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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE COTOPAXI. FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA Y APLICADAS. CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA. EDUCACION AMBIENTAL

TEMA:

Implementación de un sistema automático en lavamanos y lavabos mediante una

programación Arduino con sensores para el ahorro de agua potable en la casa ubicada en el conjunto habitacional Los Arupos, en el barrio San Felipe, de la ciudad de Latacunga, provincia de Cotopaxi.

Autores: Chiluisa Luis Regalado Fabián Sánchez Christian Tonato Ruben Vega Stalin Curso: Sexto “B”

Tutor: Ing. Mauro Albarracin

LATACUNGA-ECUADOR Octubre 2017 – enero 2018

1. INFORMACION GENERAL Título del proyecto: Implementación un sistema automático en lavamanos y lavabos mediante una programación arduino con sensores para el ahorro de agua potable en la casa ubicada en el conjunto habitacional Los Arupos, en el barrio San Felipe, de la ciudad de Latacunga, provincia de Cotopaxi. Fecha de inicio: Semana 4

Fecha de finalización: Semana 15

Lugar de ejecución: Conjunto habitacional Los Arupos, en el barrio San Felipe, de la ciudad de Latacunga, provincia de Cotopaxi zona 3.

Facultad: Ciencias de la Ingeniería y Aplicadas

Carrera: Ingeniería Eléctrica.

Equipo de Trabajo: 

Chiluisa Armando



Regalado Fabián



Sánchez Christian



Tonato Ruben



Vega Stalin

Área de Conocimiento: Área de la ingeniería y construcción Línea de investigación: Energías Alternativas y Renovables, Eficiencia Energética y Protección ambiental

2

2. RESUMEN DEL PROYECTO El problema del uso del agua y cuidado en el momento actual, es preocupante los seres humanos gastamos más agua de lo necesario, arrojamos sin querer agua limpia a las cañerías, limpiamos el auto, gastando agua indiscriminadamente sin mirar las consecuencias, además de esto en el baño o en el consumo diario de nuestro aseo personal no tenemos en cuenta los momentos claves para cerrar el grifo, por lo cual se genera un desperdicio mayor, dejamos los grifos abiertos más del tiempo necesario, permitimos que los diferentes grifos goteen y sin querer se generen malos hábitos de manera constante o continua por estos problemas mencionados y muchos más que ocasionan que el agua limpia disminuya día a día, generalmente el problema o desperdicio, contaminación y escasez de agua, es ignorado o subestimado, sin embargo, en los últimos años ha desarrollado interés creciente en la opinión pública. En el presente proyecto se presenta el planteamiento de un problema del uso inadecuado de recursos naturales como el agua, que hoy en día se pueden optimizar gracias a las tecnologías de automatización y control que ayudan a cuidar el medio ambiente reduciendo el desperdicio de agua potable al momento de utilizarla en lavamanos y lavabos para lo cual se busca diseñar e implementar un sistema automático con programación arduino que facilite el control de las electroválvulas, en abierto y cerrado que se activen por medio del accionamiento de sensores de presencia e infrarrojos, que envíen señales de on-off a las entradas de la electroválvulas y estas se abran y cierren instantáneamente al momento de recibir estas señales que permitirán ahorro al no existir grifos abiertos por el uso innecesario, este sistema automático ahorrará agua de manera efectiva y a un costo de inversión prometedor el cual se evaluara junto a la planilla de consumo de agua potable.

Palabras clave: Ahorro, Agua, Sistema 3. JUSTIFICACION DEL PROYECTO Esta implementación tiene como propósito, reducir el consumo de agua potable aportando así con la economía del hogar y al medio ambiente, dando a conocer a la sociedad la importancia que tiene reducir el mal uso del agua. El desperdicio de agua por actividades manuales o por la falta de concientización de toda la comunidad es parte fundamental para poder mantener los niveles del líquido vital para el suministro de todas las actividades que se desarrollan dentro del hogar. Es esta

