Revista paper 1

REVISTA PAPER
REPOSITORIO IIC - 2018
NICOLAS ANTONIO HERNANDEZ FALLAS
UNIVERSIDAD CENTRAL DE COSTA RICA

1
El siguiente documento contienen la recopilación de paper
entregados en el segundo cuatrimestre ordinario del 2018,
en la universidad central de costa Rica.
Los Paper aquí utilizados pertenecen por completo
a sus autores intelectuales por lo que no se realiza
ningún cambio al contenido,
cada documento fue presentado para
cumplir requisitos en optar por el
bachillerato en ingeniería en electrónica.

2
REPOSITORIO PAPER IIC - 2018
Nuevas oportunidades y retos generados por Internet de las cosas e Inteligencia Artificial en los robots
submarinos: explorando la 4ta Revolución Industrial .................................................................................. 3
Alejandro Gómez Sánchez........................................................................................................................... 3
Propuesta de diseño de alarma residencial de bajo costo utilizando micro controlador de código abierto
.......................................................................................................................................................................... 14
Allan Retana Parra..................................................................................................................................... 14
SISTEMA DE SIMULACION DE PROTOCOLO CAN BUS CON ARDUINO..................................... 20
Martín Mora Hernández. .......................................................................................................................... 20
PROPUESTA DE UN SISTEMA DE CONTROL
AUTOMATICO PARA EL SECADO DE CAFÉ ....................................................................................... 28
Josue Jiménez Solano................................................................................................................................. 28
Prototipo de un sistema de detección de fatiga con reconocimiento de objetos para automóviles de bajo
costo ................................................................................................................................................................. 39
Lucrecia Gómez Hernández ...................................................................................................................... 39
“DISEÑO DE SISTEMA DE PRODUCCIÓN ELÉCTRICA EN LA
ZONA DE PIJIJE DE BAGACES PARA HOGARES EN CONDICIÓN DE PRECARIO”. ................ 45
Keylor Mauricio López López................................................................................................................... 45
Diseño de Circuito Controlador de Velocidad para Centrífugas de Laboratorio Clínico ....................... 56
Harley Chacón Prado................................................................................................................................. 56
Implementación de sistema de descargas eléctricas para GDTs (Gas Discharge Tubes) conforme el
estándar UL 497B Sección 22. ....................................................................................................................... 65
Fernando Estrada Hernández ................................................................................................................... 65

3
Nuevas oportunidades y retos generados
por Internet de las cosas e Inteligencia
Artificial en los robots submarinos:
explorando la 4ta Revolución Industrial
Alejandro Gómez Sánchez
Facultad de Ingeniería
Escuela de Electrónica y
Electromecánica
Universidad Central
San José, Costa Rica.
a6gomez@gmail.com
Abstract- The current underwater robots are the most
important tool used for the study of the water masses of the
planet, without them it would not be possible to research and
explore the oceans. This work exposes the advantages and
possibilities of generating new ideas that help us find solutions to
the big global problems we face, such as pollution of the oceans,
global warming and climate change. The combination of the
robots with the components of the Fourth Industrial Revolution
as the Internet of Things and Artificial Intelligence will provide
the massive collection and analysis of information of the oceans
and will lead to sustainable development, it will be possible to
overcome our limitations and we will have the means to
understand the behavior of the oceans.
Palabras clave: robot submarino, Cuarta Revolución Industrial,
Internet de las cosas, Inteligencia Artificial, desarrollo sostenible.
INTRODUCCIÓN
Los actuales robots submarinos cumplen con sus funciones
de diseño, han demostrado ser eficientes en sus distintas
tareas, su labor está garantizada y sabemos que seguirán
siendo utilizados en diversos campos, pues son esenciales y
necesarios para trabajos submarinos donde el ser humano no
tiene alcance.
Nos encontramos en una transición entre la tercera
revolución industrial y los inicios de la cuarta, el asombroso
avance de las tecnologías informáticas digitales y el desarrollo
de la inteligencia artificial nos abren puertas que hasta hace
poco ni siquiera imaginábamos, obligando a todas las
industrias a rediseñar los métodos de manejo de información
y procesos de producción para así hacerle frente a los nuevos
desafíos y oportunidades que se avecinan.
Es por medio de este artículo que se pretende demostrar el
enorme potencial que trae la 4ta revolución tecnológica al
combinar la industria electromecánica, Internet de las cosas e
Inteligencia Artificial. Las herramientas desarrolladas
permitirán dar un paso más en la evolución del ser humano,
habrá que cuestionar cómo hemos venido haciendo las cosas
y en qué nos vamos a convertir. Será de vital importancia para
la investigación científica y exploración submarina, pues así
encontraremos la manera de dar con las soluciones a
problemas globales como el calentamiento global, crisis del
agua y contaminación de los océanos, solo por mencionar unos
pocos, dado que muchas otras áreas se verán también
beneficiadas.
Los robots han marcado un cambio radical en el mundo
actual, para entender sus antecedentes debemos hacer
referencia a lo sucedido no hace más de 300 años, cuando en
el siglo XVIII la primera revolución industrial dio un gran
paso, pues de una economía basada en la agricultura y el
comercio rural pasamos a una economía de carácter urbano
industrializada y mecanizada. La introducción de las máquinas
y la aplicación de ciencias y tecnologías en procesos de
producción, dieron lugar a la construcción de ferrocarriles y
barcos a vapor que utilizaron fuentes energéticas como el
carbón y que, en conjunto con las vías férreas, carreteras y
canales ampliaron y mejoraron las comunicaciones. La
segunda revolución industrial es marcada por un cambio en
los procesos de industrialización y un nuevo modelo
económico. Innovaciones tecnológicas permitieron utilizar
nuevos materiales (aleaciones de hierro, concreto), nuevas
fuentes de energía (gas y petróleo) abrieron paso al uso de
motores de combustión interna, éstos fueron impulsores para
nuevos sistemas de transporte (aviones y automóviles) y la
electricidad permitió mejoras en las comunicaciones (teléfono
y radio). Se abrió paso al término "globalización" y con ello
un cambio en el factor de trabajo, sistemas educativos y

4
científicos, además modificó el tamaño y la gestión de las
empresas. La tercera revolución es como trabaja la actual
industria, herramientas electrónicas como los ordenadores y
tecnologías de información se utilizan para la producción
automatizada, a esta etapa se le conoce como científico-
tecnológica o revolución digital. Se caracteriza por la
invención del Internet y uso de energías renovables. El uso
generalizado de circuitos lógicos digitales y sus tecnologías
derivadas conducen a la computación digital, mejoras en las
comunicaciones; teléfonos móviles digitales y redes.
