
82
RECOMENDACIONES
Para uso industrial es necesario configurar un sensor Sct-013 que soporte
cargas mayores (modelo 0100), este permitiría captar corrientes de entrada
entre 0 a 100 amperios. Cabe recalcar que el sensor SCT-013-30 soporta
hasta 30 amperios.
En el mercado existe un módulo bluetooth que emite señales hasta 1000m
(HC-12) difícil de conseguir en Ecuador, en futuras versiones es aconsejable
importar este componente y cambiarlo por el que se usa actualmente (HT-05).
El tiempo de almacenamiento, consulta, extracción y envío de los datos en
Raspberry pi pueden mejorar descartando el uso del Arduino, ya que se
eliminaría el tiempo de conexión existente entre estas dos placas. En
próximas versiones se puede emplear almacenamiento en la nube para
realizar consultas en cualquier parte del mundo
Es factible proveer a la aplicación móvil de una función que genere gráficos
basados en el historial guardado, así el usuario podría interpretar con mayor
facilidad los diferentes períodos de consumo eléctrico
Colocar entre los pines de alimentación del procesador un capacitor de 30
microfaradios a 12V, capacidad suficiente para que alimente durante 1
milisegundo al procesador y que este detecte la falta de fase, así el programa
grabará el ultimo valor de consumo y cuando regrese la energía eléctrica parta
desde ese dato guardado y no se pierda.
83
BIBLIOGRAFÍA
ARCONEL. (2015). Planilla eléctrica - ARCONEL. Retrieved from
http://www.regulacionelectrica.gob.ec/planilla-electrica/
ARCONEL. (2016). Plagio tarifario para las empresas eléctricas.
ARDUINO. (2007). PRODUCTOS - ARDUINO. Retrieved from
https://www.arduino.cc/en/Main/Products
Artero, Ó. T. (2013). Arduino: curso práctico de formación. RC Libros.
Asamblea Constituyente de Montecristi. (2008). Constitución de la República del
Ecuador.
Asamblea Nacional. (2015). Ley Orgánica del Servicio Público de Energía
Eléctrica.
BENAVIDES, M. (2012). App Inventor. España.
Carrasco, E. (2008). Instalaciones eléctricas de baja tensión en edificios de
viviendas. Editorial Tebar.
Cevallos, A. (2007). Hablemos de electricidad.
Congreso Nacional del Ecuador. (1998). Ley de Propiedad Intelectual.
Correa Delgado, R. (2008). Decreto No. 1014 Software Libre en Ecuador.
Diccionario de Computación e Internet. (n.d.). Diccionario de Computación e
Internet. (G. E. Trébol, Ed.).
Enríquez Herrador, R. (2009). Guía de Usuario de Arduino, 49.
Floyd, T. L., Caño, M. J. G., & de Turisi, E. B. L. (1997). Fundamentos de sistemas
digitales (Vol. 7). Prentice Hall.
Gordon Sánchez, B. R., & Tacurí Romero, E. G. (2016). Diseño e implementación
84
de un módulo didáctico de domótica por medio de láminas con la tarjeta
raspberry PI y el programa QT en la universidad politécnica salesiana sede
Guayaquil.
Grajales, T. (2000). Tipos de investigación. On line)(27/03/2.000). Revisado El, 14.
Guide, P. (2004). A guide to the project management body of knowledge. In Project
Management Institute (Vol. 3).
LOES. (2010). Ley Orgánica de Educación Superior. Quito, Ecuador.
López, P. L. (2004). Población muestra y muestreo. Punto Cero, 9(8), 69–74.
MALAA, J. I. A., Giova, N. N. A., & RAos, R. R. O. (n.d.). TIPOS, METODOS Y
ESTRATEGIAS DE.
Ortega, E. I., Cazco, D. A., Luna, V. O., & Ortega, J. I. (2013). Comunicaciones
celulares para medición inteligente de energía eléctrica en sistemas de
distribución. Ingenius, (10), 21–33.
Pérez Vélez, V. E. (2014). Estudio preliminar sobre la viabilidad de la
implementación de medidores inteligentes de energía en los estratos 1, 2 y 3
de Cali [recurso electrónico].
