UNIVERSIDAD TÉCNICA ESTATAL DE QUEVEDO FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA ESCUELA DE ELÉCTRICA CARRERA: INGENIERÍA EN TELEMÁTICA UNIDAD DE APRENDIZAJE:

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1 UNIVERSIDAD TÉCNICA ESTATAL DE QUEVEDO FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA ESCUELA DE ELÉCTRICA CARRERA: INGENIERÍA EN TELEMÁTICA UNIDAD DE APRENDIZAJE: PROYECTO INTEGRADOR IV MÓDULO TEMA: AUTOMATIZACIÓN BÁSICA DEL AULA DE CLASES. AUTORES: BRIONES BRAVO JHON KEVIN ESPINOZA MARTINEZ ÁLVARO DANIEL GUAMÁN VIVANCO JOFFRE WASHIGTON SOLÓRZANO CASTRO LUIS ENRIQUE COORDINADOR DEL PROYECTO INTEGRADOR: ING. ÁNGEL TORRES PERIÓDO ACADÉMICO 2015 – 2016

2 RESUMEN EJECUTIVO El proyecto presenta la elaboración de un sistema de iluminación y climatización dentro del aula N°110 de la FCI aplicado en una maqueta contribuyendo así en mejorar la calidad del sistema eléctrico. Dentro de la maqueta se podrá visualizar un control regular de iluminación y climatización, el cual reducirá el consumo innecesario de energía eléctrica. Esperando que al final de este módulo nuestro proyecto sea tomado como plan piloto dentro de la Universidad Técnica Estatal de Quevedo.

3 INTRODUCCIÓN El ahorro de energía es un tema que ha tomado importancia en los últimos años, a raíz de problemas energéticos y económicos. En la Universidad Técnica Estatal de Quevedo hay una pérdida de energía eléctrica por la falta de control en el sistema de iluminación y climatización en las aulas de clases. La parte fundamental de este dispositivo electrónico es el sensor infrarrojo (movimiento), capaz de medir la radiación electromagnética infrarroja de los cuerpos en su campo de visión.

4 PROBLEMATIZACIÓN El problema principal es la forma de cómo se utiliza el sistema de iluminación y climatización, si analizamos la problemática existen índices de consumo de energía eléctrica innecesaria al momento de la culminación de la jornada de clases. Con este sistema de fácil manipulación se podrá controlar y mantener niveles adecuados de iluminación y climatización cuando sea necesario, lo cual conlleva a una reducción de gastos de energía. DIAGNÓSTICO

5 FORMULACIÓN ¿Qué componentes se utilizará para el diseño del sistema de control de iluminación y climatización? ¿Cómo implementar el sistema para verificar que funcione con eficacia? ¿Qué ventajas tendrá el diseño del circuito de control de iluminación y climatización? ¿Cómo diseñar un sistema electrónico para optimizar el consumo de energía eléctrica en el salón de clase n° 110 de la Facultad de Ciencias de la Ingeniería y mantener el control eficiente de la iluminación y climatización? SISTEMATIZACIÓN

6 JUSTIFICACIÓN El presente proyecto es realizado para tener un buen uso de la energía eléctrica y la concientización del ahorro de los recursos energéticos, es por ello que se ha implementado el diseño de un circuito que permita el control adecuado de los sistemas de iluminación y climatización. El proyecto de “Automatización básica del aula de clases” es de vital importancia ya que con este sistema se pretende hacer el uso adecuado a las necesidades del aula, evitando la pérdida innecesaria del consumo de energía.

7 OBJETIVOS GENERAL: Diseñar un sistema electrónico para la optimización del consumo de energía eléctrica en el salón de clase de la Facultad de Ciencias de la Ingeniería manteniendo el control eficiente de la iluminación y climatización. ESPECIFÍCOS: Diseñar un circuito que permita controlar los sistemas de iluminación y climatización. Identificar componentes electrónicos. Simular el dispositivo de optimización mediante el software Multisim.

8 HIPÓTESIS Un sistema automático de iluminación y climatización en el salón de clase de la FCI reducen los costos por el consumo de energía eléctrica. HIPÓTESIS GENERAL:

9 MATRIZ OPERACIONAL DE VARIABLES

10 METODOLOGÍA DEL PI Bibliográficas o Linkograficas Descriptiva Cuasi Experimental Tipos de Investigación:

11 MÉTODOS DE INVESTIGACIÓN: CientíficoAnalítico Inductivo y Deductivo

12 RECURSOS MATERIALES UTILIZADOS EN LA INVESTIGACIÓN

13 NºDENOMINACIÓNCANTIDADVALOR C/UVALOR TOTAL 1Paquete de hojas 2$ 2,50$ 5,00 2Lapiceros 4$ 0,30$ 1,20 3Carpetas 4$ 0,75$ 3,00 4Gastos de Transporte ------------------$ 10,00 5Gastos de Viáticos --------------------$ 10,00 6Gastos de Impresión --------------------$ 16,00 7Gastos de maqueta ---------- $ 20,00 8Capacitores 47 µF 2$0.25$0.50 9Resistencia 360 Ω 2$0.10$0.20 10Resistencia 10 kΩ 2$0.15$0.30 11Integrado 555 2$0.60$1.20 12Relay 1$1.20 13Cargador de teléfono móvil 1$3.00 14Cable UTP ----------------$1.50 15Transistores 2n2222 3$0.25$0.75 16Cable gemelo -----------------$3.00 17Focos LED 2$1.50$3.00 18Diodo LED 4$0.25$1.00 19Fotodiodo 1$0.35 20Sensor (PIR) 2$12.00$24.00 21Papelería (tijera, goma,carton,etc) ----------------$ 9,00 TOTAL$ 114.20 PRESUPUESTO