Hoy en día los robots constituyen una de las partes más
importantes de la industria comercial, su papel en la
manufactura, montaje y ensamblaje son de primer orden,
desplazando a los humanos y realizando trabajos con mayor
precisión, mejor desempeño y menor costo. Se les adjudican
grandes avances en ciencias médicas, pues forman parte de los
laboratorios y los equipos que hacen posibles brindar una
mejor calidad de vida, a la vez gracias a ellos es que se avanza
en el desarrollo de la microelectrónica y conocimientos
cuánticos que nos llevarán al éxito como especie por lograr
manipular la materia a nuestro antojo. Si de algo estamos
seguros es que la robótica es el futuro. Aunque todavía nos
encontramos desarrollando y optimizando estas tecnologías,
los crecimientos se están dando de manera exponencial y
vemos cambios que rápidamente nos conducirán a la próxima
etapa: la 4ta Revolución Industrial.
Se dice que esta nueva fase será caracterizada por una
fusión de tecnologías que vendrían a difuminar las líneas entre
las ramas física, digital y biológica.
En el mundo de la investigación científica y exploración
los robots son los protagonistas. Si bien nuestro pasado nos ha
caracterizado por una ambición de conocimiento y
exploración, hemos llegado a un punto en donde nuestras
limitaciones físicas no nos permiten continuar, es aquí cuando
requerimos la ayuda de los robots. El universo siempre nos ha
cautivado, deseamos saber de dónde venimos y cuál es nuestro
propósito en la vida, buscamos respuestas más allá de nuestro
mundo y gracias al avance de la tecnología es que logramos
ver y descubrir lo que hay allá afuera en el espacio interestelar.
Lo curioso es que actualmente conocemos más de los cuerpos
celestes que de nuestros propios océanos, donde se podrían
encontrar estas respuestas. Gracias a los robots que ayudaron
a construir otros robots (naves espaciales, satélites, telescopio
espacial Hubble) es que tenemos imágenes de galaxias a miles
de millones años luz de nuestro Sistema Solar. Contamos con
mapas detallados de nuestros planetas vecinos, pero no de
nuestro fondo marino. Podemos la huella del inicio del
universo hace 13500 millones de años, pero desconocemos
cómo serán los próximos 30. Por la misma razón acudimos a
tan importantes herramientas tecnológicas, éstas nos ayudarán
a comprender mejor en los próximos años cómo es que
funciona este planeta. Los robots submarinos podrán acceder
a lugares donde los científicos más lo necesitan, realizar
estudios y recolectar muestras. Al combinar los componentes
de la cuarta revolución industrial como Internet de las cosas e
Inteligencia Artificial con la Electromecánica aplicada a los
robots encontraremos la riqueza de obtener un aumento
exponencial en el volumen de datos, más información,
conocimientos, sabiduría y mayores oportunidades de
negocios, continuaremos brindando aportes científicos y se
generarán nuevas formas de manejar la información.
CONTENIDO
A. Robots submarinos, el origen.
El hombre y la fuerza de tracción animal han sido las
principales fuentes para realizar trabajo, a través de la historia
los procesos han sido mejorados para aumentar la eficiencia y
producción, es por eso que se crearon las máquinas, facilitan
las operaciones repetitivas que implican más precisión y
fuerza, tareas peligrosas y en general donde se manifiestan las
limitaciones del ser humano.
Un robot es una máquina programable capaz de realizar
tareas automatizadas.
Debido a su definición es difícil ubicar su origen, pues hay
registros que datan del año 2000 A.C, donde artilugios
mecánicos egipcios presentaban un tipo de movimiento
automatizado. En el siglo XV iglesias y catedrales utilizaron
mecanismos automáticos para sus relojes. En los siglos XVI y
XVII estos mecanismos coordinados autómatas son adaptados
al entretenimiento como cajas de música, bailarinas, teatro,
relojes de bolsillo, entre otros.
Los primeros robots son de origen terrestre, desde los más
avanzados que operan en la industria, producción, ensamblaje,
pruebas y distribución, hasta un simple juguete como un carro
de control remoto. Luego de la creación del avión y el
helicóptero a finales del siglo XIX y principios del siglo XX
respectivamente, surgen los robots aéreos a los cuales
comúnmente se les llaman “drones”, estos dispositivos son de
uso recreativo, profesional y militar. Los robots acuáticos
datan de a mediados del siglo XIX, cuando en 1864 en Austria,
Luppis-Whitehead Automobile crea un vehículo submarino
programable no tripulado (USNUM, 2016), luego en 1953
Dimitri Rebikoff crea el primer vehículo operado
remotamente llamado Poodle (RovMarine Technologies,
2018), pocos años después en 1966 el ejército de los Estados
Unidos utilizó esta tecnología para recuperar armas nucleares
en el fondo marino producto de un accidente aéreo cerca de
Palomares, España. En 1973 la primera misión de rescate
utilizando vehículos no tripulados tuvo éxito al rescatar dos
pilotos británicos a 500 metros de profundidad, pues el
submarino en el que viajaban tuvo desperfectos y no les fue
posible volver a la superficie por su cuenta.

5
Fig. 1 Poodle, 1953. Primer vehículo submarino operado remotamente.
La familia de robots submarinos no tripulados se puede
clasificar según su autonomía. Los vehículos remotamente
operados (ROV) reciben señales por medio de cables unidos
al vehículo o de manera inalámbrica, son controlados por
pilotos al recibir instrucciones desde el puesto de control a
distancia. Los vehículos autónomos (AUV) son los que están
programados y realizan tareas determinadas sin control
humano y los vehículos semiautónomos (IAUV) son los que
reciben comandos y realizan tareas programadas.