Rayo Cedillo, J. A., Valdivieso Armendariz, C., Cusme, C., & Alfonso, J. (2014).
Utilización de la Minicomputadora Raspberry Pi para la adquisición y
evaluación de datos de consumo de energía eléctrica de equipos a 220
Voltios. Revista Tecnológica Espol.
Ruiz, M., & García, M. (2015). Interoperabilidad entre medidores inteligentes de
energía eléctrica residencial. Politécnica Salesiana.
Samaniego Idrovo, D. I., Orellana, V., & Fernando, D. (2016). Diseño e
implementación de un medidor de energía electrónico para vivienda, con
orientación a la prevención de consumo y ahorro energético.
2
Zapata H, M., & Hernández G, G. (2013). Lectura en un medidor eléctrico y
transmisión vía bluetooth de los datos a un dispositivo android para su
procesamiento y facturación. Universidad Católica Andrés Bello.
ANEXO 3: FORMATO DE LA ENCUESTA
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Encuesta sobre el grado de aceptación que puede tener un sistema para monitorear consumos eléctricos.
Género: _____ Edad: _____
1. ¿Sabe usted qué parámetros le ofrece su medidor para calcular el consumo eléctrico? SI ____ NO ____ TIENE ALGUNA IDEA______
2. ¿Qué tan a menudo revisa las lecturas de consumo que ofrece su medidor eléctrico? SIEMPRE____ A VECES____ CASI NUNCA____ NUNCA____
3. ¿Considera que la información que le ofrece la planilla eléctrica es de fácil interpretación? SI ____ NO ____ NO TODA_____
4. ¿Guarda usted sus planillas eléctricas de tal manera que pueda consultar su consumo en algún otro momento?
SI ____ NO ____ A VECES____
5. ¿Considera usted que el valor a pagar dado por la planilla eléctrica está acorde a lo que consumió en ese mes?
SI ____ NO ____ NO ESTOY SEGURO____
6. ¿Considera factible que desde su casa pueda saber cuánto debe pagar sin tener que esperar a que llegue la planilla?
SI ____ NO ____
7. ¿Qué tan a menudo utiliza las aplicaciones instaladas del celular? SIEMPRE____ A VECES____ NUNCA___
8. ¿Considera viable la idea de usar una aplicación para monitorear el consumo de electricidad que gasta cada día?
SI ____ NO ____
9. ¿Considera que, conociendo el valor de su consumo eléctrico en tiempo real y expresado en dólares, crearía el hábito de ahorro eléctrico?
SI ____ NO ____ ES POSIBLE____
10. De existir una aplicación para smartphone que le permita ver cuánta energía consume y el valor
que debe pagar en tiempo real ¿la usaría? SI ____ NO ___
ANEXOS
ANEXO 1: CÓDIGO ARDUINO
//L.Barrera_Henry MEDIDOR_ELECTRICO_INALAMBRICO // Trabajo de
titulación.
#include <SoftwareSerial.h> #include <Ethernet.h> #include <MySQL_Connection.h> #include <MySQL_Cursor.h> #include <LiquidCrystal.h>
EthernetClient EthClient; MySQL_Connection conexion ((Client *) &EthClient); #include "RTClib.h” //reloj RTC_DS3231 rtc; #include "EmonLib.h"// para monitorear la corriente ac EnergyMonitor energyMonitor;// Crear una instancia EnergyMonitor const int rs = 2, en = 3, d4 = 4, d5 = 5, d6 = 6, d7 = 7; LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7); DateTime fecha; float anterior ; float dato_ant ; int mes= 1; float recogido = 0; float consumo_mes = 0; int cont=0; int led =2; int estadoBt=0;int muestras_dia = 20; int muestras_hora = 3600; // muestras_hora debe ser 3600,segundos que tiene la hora , por cuestiones de visualizacion lo pondremos en 10 int estado1 = 0;int Voltaje = 123; int Nivel_voltaje = 0 ;int Indicador_voltaje = 0; int indicador_voltaje = A0; //pin lectura de voltaje 124 / 240 (1 o 0)de la pila, usando un selector float extras = 0; //valores por distribusion y extras que cobra la Empresa_electrica float Amp_s=0; float Amp_acum=0; float Kw_acum=7417;float Pago_acum=0; float Irms=0; float pago_Hora=0;float Kw_Dia=0; float Kw_Hora=0; int dato_leido =0;//int a = 0;int b = 0 ;int c = 0 ; int ledRojo = 13;int ledVerde = 12;int ledAzul = 11 ; byte mac_addr[] = {0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED}; IPAddress IPMySQL(192, 168, 2, 50); IPAddress IPArduino (192, 168, 2, 10); //IPAddress IPMySQL(192, 168, 0, 98); //IPAddress IPArduino (192, 168, 0, 10); char userMySQL[]="arduino"; char passMySQL[]="arduino"; /*void grabarDatoBD(int pdato1, float pdato2)
{if(conexion.connect(IPMySQL, 3306, userMySQL, passMySQL)) {char INSERTAR_MySQL[]= "INSERT INTO bdprueba1.tabla1 (dato1,dato2) VALUES (%d, %s)"; //insertando datos manualmente char query[128];char decimal[10];dtostrf(pdato2, 1, 1, decimal); sprintf(query, INSERTAR_MySQL, pdato1, decimal); MySQL_Cursor *cur_mem = new MySQL_Cursor(&conexion); cur_mem->execute(query); delete cur_mem;conexion.close(); Serial.println("Registro Grabado ");digitalWrite (ledVerde,HIGH);delay (1000);digitalWrite(ledVerde,LOW); }else {Serial.println("Conexion a Base de datos fallo grabar.");} }*/ float extraerDatoBD(int valor_mes) {if (conexion.connect(IPMySQL, 3306, userMySQL, passMySQL)) {row_values *fila = NULL; String resultado; char a[8]; MySQL_Cursor *cur_mem = new MySQL_Cursor(&conexion); char BUSCAR_MySQL[]= "select dato2 from bdprueba1.tabla1 where dato1 = %d"; char query[128]; sprintf(query, BUSCAR_MySQL, valor_mes); cur_mem->execute(query); column_names *columns = cur_mem->get_columns(); do {fila = cur_mem->get_next_row(); if (fila != NULL) {resultado = atol(fila->values[0]);}//Serial.println(resultado); } while (fila != NULL);delete cur_mem; conexion.close(); resultado.toCharArray(a,resultado.length()+1); return atof(a); }else {Serial.println("Fallo ..Extraer");} } void grabarDato(int pdato1, float pdato2) { char INSERTAR_MySQL[]= "INSERT INTO bdprueba1.tabla1 (dato1,dato2) VALUES (%d, %s)"; //insertando datos manualmente char query[128];char decimal[10];dtostrf(pdato2, 1, 1, decimal); sprintf(query, INSERTAR_MySQL, pdato1, decimal); MySQL_Cursor *cur_mem = new MySQL_Cursor(&conexion); cur_mem->execute(query); delete cur_mem; Serial.print("mes.. ");Serial.print(mes); Serial.print("..guardado : "); Serial.println (Kw_acum - (anterior) ); digitalWrite (ledVerde,HIGH);delay (500);digitalWrite(ledVerde,LOW); } float extraerDato(int valor_mes) { row_values *fila = NULL; String resultado; char a[8]; MySQL_Cursor *cur_mem = new MySQL_Cursor(&conexion); char BUSCAR_MySQL[]= "select dato2 from bdprueba1.tabla1 where dato1 = %d";
char query[128]; sprintf(query, BUSCAR_MySQL, valor_mes); cur_mem->execute(query); column_names *columns = cur_mem->get_columns(); do {fila = cur_mem->get_next_row(); if (fila != NULL) {resultado = atol(fila->values[0]);}//Serial.println(resultado); } while (fila != NULL);delete cur_mem; resultado.toCharArray(a,resultado.length()+1); return atof(a); } void calculo () {// for (int f = 1; f <= muestras_dia; f++) //`para grabar por dia seria ( 3600 x 24) cantidad de muestras_dia // {for (int i = 1; i <= muestras_hora ; i++) {Irms = energyMonitor.calcIrms(1484);//corriente eficaz,arduino 1 tiene 106 