3

la razón la cual nos motivó a realizar el proyecto que está enfocado el aprovechamiento y reducción de agua potable. 4. BENEFICIARIOS DEL PROYECTO 4.1.Beneficiarios Directos Es un grupo de estudiantes de la Universidad Técnica de Cotopaxi conformado por 5 personas. Este proyecto beneficia a todos los miembros de este hogar, debido al ahorro de agua que este proyecto permite, así como reducir tarifas altas de consumo de agua. 4.2.Beneficiarios Indirectos Los beneficiarios indirectos es la sociedad, debido a que el presente proyecto ayuda a reducir el desperdicio de agua potable siendo esto un aporte para el medioambiente. 5. PROBLEMA DE LA INVESTIGACION El agua es una sustancia de suma importancia para los seres vivos, en todo el mundo la abundancia de reservas probadas de agua potable asegura un mínimo abastecimiento futuro, convirtiéndolo en una fuente energética con pocas expectativas. La escasez y el mal uso del agua plantean una creciente y muy seria amenaza para el medio ambiente, la salud y la supervivencia, el uso del agua debe ser adecuado, se debe reciclar de manera pertinente y sostenible. El crecimiento de la población genera un índice de preocupación del agua, se dice que dos tercios de la humanidad se verán gravemente afectados por la escasez de agua en 2025, señala un informe de la Unesco. Advierte también que el 20% de las personas en el mundo carecen de recursos hídricos seguros y fiables y más del 50% no cuentan con instalaciones sanitarias básicas. En la actualidad cada vez son más los elementos comunes de una vivienda que están automatizados, desde persianas y luces hasta el control ambiental. En esta tendencia, no se quedan atrás los elementos que encontramos en el baño, desde los WC hasta un simple toallero, todo está automatizado. En el caso de los lavabos y lavamanos la tendencia son que sean eficientes, es decir que ahorren agua.

4

6. OBJETIVOS

6.1. Objetivo General 

Implementar un sistema automático en lavamanos y lavabos mediante una programación Arduino con sensores para el ahorro de agua potable beneficiando la economía del hogar y al medioambiente.

6.2. Objetivos Específicos 

Dimensionar el sistema automático sincronizado al uso en lavamanos y lavabos.



Diseñar una programación autónoma para el control de electroválvulas del sistema automático mediante sensores infrarrojos.



Valorar económicamente y ambientalmente el sistema automático de control de agua en lavamanos y lavabos.

7. ACTIVIDADES Y SISTEMA DE TAREAS EN RELACIÓN A LOS OBJETIVOS PLANTEADOS OBJETIVO

ACTIVIDAD

RESULTADO DE

MEDIOS DE

LA ACTIVIDAD

VERIFICACIÓN

Dimensionar el sistema

 Recopilar información en 

automático sincronizado al

fuentes bibliográficas sobre

posibilidades

uso

diseño

sistemas

existentes

al

automáticos para el ahorro

momento

de

del

ahorrar agua en

en

lavabos

lavamanos

y

de

consumo

de

agua

lavabos

potable.  Revisión

Conocer todas las

del

lavabo

y

lavamanos del lugar donde se ejecutará el proyecto

5

lavamanos.



Fundamentación Científico y

y

Técnica. 

Fotográficos

Diseñar una programación

 Determinar el código de

autónoma y ensamblaje

la



Programación en C#

programación usado para

programación

para el control de válvulas

el sistema Arduino en

ideal para que el



Fotográficos

del

C++.

sistema

sistema

mediante

automático

sensores

de

proximidad e infrarrojos.

 Conectar sensores

Valorar económicamente y

los y

diferentes dispositivos

lavamanos

funcione, conjuntamente con los

automático de control de

sensores

agua.

dispositivos.



diferentes

Ecuaciones

Prefactibilidad

automático de control de en

Arduino

usados para el sistema

ambientalmente el sistema

agua

 Obtener

y

lavabos

6

y

Tabla de valores

el grifo debemos regular de nuevo la 8. FUNDAMENTACIÓN CIENTÍFICO TÉCNICA

temperatura del agua y, consecuentemente, la malgastamos. A pesar de ello, en caso de que nuestra

CONSERVACIÓN DEL AGUA

vivienda tenga uno de estos modelos,

Tipos de grifos

podemos incorporar aparatos aireadores o

A lo largo de este apartado le presentamos los distintos tipos de grifos para que pueda valorar sus ventajas e inconvenientes.

difusores para favorecer una reducción del uso del agua. Ventajas

Hay que tener en cuenta que la elección del grifo según los mecanismos de ahorro de agua y energía no supone un incremento del precio de adquisición. [1]

Los grifos clásicos y monobloque favorecen la regulación del caudal desde un mínimo a un máximo según nuestras necesidades. Inconvenientes Los grifos clásicos y monobloque requieren un mantenimiento de las juntas para que con el envejecimiento no se produzcan goteos.

GRIFO CLÁSICO Tradicionalmente,

MONOMANDO los

grifos

estaban

formados por un caño y dos mandos giratorios, uno para el agua caliente y el otro para la fría. Este modelo agrupado en un único

bloque

se

conoce

como

grifo

monobloque.

DE

AGUA

FRÍA

Y

CALIENTE El sistema empleado por los monomandos está formado mayoritariamente por piezas de material cerámico con una separación mínima que garantiza que no haya goteos. El mercado nos ofrece productos con apertura en frío y tope con la finalidad de ahorrar energía y agua.