Las especificaciones de diseño de los dispositivos varían
según las tareas a realizar, los componentes básicos de un
robot submarino son una estructura rígida, propulsores y
sistemas de control. Los utilizados para inspección u
observación tienen luces, sensores, cámaras fotográficas,
cámaras de video y sistemas de posicionamiento o
navegación, éstos permiten una mejor maniobrabilidad y
navegación por parte de los operadores, además de registrar
datos de interés. Los de manipulación son más complejos,
pues poseen brazos robóticos, pinzas, sensores, recipientes
para muestras de campo, entre otros. Los ROV de trabajos
pesados de construcción, corte y soldadura requieren
herramientas especiales.
Fig. 2 Brazo robótico “Predator” realizando trabajos en las profundidades del
océano.
Diversos tipos de propulsión pueden ser usados para darles
movimiento, como impulsores de hélices, inyección, también
pueden ser planeadores, bio-inspirados, magneto
hidrodinámicos o de tracción.
Los componentes que forman un robot submarino están
comprendidos entre los sistemas electromecánicos, poseen
motor eléctrico, sistemas hidráulicos, fuentes de energía,
controladores, convertidores de señal, tarjetas electrónicas,
mecanismos robóticos y herramientas convencionales.
Fig. 4 Cableado del sistema eléctrico del robot.
Cuentan con variedad de sensores para navegación, control
y registro de datos, entre ellos encontramos GPS (sistema de
posicionamiento global), IMU (unidad de medición inercial),
brújula de estado sólido, brújula digital, giroscopios,
acelerómetros, sensores ópticos, velocímetro Doppler,
sonares, sensores de profundidad y posicionamiento acústico
(Moreno, 2014). Los sensores presentan variedad de diseños y
tipos según las especificaciones de los fabricantes.
Fig. 3 Algunos componentes del robot submarino.

6
Fig. 5 Variedad de instrumentos usados para investigaciones científicas
submarinas.
B. Efecto dominó, problemas globales.
La Organización de la Naciones Unidas para la Educación,
la Ciencia y la Cultura (UNESCO) advierte que es necesaria
una intervención inmediata a solucionar los problemas que
agreden al mundo. Entre los principales problemas se
encuentran la contaminación ambiental, calentamiento global,
cambio climático y crisis del agua. Hay un elemento
importante en el que estos problemas coinciden: el océano.
(Organización de las Naciones Unidas para la Educación,
Ciencia y Cultura, 2018)
La Organización Meteorológica Mundial (World
Meteorological Organization, WMO), La Comisión
Oceanográfica Intergubernamental (Intergovernmental
Oceanographic Commission, IOC) y Consejo Internacional
para la Ciencia (The International Science Council, ISC) son
las principales entidades patrocinadoras del Programa
Mundial de Investigaciones Climáticas (WCRP), éste facilita
el análisis y la predicción del cambio en el sistema de la Tierra
para su uso en una gama de aplicaciones prácticas de
relevancia directa, beneficio y valor para la sociedad. El
programa tiene como objetivo determinar la previsibilidad del
clima y el efecto de las actividades humanas en el clima.
Muchas otras organizaciones alrededor del mundo
universidades, centros científicos y empresas se suman para
ser parte de este programa (Programa Mundial de
Investigaciones Climáticas , 2018).
La UNESCO actualmente se encuentra mejorando nuestra
relación con los océanos por medio de la educación pública,
con el fin de fomentar la investigación y la difusión del
conocimiento científico. Es urgente entender los cambios
medioambientales que suceden a nivel mundial y se requiere
la cooperación internacional con el objetivo de ampliar el
conocimiento de la naturaleza, el océano y las zonas costeras
para alcanzar una mejor gestión, desarrollo sostenible, la
protección de ecosistemas y una mejor toma de decisiones.
La División de Objetivos de Desarrollo Sostenible
(DSDG) es la plataforma central dentro del sistema de las
Naciones Unidas para el seguimiento y el examen de la
Agenda 2030 para el Desarrollo Sostenible, esta agenda fue
aprobada por los jefes de Estado y Gobiernos para establecer
un plan de acción para las personas, el planeta y la
prosperidad. Un listado de diecisiete Objetivos de Desarrollo
Sostenible (ODS) establece una serie de metas, entre ellas: #6
Garantizar la disponibilidad y la gestión sostenible del agua y
el saneamiento para todos, #13 Tomar medidas urgentes para
combatir el cambio climático y sus impactos, #14 Conservar y
utilizar de forma sostenible los océanos, los mares y los
recursos marinos (United Nations, 2015).
Una vista más amplia permite apreciar la cadena de
problemas que en serie y de forma paralela están relacionados:
la sobrepesca no controlada, el aumento de gases de efecto
invernadero en la atmósfera, el exceso de fertilizantes, materia
orgánica, químicos, insecticidas, metales pesados, petróleo y
plásticos que terminan en nuestros océanos, diversos estudios
se llevan a cabo para entender cómo se pueden solucionar
estos problemas.
El Director General de FAO (Organización de las
Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura)
menciona en la publicación 2018 el estado mundial de pesca y
acuicultura: en el 2016 se alcanzó un pico máximo en la
producción de pescado, 171 millones de toneladas y que el
88% fueron directamente para consumo humano. Tomando en
cuenta que se provee para mediados del siglo XXI que la
población ascienda a 9000 millones de habitantes, los recursos
no serán suficientes para abastecer tal demanda (Organización
de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura,
2018).
La Conferencia de los Océanos realizada por las Naciones
Unidas en junio de 2017, dejó clara la prioridad de encontrar
soluciones concretas para revertir el deterioro en el estado de
salud de los océanos y mares. Uno de los puntos importantes
tratados en la conferencia fue el uso del océano como
basurero. En su informe mencionan: “Los desechos de
plástico matan un millón de pájaros y unos cien mil mamíferos
marinos al año. Se estima que el 80% de la polución marina
procede de actividades en la tierra” (Naciones Unidas, 2017).
Datos suministrados por Dumpark Data Science (Nueva
Zelanda) junto con el aporte de investigadores de Estados
Unidos, Chile, Francia, Sudáfrica y Australia brindaron un
estimado de la contaminación de basura plástica,
aproximadamente 269 millones de toneladas flotan en los
océanos (GREENPEACE, 2016). Pequeños fragmentos
provenientes de piezas de mayor tamaño y partículas
microscópicas representan la mayor amenaza, estos residuos
son ingeridos por animales que luego consumimos, resultando
dañino para la salud de la fauna y la seguridad alimentaria
mundial (UNEP, 2016).