mestras cada ciclo, ya que recomiendan tomar de 14 ciclos,la open enrgy monitor (106 x14) if (Irms <= 0.2 ) {Irms = 0.0;} Amp_s = Amp_s + Irms ; Amp_acum =(Amp_s/muestras_hora); Kw_acum =Kw_acum +((Amp_acum * Voltaje)/1000);Pago_acum =((Kw_acum * 0.091)+ extras); captura_bt(); Serial.print (" Amperios_s: "); Serial.print(Irms, 1); Serial.print (" Kw_acumulados: "); Serial.print(Kw_acum, 2); Serial.print (" Pago_acumulados: "); Serial.println(Pago_acum, 2) ;delay (1000);} lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Kw_H : "); lcd.setCursor(8, 0); lcd.print(Kw_acum); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Pag$ : "); //lcd.setCursor(12,0 ); lcd.print(mes); lcd.setCursor(8, 1); lcd.print(Pago_acum); //Serial.print("Lectura X Hora : ");Serial.println (Kw_acum);} // Serial.print("Lectura X Dia : "); Serial.println(Kw_acum); // grabarDatoBD(fecha.month(), Kw_acum); } void LimpiarBD() { if (conexion.connect(IPMySQL, 3306, userMySQL, passMySQL)) {char ELIMINAR_MySQL[]= "DELETE FROM bdprueba1.tabla1 "; //insertando datos manualmente MySQL_Cursor *cur_mem = new MySQL_Cursor(&conexion); cur_mem->execute(ELIMINAR_MySQL); delete cur_mem; conexion.close(); Serial.println("Registros Eliminados "); }else {Serial.println("Conexion a la base de datos fallo eliminar");}
} void inicia_reloj() {rtc.begin(); if (!rtc.begin()) {Serial.println(F("No se encontró RTC")); while (1);} if (rtc.lostPower()) // Si se ha perdido la corriente, fijar fecha y hora {rtc.adjust(DateTime(F(__DATE__), F(__TIME__))); // Fijar a fecha y hora de compilacion // rtc.adjust(DateTime(2016, 1, 21, 3, 0, 0)); // Fijar a fecha y hora específica. En el ejemplo, 21 de Enero de 2016 a las 03:00:00 }} void captura_bt() { if (estado1 ==LOW ) { Indicador_voltaje = 240;} if (estado1 == HIGH ){ Indicador_voltaje = 120;} estadoBt = Serial3.read(); switch(estadoBt){ case 'a':{ recogido = extraerDatoBD(1); impresion();break;} case 'b':{ recogido = extraerDatoBD(2); impresion();break;} case 'c':{ recogido = extraerDatoBD(3); impresion();break;} case 'd':{ recogido = extraerDatoBD(4); impresion();break;} case 'e':{ recogido = extraerDatoBD(5); impresion();break;} case 'f':{ recogido = extraerDatoBD(6); impresion();break;} case 'g':{ recogido = extraerDatoBD(7); impresion();break;} case 'h':{ recogido = extraerDatoBD(8); impresion();break;} case 'i':{ recogido = extraerDatoBD(9); impresion();break;} case 'j':{ recogido = extraerDatoBD(10); impresion();break;} case 'k':{ recogido = extraerDatoBD(11); impresion();break;} case 'l':{ recogido = extraerDatoBD(12); impresion();break;} case 'x':{Serial3.print(Indicador_voltaje); Serial3.print(","); Serial3.print(Kw_acum); Serial3.print(","); Serial3.println(Pago_acum);Serial.print ("Dato fue extraido");digitalWrite (ledAzul,HIGH);delay (500);digitalWrite(ledAzul,LOW); } }} void impresion() { consumo_mes = recogido * 0.09;Serial3.print(Indicador_voltaje);Serial3.print(",");Serial3.print(recogido);Serial3.print(",");Serial.print ("Dato fue extraido");Serial3.print(consumo_mes);digitalWrite (ledAzul,HIGH);delay (500);digitalWrite(ledAzul,LOW); } void setup() {pinMode (ledRojo,LOW);pinMode (ledVerde,LOW); pinMode (ledAzul,LOW);