Para obtener la temperatura deseada, se combina la proporción de agua fría y caliente según la necesidad. Este modelo tiene el inconveniente de que cada vez que cerramos

En los monomandos tradicionales, la posición

No es recomendable aplicar la limitación de

central de la palanca mezcla un 50% de agua

caudal en combinación con los calentadores

fría y un 50% de caliente. En cambio, el

instantáneos con control hidráulico.

monomando con apertura en frío parte de una

GRIFOS TERMOSTÁTICOS

posición central de la palanca con un 100% de

Este tipo de grifos se destinan básicamente a

agua fría y solo a medida que la giramos

duchas y a bañeras con ducha. Se caracterizan

vamos añadiendo agua caliente.

por disponer de una escala de temperatura que

Si, además, adquirimos grifos con tope en la

nos permite escoger la temperatura con la que

apertura, deberemos empujar la palanca para

queremos ducharnos o bañarnos.

obtener más caudal. La limitación de caudal se obtiene, o bien desde

el

cartucho,

o

bien

por

estrangulamiento de la entrada de agua en el

Los grifos termostáticos utilizan materiales

mismo grifo.

termosensibles que se contraen o se expanden

Ventajas

según la temperatura.

La facilidad de uso de los monomandos permite mantener la temperatura deseada a

Estos grifos permiten ahorrar agua al

través de la posición del mando de apertura.

mantener

Así pues, al abrir y cerrar el grifo

la

misma

temperatura

sin

oscilaciones. El ahorro se efectúa al inicio, ya

recuperaremos con facilidad la temperatura

que evitan el proceso de regulación de

que se haya escogido.

temperatura.

La palanca única, accionada con una leve

Comparándolos con los grifos monomando,

presión, permite cerrar y abrir el grifo con las

el ahorro obtenido se sitúa alrededor del 16%.

manos húmedas y, por lo tanto, fomenta el

El

ahorro de agua cuando la cerramos mientras

ahorro

comparado

con

los

grifos

tradicionales es muy superior. [2]

realizamos otras tareas, como enjabonarnos. En el mercado encontramos dos sistemas diferenciados. El primero parte del agua caliente y, dependiendo de la temperatura Inconvenientes

escogida, incorpora agua fría. El segundo, 2

mezcla agua caliente y fría hasta obtener la

Estos dispositivos ahorradores son pequeños

temperatura deseada.

elementos que se pueden incorporar al mecanismo de grifería, de forma que

Ventajas

permiten un ahorro importante del consumo

Los termostatos nos permiten el control del

de

caudal y la opción de salida de la ducha o la

presenta muchas dificultades. [3]

agua.

Generalmente,

instalarlos

no

bañera a partir de un solo mando. En este caso, el ahorro será de energía y de agua. Son

Son dispositivos que mezclan aire con agua,

compatibles con duchas con adaptador

incluso cuando la presión es baja, y las gotas

ecológico

de agua salen en forma de perlas.

Inconvenientes Algunos modelos son más efectivos si

Substituyen a los filtros habituales de los

disponemos

con

grifos y evitan la sensación de pérdida de

acumulador, porque este nos garantiza desde

caudal. Hay distintos modelos para grifos de

el

lavabo, de bidé, de ducha y de cocina. Debe

primer

de

un

momento

calentador

la

temperatura

seleccionada.

tenerse en cuenta que algunas roscas antiguas no coinciden con las roscas métricas actuales.

El sistema que opta por la mezcla simultánea

Los distintos fabricantes afirman que evitan

de agua caliente y fría puede

los bloques que causa la acumulación de cal

provocar el retorno de la conducción de agua

por la forma en que están concebidos los

fría a la conducción de agua caliente.

filtros interiores. Los dispositivos que reducen el caudal de

AIREADORES

agua según la presión se intercalan entre la

El consumo de agua se puede disminuir

llave de paso y el flexor en el caso de grifos

mediante los grifos con aireadores y los

de lavabo, de bidé o de fregadero, y, en el

difusores de aire.

caso de las duchas, entre el grifo y el flexor. Algunas marcas disponen también de mangos de ducha con dispositivo ahorrador incorporado.

3

Ventajas

Con el retorno, el agua fría y el agua caliente

La instalación es muy sencilla y se

se mezclan en la tubería y esto provoca menos

comercializan acabados con roscas de

presión. La solución para este problema es

diferentes medidas para que se acoplen a los

instalar válvulas antirretorno.

distintos tipos de grifos.

Los aireadores, al disminuir la presión,

Inconvenientes

pueden dificultar la llegada de agua caliente,

Se recomienda que los aireadores se utilicen

teniendo en cuenta la distancia entre el

solamente para agua fría, ya que con el agua

calentador y el último grifo. [4]

caliente existe la posibilidad de que retorne.