7
Fig. 6 Distribución global del conteo de partículas plásticas según su tamaño.
La existencia de la vida se debe en gran parte al efecto
invernadero que se produce naturalmente en el planeta, los
gases presentes en la atmósfera actúan como reguladores
globales de temperatura, el dióxido de carbono, óxido nitroso
y metano son los principales responsables de este fenómeno,
en el cual parte de la energía de radiación emitida por el Sol
es retenida en la atmósfera. Luego de la revolución industrial,
las actividades humanas como la quema de combustibles
fósiles y la tala de árboles han aumentando las
concentraciones de estos gases en la atmósfera, provocando
un calentamiento excesivo del planeta. Los océanos absorben
el 30% de dióxido de carbono proveniente de la atmósfera y
un 80% del calor generado por los gases de efecto invernadero
(ACNUR Comité Español). Como consecuencia los océanos
se calientan y los glaciares se están derritiendo, elevando el
nivel de las aguas, afectando a los ecosistemas de arrecifes, a
las ciudades costeras y manglares. El dióxido de carbono
disuelto en el agua también cambia su composición química,
variando su nivel de acidez (acidificación) y afectando el
crecimiento y reproducción de las especies que lo habitan.
Investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia en
conjunto con organizaciones internacionales analizan los
datos de estudios de concentraciones de oxígeno en los
océanos del planeta. La materia orgánica en descomposición
que va a parar a los mares y lagunas aumenta la producción de
algas, y con esto una disminución en los niveles de oxígeno.
El nivel de oxígeno en los océanos es crucial para todos los
organismos, pero en especial para los crustáceos, peces y
moluscos, pues a diferencia de otros estos grupos extraen el
oxígeno del agua. Durante los últimos 50 años ha sido
alarmante la disminución de oxígeno disuelto en los mares.
Los fertilizantes e insecticidas que utilizamos de una u otra
manera terminan en los ríos, dañando los ecosistemas. La
variedad de químicos que van a parar a los ambientes
acuáticos afectan al plancton, conjunto de pequeños y
microscópicos organismos animales (zooplancton) y vegetales
(fitoplancton) que viven en los océanos, esos diminutos
organismos representan la mayor parte de la biomasa en los
océanos, regulan las cantidades de oxígeno y son el pilar de
la cadena alimenticia. Se estiman que alrededor del 90% del
oxígeno en la atmósfera es producido en el mar por el
fitoplancton.
C. Robots, los dueños del océano.
Las investigaciones que se llevan a cabo requieren de un
gran esfuerzo internacional, pues 71% de la superficie del
planeta está cubierta por agua, esto es aproximadamente 364
millones de Km2
.
Son muchas los obstáculos que limitan la acción del ser
humano en este campo. Adentrarse en el océano involucra
enormes recursos económicos, grandes compañías alrededor
del mundo cuentan con el apoyo de sus gobiernos, de
patrocinadores y socios de talla mundial, estos aportes
científicos y financieros en su mayoría provienen de potencias
mundiales: Australia, Austria, Canadá, China, Finlandia,
Alemania, Japón, Nueva Zelanda, Rusia, Estados Unidos. En
el continente americano han tomado iniciativa países en vía de
desarrollo como Chile, Argentina y Brasil.
Para poner en marcha grandes proyectos se requiere de una
embarcación acondicionada con la tecnología necesaria para
realizar las investigaciones en oceanografía física, geología y
biología. Personal para la navegación de la nave, técnicos e
ingenieros para el manejo y mantenimiento de los robots y
equipo tecnológico, logística para coordinar las operaciones y
científicos especializados en distintas áreas para la
investigación y toma de muestras.
Fig. 7 Robot submarino instalando sondas de temperatura y recolectando
burbujas de metano.
Los robots submarinos son capaces de soportar altas
presiones debido al peso de la columna de agua por encima de
ellos, logran descender y realizar los trabajos que se requieren.

8
La presión de un líquido o gas se define como la cantidad de
fuerza que se ejerce sobre una unidad de área. En la superficie
del mar se experimenta una presión absoluta de 101,3 kPa
debido a la atmósfera, dicho valor es comúnmente conocido
como 1 atmósfera (1 atm). A 100 metros de profundidad en el
océano esta cantidad aumenta aproximadamente a 10 atm. Es
común para los humanos el buceo recreativo a 20 metros bajo
la superficie, se recomienda no sobrepasar los 40 metros, pues
a estas profundidades las presiones sobre el cuerpo crean
burbujas de nitrógeno en la sangre, este efecto tiene como
resultado dificultad de concentración y pérdida de conciencia.
El record mundial para buzos ronda los 300 m equivalentes a
28 atm, esto conlleva un gran riesgo hasta para los buzos más
experimentados. Se estima que en promedio los océanos
tienen una profundidad de 3900 m (371 atm), y su punto más
profundo a 11.000 m (1046 atm), que es lo mismo que 1100
kg en un área de 1 cm2
, poco más de una tonelada sobre la uña
del dedo índice.
La variedad de sensores, herramientas y equipos utilizados
en el fondo marino deben estar diseñados para desempeñarse
apropiadamente en ambientes hostiles. Además de la presión
hidrostática, la salinidad de las aguas, materiales fuertes no
corrosivos, y las temperaturas extremas son algunas de las
variables más importantes, los océanos polares manejan
temperaturas abajo del punto de congelación del agua 0° C, y
cuando se estudian las fuentes hidrotermales en el fondo
marino, las aguas y gases expulsados pueden registrar
temperaturas de hasta 400 °C.
Debido a las necesidades en otros campos estas máquinas
se han adaptado para brindar apoyo a los buzos en trabajos de
construcción cerca de la superficie, construcción de
estructuras en el medio acuático, cableado, tuberías, torres
petrolíferas, entre otros.
La Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de
los Estados Unidos (NOAA) es la mayor agencia en el
continente americano. Se dedican a comprender y predecir los
cambios en el clima, los océanos y las costas con el fin de
compartir el conocimiento e información para conservar y
administrar los ecosistemas y recursos marinos. Poseen una
gran flota en el océano Atlántico y Pacífico (NOAA, 2018).