14 CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

15 DESARROLLO ETAPA I. CIRCUITO DE RETARDO

16 DESARROLLO ETAPA I. CIRCUITO DE RETARDO FOTORESISTOR

17 DESARROLLO ETAPA I. CIRCUITO DE RETARDO CIRCUITO DE RETARDO

18 DESARROLLO ETAPA I. CIRCUITO DE RETARDO CIRCUITO RELÉ

19 DESARROLLO ETAPA II. PRUEBAS Las pruebas que se desarrollaron son con la finalidad de comprobar el óptimo funcionamiento de cada uno de los elementos que forman parte de la automatización del sistema de iluminación y climatización, sobre todo realizar las pruebas respectivas para determinar la confiabilidad del control de calidad, aquí se detalla los pasos que nos llevaron a la culminación del circuito: Al realizar la primera comprobación del circuito, se simulo pero al realizarlo se empezó con un pulsador el cual simulaba el encendido del circuito, para ello se debía implementar un sensor PIR, para ello tuvimos muchos inconvenientes ya que el primero que compramos se nos quemó por una mala conexión.

20 DESARROLLO ETAPA II. PRUEBAS Enseguida se compró otro sensor de movimiento el cual lo abrimos y le desoldamos el sensor PIR para la implementación del circuito pero este no funciono, por que utilizaba programación, lo cual no se sostenía la investigación. Luego de realizado múltiples intentos se logró conseguir la implementación del diseño del circuito del presente proyecto, ya que no se logró implementar con el sensor PIR, de acuerdo a lo investigado y con ayuda del coordinador de proyecto se procedió a otro método para la simulación.

21 DESARROLLO ETAPA II. PRUEBAS Por lo que se procedió a utiliza el Fotoresistor el cual su objetivo principal es que recepte la luz, este elemento varia la resistencia, dependiendo la cantidad de luz. De acuerdo a todas las pruebas esta última se realizó con éxito dando así a la culminación del presente proyecto.

22 ANÁLISIS DE DATOS Se realizó una observación en el salón de clases #110 de la FCI y se concluyó que después de las horas de clases se mantiene encendido el sistema de iluminación y climatización ocasionando un consumo innecesario de energía. En la jornada matutina de clases en la FCI se observó que el personal de limpieza habilita el salón de clases a las 07:30am, y lo deshabilitan al terminar la jornada de clases. Realizando un análisis se determinó que el horario de clases del salón # 110, no culmina al mismo horario de la jornada matutina y no todas las unidades de aprendizaje se reciben en este salón.

23 ANÁLISIS DE DATOS Semanalmente en el salón de clases n° 110, se reciben 17 horas de clases donde se utilizan el sistema de iluminación y climatización. El personal de limpieza desactiva estos sistemas a la 13:30pm (final de jornada matutina) por lo que serán 13 horas a la semana las cuales se mantendrán encendido estos sistemas sin que se aproveche su uso. Con la implementación del sistema de automatización básica se ha logrado reducir aproximadamente un 55% de energía, es decir que realizando el análisis de datos con este sistema concluimos a lo siguiente:

24 ANÁLISIS DE DATOS Es por ello que se ha desarrollado el proyecto de Automatización básica del aula de clases para así lograr los resultados esperados, dando a conocer la concientización del uso correcto de la energía, evitando innecesarios usos de la energía eléctrica dentro de la institución.

25 COMPROBACIÓN DE LA HIPÓTESIS TABLA COMPARATIVA DE CONSUMO ELÉCTRICO Mediante el estudio realizado en el salón de clases n° 110 de la Facultad de Ciencias de la Ingeniería se pudo verificar la hipótesis, comprobando que la automatización básica del sistema de iluminación y climatización reduce el consumo de energía eléctrica y por lo tanto esto conlleva a reducir los gastos generados por la misma.

26 COMPROBACIÓN DE LA HIPÓTESIS Realizando los cálculos correspondiente del ahorro de energía que representa la implementando del sistema de automatización obtenemos lo siguiente. DATOS: Consumo automatizado = $ 23.3 Consumo sin automatizar =$ 41.93 (23.3×100)/41.93=55.56% Obteniendo como resultados que al realizar la implementación el porcentaje de ahorro de energía eléctrica va a estar alrededor de un 55%, contribuyendo a la economía de la Universidad Técnica Estatal de Quevedo.

27 CONCLUSIONES El fotoresistor por fácil empleo, bajo costo y alta sensibilidad debido a la gran superficie que puede abarcar se lo tomo en cuenta para desarrollo del sistema de automatización básica del sistema de iluminación y climatización. Mediante el software Multisim se logró simular el comportamiento del circuito en condiciones reales para desarrollar el dispositivo electrónico correspondiente. Al comprobar que el sistema de automatización básica se realizó de manera eficaz aplicado en una maqueta que representa el salón n°110 de la FCI, se garantiza su implementación dentro de los salones de clase. Por medio del diseño del sistema electrónico se optimizó el consumo de energía eléctrica en el salón de clases de la FCI, sosteniendo el control eficiente de la iluminación y climatización.

28 Es recomendable que se verifique cada una de las conexiones que se van a realizar ya que al momento de trabajar con voltajes altos pueden provocar daños a los aparatos electrónicos. RECOMENDACIONES Una de las indicaciones se dirige al momento de elaborar el diseño del circuito electrónico dentro del software de simulación antes de realizar el prototipo, para obtener un correcto funcionamiento del mismo. Verificar el datasheet al momento de trabajar con circuitos integrados para el correcto uso de cada uno de los terminales y así obtener la elaboración eficaz del circuito y por lo consiguiente los resultados esperados. Cuando se realizó la simulación en el Multisim, se concluyó que se debe tener en cuenta los valores de cada uno de los dispositivos, para que al simular no exista ningún error.