4

9. HIPOTESIS El diseño de un sistema automático para lavamanos y lavabos permitirá ahorrar agua potable y reducir gastos en la facturación de la planilla de agua potable mensual en la casa ubicada en el conjunto habitacional Los Arupos, en el barrio San Felipe, de la ciudad de Latacunga, provincia de Cotopaxi. 10.

METODOLOGÍAS

El tipo de investigación con la cual se va a desarrollar el proyecto es Investigación Acción (I.A.), ya que es el objetivo y la metodología con la que desarrollamos paso a paso nuestro proyecto en el hogar mencionado, y por las diferentes situaciones que en el diagnóstico se plantean. El hogar es elegido como escenario para realizar la investigación y brindarle así solución o mediación a lo planteado. La investigación acción “es una forma de indagación introspectiva colectiva emprendida por participantes en situaciones sociales que tiene el objeto de mejorar la racionalidad y la justicia de sus prácticas sociales o educativas, así como su comprensión de esas prácticas y de las situaciones en que éstas tienen.

11.

ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS

Hay mucho trabajo que hacer en reducir el consumo, en todos los ámbitos pero principalmente en los que mayor porcentaje del gasto suponen el uso de servicios básicos como son baños lavamanos, duchas

por

lo

cual

este

proyecto

está

enfocado

en

los

lavaplatos.

Las campañas de sensibilización ciudadana pueden reducir el gasto de agua doméstico. Es algo necesario por coherencia, pero no debe caerse en el testimonio fácil, ya que estamos hablando de un porcentaje muy pequeño del consumo global de agua.

Partiendo de que sin agua no hay futuro el requerimiento de la Asamblea de los Sabios del Agua en Kioto, es una acción universal combinada, individual y grupal, social, institucional de todos los órdenes en concierto para la protección y el fortalecimiento de fuentes, cuencas, manantiales,

2

acequias. Ni más ni menos lo mismo que los pueblos aborígenes del mundo han hecho desde la antigüedad. 12.

IMPACTOS

El proyecto pretende dar solución a esta problemática (desperdicio de agua potable), por medio de la implementación de este sistema automático en lavabos y lavamanos, reduciendo el desperdicio de agua al momento de su uso así como la reducción de la planilla de agua al momento de pagar.

13.

PRESUPUESTO PARA LA PROPUESTA DEL PROYECTO

13.1. Gastos Directos Detalle

Cantidad

Valor unitario

Valor Total

Electroválvula

1

$ 10.50

$ 10.50

Arduino Uno

1

$ 15.62

$ 15.62

Sensor infrarrojo

1

$5

$5

Módulo relé

1

$ 5.17

$ 5.17

Manguera para lavabo

1

$ 4.40

$ 4.40

fuente de alimentación

1

$ 7.50

$ 7.50

13.2. Gastos Indirectos

Detalle

Valor Total

Alimentación

$ 10.00

Transporte

$ 10.00

Hospedaje

$ 0.00

Otros

$ 5.00

13.3. Sumatoria de Gastos

3

Gastos

Valor Total

Gastos Directos

$ 48.19

Gastos Indirectos

$ 25.00

Gasto Total del Proyecto

$ 73.19

14. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 

Para diseñar un proceso de los elementos indispensables son la definición de requerimientos en cuanto a funcionamiento y el conocimiento acerca de las tecnologías actuales, para este proyecto los dispositivos indispensables son el Arduino, la electroválvula y el sensor infrarrojo.



Para la implementación del sistema automático ahorrador de agua se determinó que existe un ahorro del 15% de agua lo que significa un ahorro sustancial en la planilla del consumidor.



La valoración económica para la implementación del sistema automático ahorrador de agua es de $ 48.19



Se deben identificar problemas ambientales y proponer soluciones tecnológicas que permitan tomar el liderazgo en la temática ambiental y energética del país.



Fomentar el uso de tecnologías amigables con él ambiente para la disminución del desperdicio de agua de esta manera contribuir a la protección del medioambiente.



Concientizar a la sociedad sobre el cuidado del agua al momento de su uso buscando de una mejor manera no desperdiciar en gran cantidad el líquido vital.

15.

BIBLIOGRAFÍA [1] Henríquez M., (2009). “Grifería para lavamanos – Información de consumo de agua”, Chile, Santiago de Chile, Universidad de Chile.

4

[2] Cruz, J., Gómez, D., Sánchez, L., Cuervo, L., (2014) “Aplicación Electrónica para el ahorro de agua en una vivienda familiar”, Cali, Colombia: Universidad Libre de Colombia. [3] Diputación de Barcelona (2010) “Guía del usuario, El ahorro de agua doméstica”., Barcelona, España: Dirección de comunicación de la Diputación de Barcelona. [4]

Trasteando

con

Arduino,

(2013).

Recuperado

de

http://trasteandoarduino.com/2013/05/25/electroválvula-rain-bird-075-dv-controlada-porarduino/ 16. ANEXOS

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