Entre sus asociados se encuentra Ocean Exploration Trust,
organización sin fines de lucro fundada en 2008 por el
oceanógrafo Dr. Robert Ballard, reconocido por sus aportes a
la arqueología submarina y por recibir la Medalla Nacional de
Humanidades en su país de origen Estados Unidos. Entre sus
expediciones sobresalen el descubrimiento del barco Titanic,
el acorazado Bismarck y el transatlántico Lusitania. (Ocean
Exploration Trust, 2018)
Ocean Exploration Trust se dedica puramente a la
exploración oceánica, lideran y participan en programas
internacionales que se centran en la exploración científica del
lecho marino, la mayoría de sus expediciones se realizan a
bordo del buque de exploración (E/V) Nautilus. Además de
llevar a cabo investigaciones científicas, ofrecen expediciones
a los exploradores en tierra a través de video en vivo, audio y
datos desde el campo. Este equipo de científicos tiene a
disposición 2 robots submarinos de alta tecnología, el ROV
Hércules y ROV Argus. ROV Hércules tiene la capacidad de
sumergirse hasta 4000 metros y el tiempo de trabajo se limita
a condiciones del clima o mantenimiento de los equipos, se ha
registrado hasta 74 horas de trabajo continuo. (Ocean
Exploration Trust, 2018)
Estos robots tienen participación en la colocación y
mantenimiento de los sistemas de detección temprana de
terremotos y tsunamis, realizan trabajos para Ocean Networks
Canada, que es el observatorio con cables marinos más grande
del mundo en exploración, investigación y comunicaciones
oceánicas, este proyecto es impulsado por Bamfield Marine
Sciences Center (BMSC) campus compartido de las
universidades de Victoria, Columbia
Británica, Alberta, Calgary y Simon Fraser en Canadá.
Además realizan monitoreos de la bioturbación y
componentes químicos y biológicos. (University of Victoria,
Canada, 2018)
Hércules y Argus son robots multifuncionales, son
esenciales para realizar tareas simples y complejas en el fondo
marino. Sin ellos no sería posible conectar instrumentos en las
Fig. 8 ROV Hércules
Fig. 9 ROV Argus

9
profundidades o calibrarlos una vez instalados. Permiten
realizar y monitorear lecturas del perfil de conductividad,
presión, temperatura, oxígeno disuelto y turbidez a lo largo de
la columna de agua. Toman muestras de agua a diferentes
profundidades, colocan sondas de temperatura, utilizando
ventosas y núcleos obtienen muestras del suelo marino,
utilizan dragas para cavar agujeros, realizan transectos
(técnica de observación de flora y fauna siguiendo una
trayectoria para hacer un estudio detallado), obtienen muestras
biológicas utilizando biocajas. Gracias a los brazos robóticos
pueden operar instrumentos de mano, como cierres herméticos
para atrapar los gases de los respiraderos hidrotermales y
burbujas de gas de las filtraciones de metano.
D. Un mar de oportunidades.
La tercera revolución industrial está desarrollando los
componentes que formarán la 4ta revolución, Internet de las
cosas, Inteligencia Artificial, robótica, Transformación
Digital, BigData, Impresión 3D, Blockchain son los
principales conceptos que cambiarán los actuales modelos
industriales, comerciales, educación y científicos. (Tech
Target, 2017)
En la década de 1960, las necesidades militares entre los
sistemas de comunicaciones dieron inicio a un conjunto de
redes interconectadas, este sistema llamado Internet
(Interconnected Networks) luego evolucionó y se adaptó para
uso institucional. La nueva herramienta hizo posible que
ARPA (Advanced Research Projects Agency) pusiera en
operación la primera red de computadores, conectando cuatro
universidades a través del territorio de los Estados Unidos
(Tech Target, 2017). En poco tiempo se convirtió en una
herramienta de uso empresarial y público, dando lugar a la
conexión de miles de redes informáticas.
Actualmente es la red global informática que cubre al
mundo entero, conecta miles de millones de dispositivos que
utilizan tecnología informática, computadores y teléfonos
móviles. A través de estas conexiones se comparte
información entre las redes utilizando un conjunto de guías
definido como “El Protocolo de Control de
Transmisión/Protocolo de Internet” (TCP/IP).
Esta tecnología trajo una importante mejora en las
comunicaciones y tras pocos años de uso el Internet se
expande sin precedentes.
En 2009 el tecnólogo Kevin Ashton del Instituto de
Tecnología de Massachusetts, hace mención pública del tema
y describe cómo todos los objetos físicos con los que
interactuamos pueden estar conectados a la red. “Internet de
las cosas”. Este concepto se estaba investigando desde 1999
en los centros del MIT.
Internet de las cosas se puede entender como la conexión
y comunicación de todo lo que nos rodea. Cuando billones de
dispositivos se interconectan compartiendo información en la
red las aplicaciones son ilimitadas. Sensores colocados en
todos los objetos con los que interactuamos día a día
transmitirán información a la red mundial donde luego los
datos serán asociados y analizados. Esto permitirá optimizar
todo lo que hacemos. Las tantas ramas de las ciencias
difuminarán sus fronteras.
Para entender un poco más cómo será el futuro cercano se
necesita comprender el concepto de Inteligencia Artificial.
Inteligencia es una definición todavía abierta porque no
conocemos todas las variables, se define como la capacidad o
habilidad de recibir información, pensar, razonar, aprender,
analizar y elegir qué acción tomar ante determinada situación.
Los humanos nos distinguimos de las demás especies
vivientes por presentar una inteligencia superior, el término
Inteligencia Artificial debe ser el mismo, pero generado por
procesadores computacionales. Un programa computacional
que presente estas características y que muestre
autoaprendizaje será considerado como inteligente. Una
máquina poseerá esta habilidad cuando exhiba inteligencia.
Cuando los datos que obtienen los sensores son cargados a
Internet, la Inteligencia Artificial será capaz de analizar y
correlacionar gran cantidad de información, habilidad que los
humanos no estamos capacitados para dominar.