pinMode(ledRojo,OUTPUT);pinMode(ledVerde,OUTPUT);pinMode(ledAzul,OUTPUT); pinMode(indicador_voltaje, INPUT); Serial.begin(9600); // monitor serial del arduino Serial3.begin(9600); //modulo blueto h06 inicia_reloj(); energyMonitor.current(1, 27.25);//entrada para medir corriente A5 y el 27.7 es variable de ajuste con el amperimetro Ethernet.begin(mac_addr, IPArduino); lcd.begin(16, 2); Serial.println(" SISTEMA DE MONITOREO DE CONSUMO ELECTRICO"); Serial.println(" ========================================") ;Serial.println(); } void loop() { Serial.flush();fecha = rtc.now(); estado1 = digitalRead(indicador_voltaje); calculo(); if(fecha.second() < 2 && (fecha.minute()%2 == 0) ) // 1 vez al mes { if(conexion.connect(IPMySQL, 3306, userMySQL, passMySQL)) { dato_ant=extraerDato(mes-1); Serial.println("Mes anterior");Serial.println (dato_ant); if(dato_ant == 0) {grabarDato (mes,Kw_acum ); conexion.close();mes=mes+1;}//Serial.println ("No hay datos anteriores"); else { grabarDato (mes,Kw_acum - (anterior));conexion.close();mes=mes+1;} } else {mes=mes+1;Serial.println("Error al grabar el mes....");Serial.print(mes);} anterior = Kw_acum; } if(mes > 12){LimpiarBD();mes = 1;} }
Código en el IDE de Arduino.
FIGURA N. 42 ANEXO 1: CÓDIGO ARDUINO
Fuente: Datos de la Investigación.
Elaborado por: Barrera Miguel – Pinargote Henry.
FIGURA N. 43 ANEXO 1: CÓDIGO ARDUINO
Fuente: Datos de la Investigación.
Elaborado por: Barrera Miguel – Pinargote Henry.
FIGURA N. 44 ANEXO 1: CÓDIGO ARDUINO
Fuente: Datos de la Investigación.
Elaborado por: Barrera Miguel – Pinargote Henry.
FIGURA N. 45 ANEXO 1: CÓDIGO ARDUINO
Fuente: Datos de la Investigación.
Elaborado por: Barrera Miguel – Pinargote Henry.
FIGURA N. 46 ANEXO 1: CÓDIGO ARDUINO
Fuente: Datos de la Investigación.
Elaborado por: Barrera Miguel – Pinargote Henry.
ANEXO 2: MANUAL DE USUARIO
Este manual pretende ayudar y guiar al usuario a usar la aplicación
“Monitor_Eléctrico”.
Este manual está dividido en 3 partes:
Instalación de la aplicación
Ingreso a la aplicación y comunicación con bluetooth
Operación de la aplicación.
1. Instalación de la aplicación
Pasar la aplicación a la memoria o tarjeta SD del celular y abrirla.
Si marca error se debe habilitar la opción “instalar desde fuentes desconocidas”
en las configuraciones de Android
Finalmente se habrá instalado la app y podrá verla desde el menú de aplicaciones.
2. Ingreso a la aplicación y comunicación con bluetooth
Lo primero que muestra la app al abrirla,
es un mensaje que dice “Active su
bluetooth” en caso de estar desactivado,
Cuando esté activado el bluetooth
se despliega un listado con los
diferentes dispositivos
vinculados, se debe seleccionar
el que se llama
“MONITOR_ELECTRICO”
Cuando esté entablada la
comunicación con el bluetooth de
Arduino, se abrirá la ventana
principal que permitirá realizar las
consultas de consumo actuales o
revisar los consumos históricos
como se muestra a continuación
3. Operación de la aplicación
EL botón “actual” muestra el
consumo en kWh y valor a pagar
hasta el momento de la consulta
Además, despliega varias opciones
adicionales
Guardar: almacenas los
datos en la base de datos
Ver datos: para solicitar
datos a la DB
Limpiar: limpia la pantalla
Al pulsar el botón histórico, se
despliegan 12 botones que
corresponden a los meses del año,
con ellos se pueden realizar
consultas de los consumos
eléctricos de meses anteriores
Para cerrar la aplicación debe pulsar el botón “atrás” del celular y cuando quiera
volver a conectarse se repite el proceso de vinculación al bluetooth visto en la
segunda parte de este documento.