Es así que se pretende un cambio radical en todo lo que
hacemos, combinando el Internet de las cosas con la
Inteligencia Artificial se podrá percibir, recolectar, transmitir,
analizar y distribuir datos a escala masiva, esto cambiará el
modo en que se procesa la información, la humanidad tendrá
el conocimiento y la sabiduría necesaria para sobrevivir,
mejorar y prosperar en los próximos años, décadas y siglos.
Se logrará expandir el negocio, no solo de la investigación
y exploración, se podrán hacer trabajos para otras ramas de las
ciencias, brindar mantenimiento e inspecciones, la
arqueología, geografía, topografía siempre va a necesitar
ampliar sus conocimientos, cartografía submarina.
E. Futuro.
Actualmente para manejar un robot submarino se requiere
de un equipo de personas calificadas, prácticamente una por
cada función, controlar la estructura, manipular los brazos
robóticos, control de navegación, audio y video, cámaras,
lecturas de sensores, coordinador y comunicaciones, además
del equipo que se encarga de colocar y sacar el robot del agua
cuando estos son de gran tamaño. Se requieren en distintas
áreas una variedad de capacitaciones y conocimiento
específico por los trabajos a realizar en el campo.

10
Fig. 10 Equipo trabajando para colocar el ROV en el agua.
Involucra el trabajo conjunto de ingenieros y técnicos en
muchas ramas: informáticos, electrónicos, eléctricos,
mecánicos, matemáticos, logística, biólogos marinos,
geólogos, vulcanólogos, en general variedad de científicos.
Con la compilación de datos masiva y las nuevas formas
de interpretar la información podremos ver nuevos patrones y
comportamientos de los océanos, especies, migración, generar
modelos que nos lleven a lograr el equilibrio de los
ecosistemas y la sustentabilidad de los recursos, saber cómo
enfrentar el cambio climático y retroceder efecto del
calentamiento global
La gestión de las empresas, compañías, gobiernos
cambiará por completa la manera en que vivimos y
manejamos los recursos.
DISCUSIÓN
Actualmente está en marcha la construcción del más
grande observatorio submarino, la red de cables vincula
sensores que recolectan datos en tiempo real para la
investigación científica. Ocean Networks Canada en conjunto
con Ocean Exploration Trust están instalando una red de
Internet submarino, la infraestructura de generadores, cables y
sensores monitorean continuamente el pulso y los signos
vitales de los entornos marinos y costeros. Sin embargo esto
es abarca solo la zona norte del océano Pacífico y se requiere
una mayor cobertura en todos los océanos.
Los científicos necesitan dispositivos capaces de acceder
al fondo marino para obtener lecturas de los océanos, realizar
trabajos y tomar muestras. Una vez en las profundidades es
posible utilizar los instrumentos CTD para realizar y
monitorear los valores del perfil de conductividad, presión,
temperatura, oxígeno disuelto y turbidez a lo largo de la
columna de agua, también utilizar dispositivos Niskin para
tomar muestras de agua a diferentes profundidades, realizar la
instalación y mantenimiento de sondas de temperatura y los
equipos de alerta de terremotos y tsunamis.
Para este tipo de operaciones los dispositivos deben que
soportar altas presiones y temperaturas extremas, deben
también ser capaces de permanecer bajo el agua salada por
largos periodos de tiempo. Aproximadamente a los mil metros
por debajo de la superficie el mar se oscurece en su totalidad,
la luz del sol no logra penetrar y con un promedio de 3900
metros de profundidad sabemos que es un mundo oculto a
nuestros ojos. La mayoría de robots operan por encima de los
3000 metros, los de uso científico e industrial entre los 4000 y
6000 metros, muy pocos se diseñan para alcanzar mayores
profundidades. Apenas estamos
“aprendiendo a nadar”, se requiere aumentar la capacidad de
estos dispositivos para llegar más profundo y lograr estudiar
los fondos marinos, cada vez que se realizan exploraciones a
estas profundidades se hacen nuevos descubrimientos, los
involucrados se asombran por la gran cantidad de especies que
habitan los lugares en los que creíamos que la vida era
imposible.
Más allá de nuestros cielos se encuentra el espacio, un
ambiente hostil incompatible con la vida, es una gran hazaña
de ingeniería orbitar la Tierra e involucra una inversión
económica enorme, en la historia de la humanidad no más de
600 personas han salido de la atmósfera terrestre, solo 12
astronautas han pisado la Luna y resulta que únicamente 3
personas han visitado la Fosa de las Marianas, el lugar más
profundo de nuestro océanos. Nos hacen faltan muchas cosas
por descubrir y estamos buscando respuestas en el lugar
equivocado, debemos ver hacia el interior de nuestro planeta,
o sea los océanos, y aceptar la realidad de que es nuestro único
hogar, no es una solución abandonarlo. Sólo el 5% de los
fondos oceánicos han sido mapeados, básicamente tres cuartos
de la superficie del planeta no han sido exploradas.
Con la llegada de la cuarta revolución industrial los robots
submarinos cambiarán, se abre un mercado para el uso de
energías renovables, proyectos de turbinas eólicas en medio
del océano pueden abastecer centrales de robots, generados de
electricidad sumergidos alimentados por las corrientes
oceánicas, el uso de paneles solares fijados en boyas flotantes,
aprovechamiento de las mareas y olas para generar energía,
son oportunidades para desarrollar e implementar, rompiendo
la limitante del cableado cerca de la costa y logrando
extendernos mar adentro.
Cualquier relación que tengamos con los mares tendrá
incorporada Internet de las cosas, barcos pesqueros, buques de
transporte, guardia costera de todo el mundo, variedad de
robots, cada uno de estos elementos puede suministrar datos
valiosos continuamente y en tiempo real, brindando un
volumen de datos que de otra forma llevaría décadas, y no hay
mucho tiempo disponible, tenemos que actuar pronto o
cruzaremos el punto de no retorno. Todas estas “cosas” podrán
adquirir información y almacenarla en la red. Inclusive rocas
y animales podrán contar con microchips y sensores auto
sustentables, ya sea usando energía por calor corporal o
movimiento.
Los futuros robots podrán contar con su propia inteligencia
artificial y ser independientes, muchos de ellos serán
comandados por la inteligencia artificial de organizaciones,

11
universidades. Existirán variedad de diseños de robots para
desempeñar distintas tareas como recoger basura, filtrar
aceites, químicos, petróleo, en fin limpiar los océanos, ríos y
lagos.
El avance de la nanotecnología nos traerá más
posibilidades, si colocamos micro robots con Internet en las
corrientes marinas, en poco tiempo se lograrían cubrir grandes
distancias, mejorando la obtención de lecturas, estudios más
detallados, un mejor monitoreo de temperaturas, nivel de
gases disueltos en las aguas, salinidad, acidez, velocidad de las
aguas submarinas.
La Inteligencia Artificial de los robots en conjunto con la
Inteligencia Artificial de la red central determinarán los planes
más eficientes para saber dónde es más conveniente tomar
medidas primero y qué hacer, definir los trabajos por prioridad
e importancia, en base al análisis de los estudios, procesar
información, encontrar patrones, hacer correlaciones con otras
aplicaciones y otras ramas, pues de la misma forma “todo”
estará vinculado y compartiendo información, inclusive las
personas.
Si nos referimos a otros mercados es de suma importancia
mencionar la amplia gama de aplicaciones que estas
tecnologías pueden brindar. Hay un mercado abierto para los
robots submarinos. Se utilizan en salvamento, en misiones de
búsqueda y rescate, recuperación de cuerpo y objetos,
búsqueda de tesoros. Existe la ventaja de que fácilmente se
pueden adaptar herramientas al sistema del robot para realizar
distintas operaciones, como cuando se requieren tareas de
manipulación precisa, es posible colocar instrumentos y
sensores adicionales. En el área militar se cuenta con estos
dispositivos tecnológicos para la detección y desactivación de
minas submarinas, espionaje y recuperación de armas,
embarcaciones, aviones derribados y desastres, como por
ejemplo el ocurrido en 2011 cuando se produjeron vertidos
radiactivos al océano, la causa de debió a fallas en los sistemas
de la Planta Nuclear de Fukushima, producto de un terremoto
y tsunami. Son herramientas de inspección de represas
hidroeléctricas, muelles, plataformas petrolíferas y de gas,
mantenimiento de embarcaciones, tuberías submarinas o
supervisión de trabajos y asistencia a buzos en el medio
acuoso.
La robótica submarina es un tema poco desarrollado en el
país, pues es complicado hallar información de origen
nacional y en el idioma español. Costa Rica siempre se ha
destacado a nivel mundial por su biodiversidad en flora y
fauna, la riqueza de sus mares y al importancia que tienen sus
ecosistemas marinos para las especies que migran alrededor
del mundo. Es también un punto estratégico para la geología
y de interés vulcanológico por pertenecer al Cinturón de
Fuego del Pacífico y estar ubicada sobre la placa tectónica
Caribe y en contacto con la placa del Coco. Contamos con
acceso a los océanos Atlántico y Pacífico, una posición
geográfica envidiable por otros países. Si nos atrevemos a dar
el paso en este mercado, podemos aportar información valiosa
a la red mundial, también se puede sacar provecho para lograr
una sostenibilidad financiera, siendo líderes y ejemplo para
abrir oportunidades de negocios a otros países
latinoamericanos.
Costa Rica posee el intelecto, las materias y la tecnología,
somos un país pequeño y sería grandioso que nos llegaran a
conocer por generar nuevas ideas y poner en marcha proyectos
aplicando las herramientas que la cuarta generación trae.
El aporte de la ingeniería electromecánica será desarrollar
y brindar herramientas con la finalidad de acelerar los estudios
y la comprensión de nuestros ecosistemas oceánicos para
proponer soluciones y así contribuir en la búsqueda del
desarrollo sostenible. Lograr la sostenibilidad en el planeta
será clave para cubrir nuestras necesidades y garantizar el
bienestar de las generaciones futuras. Primero debemos
cambiar nuestra mentalidad, los cambios implican temores,
preocupaciones y riesgos. La aplicación y prueba de Internet
de las cosas e Inteligencia Artificial ya se están dando,
innovadoras herramientas dan paso a una nueva manera de ver
y hacer todo lo que conocemos.
La visión y desarrollo de los nuevos proyectos será
aplicada por los actuales profesionales en la industria, pero
será también necesario cambiar los actuales modelos de
educación, los estudiantes tendrán que prepararse para temas
que están en desarrollo. En un futuro cercano muchos de los
actuales profesiones no tendrán campo de trabajo, pues se
afirma que los robots reemplazarán más puestos que los que
se generarán. Desde ya las escuelas y universidades pueden
implementar nuevas materias y carreras, que cumplan con la
futura demanda, controlar y anticipar la preparación de sus
graduados en temas de la Cuarta Revolución Industrial y sus
componentes.
Los científicos de Costa Rica participan en investigaciones
nacionales e internacionales, sin embargo producto de esta
investigación se revela que únicamente la Universidad de
Costa Rica posee un ROV de inspección en el país y
permanece inactivo. Organizaciones, instituciones,
universidades, comunidades y la empresa privada podrán ser
parte de las soluciones, con la participación de todos se podrán
disminuir los costos y dar accesibilidad a países no
desarrollados. La urgencia es abastecer de información por
medio de estudios en tiempo real y de manera continua la
condición de los océanos.
La electromecánica es una de las ingenierías
intermediarias entre el mundo físico y el digital, lo que
garantiza el lugar en el mercado y la industria del ingeniero
electromecánico. Esta profesión está presente en todo el
proceso, desde el diseño de las máquinas y su construcción,
hasta la puesta en marcha y mantenimiento de las mismas. Es
un hecho que esta revolución industrial modificará todas las
áreas de la industria.
En la actualidad cada mejora que se le realice a cada uno
de los componentes de un robot submarino traerá beneficios,
pero esto no basta. Ya están a disposición nuevas herramientas

12
para trabajar e implementar, Internet de las cosas e
Inteligencia Artificial nos da la oportunidad de colocar más
sensores en las profundidades del mar sin el elevado costo que
hoy en día implica, la fabricación masiva de chips y sensores
disminuirán los costos. Podremos cubrir más áreas del océano
y monitorear en tiempo real los datos suministrados a las redes
de Internet, con un mayor volumen de datos los estudios serán
más precisos y podrán ser analizados en poco tiempo por la
Inteligencia Artificial, pues está es capaz de procesar grandes
cantidades de información y encontrar patrones o
comportamientos y relacionarlos con otras lecturas, inclusive
permitiría hacer relación individual de contaminación de cada
persona y rastrear las fuentes para su control, detectar los
niveles de contaminación de ríos o lagos permitiendo tomar
acciones antes de que afecten otros cuerpos de agua y sea
demasiado tarde.
Sabemos cómo llegar a ser exitosos, la meta está a la vista
y solo hace falta voluntad para recibir la nueva era, pero aquí
está la diferencia, pues el cambio tiene que lograrse si todos
cooperamos.
CONCLUSIONES
Los robots submarinos son fundamentales para el progreso
de las actividades que se desarrollan en el océano, permiten
seguir aportando conocimiento de lugares donde el ser
humano no tiene alcance.
Componentes de la Cuarta Revolución industrial como el
Internet de las cosas y la Inteligencia Artificial en
combinación con la robótica producen infinidad de
aplicaciones para nuevas oportunidades de desarrollo.
Los robots van a seguir permitiendo explorar el océano. Se
demuestra la importancia de obtener más información en
tiempo real y continuo de los océanos del planeta para
entender sus comportamientos.
La Electromecánica tiene el futuro garantizado. La
robótica continuará superando las limitaciones humanas,
adquiriendo más importancia y participación.
Está al alcance tomar acciones que nos conduzcan a un
desarrollo sostenible utilizando las herramientas para
administrar los recursos y encontrar soluciones a los
problemas globales. Así podremos dar paso a la 5ta
Revolución Industrial.
RECOMENDACIONES
Elaborar estudios sobre cómo disminuir los costos que las
operaciones oceánicas requieren, es prioridad para que los
países poco desarrollados también dispongan de estas
tecnologías.
Desarrollar e implementar proyectos que utilicen energías
limpias renovables, esto contribuirá a la autonomía de las
tecnologías que se usarán en la 5ta.
Mejorar la preparación de los electromecánicos en temas
referentes a los componentes de la Cuarta Revolución
Industrial.
AGRADECIMIENTOS
A mis padres, Luis y Ester. Por su apoyo en todo momento.
A mis hermanas Karina y Yesenia, su guía y apoyo me
motivan para superar los obstáculos de la vida.
REFERENCIAS
[1] ACNUR Comité Español. (s.f.). Los 5 principales
problemas del mundo actual. Obtenido de
https://eacnur.org/blog/principales-problemas-
delmundo-actual/
[2] Barja, L. (2017). Sobre Historia. Obtenido de
https://sobrehistoria.com/todo-sobre-la-
revolucionindustrial/
[3] Capocci, R. (2017). Inspection-Class Remotely Operated
Vehicule, a Review. Marine Science and Engineering.
[4] Carreras, M. (2012). Inspección visual subacuática
mediante robótica submarina. Revista Iberoamericana de
Automática e Informática industrial.
[5] Comité Español de Automática. (2008). Libro Blanco de
la Robótica. España: CEA.
[6] Drake, N. (2014). National Geographic. Obtenido de
https://www.nationalgeographic.com/magazine/2018
/03/astronauts-space-earth-perspective/
[7] E/V Nautilus. (2018). Entrevista Ingeniera Biológica,
Piloto de ROV Argus. Estados Unidos, Canadá.
[8] E/V Nautilus. (2018). Entrevista Ingeniera de Video,
Bióloga Marina. Estados Unidos, Canadá.
[9] Enzmann, R. (2014-2018). ROV Planet. ROV
Planet.
[10]GREENPEACE. (2016). Plásticos en los océanos.
Obtenido de https://archivo-
es.greenpeace.org/espana/Global/espana/2016/report
/plasticos/plasticos_en_los_oceanos_LR.pdf
[11]Las Naciones Unidas, ONU. (2018). Naciones
Unidas. Obtenido de
http://www.un.org/es/sections/issues-depth/globalissues-
overview/index.html
[12]Marine Technology Society. (s.f.). Marine
Technology Society. Obtenido de
http://www.rov.org/rov_history.cfm
[13]Moreno, H. A. (2014). Robótica Submarina: Conceptos,
Elementos, Modelado y Control. Revista Iberoamericana
de Automática e Informática industrial.
[14]Naciones Unidas. (2015). Objetivos de Desarrollo
Sostenible. Obtenido de
https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/objet
ivos-de-desarrollo-sostenible/
[15]Naciones Unidas. (2017). Conferencia sobre los océanos.
Obtenido de http://www.un.org/es/conf/ocean/
[16]National Academy of Sciences. (2015). Sea Change.
United States: National Academy of Sciences.

13
[17]NOAA. (2018). National Oceanic and Atmospheric
Administration. Obtenido de http://www.noaa.gov/ [18]
Ocean Exploration Trust. (2018). Nautilus Live. Obtenido
de https://www.nautiluslive.org/
[19]Organización de las Naciones Unidas para la
Alimentación y la Agricultura. (2018). FAO, Home.
Obtenido de http://www.fao.org/home/es/
[20]Organización de las Naciones Unidas para la
Alimentación y la Agricultura. (2018). FAO, statistics.
Obtenido de
http://www.fao.org/statistics/es/
[21]Organización de las Naciones Unidas para la Educación,
Ciencia y Cultura. (2018). UNESCO. Obtenido de
https://es.unesco.org/
[22]Programa Mundial de Investigaciones Climáticas .
(2018). WCRP. Obtenido de https://www.wcrp-
climate.org/
[23]Ramírez Llodra, E. (2003). BIOGEOGRAFIA DE
ECOSISTEMAS QUIMIOSINTETICOS
PROFUNDOS (ChEss): EXPLORANDO EL
HEMISFERIO SUR. Revista Internacional de
Biodiversidad, Oceanología y Conservación.
Obtenido de
https://scielo.conicyt.cl/scielo.php?script=sci_arttext
&pid=S0717-65382003000200006&lang=es
[24]RovMarine Technologies. (2018). RovMarine
Technologies. Retrieved from
http://www.rovmarine.it/en/home-eng/14-
notcategorized/16-the-history-of-rovs
[25]SEAS ESTUDIOS SUPERIORES ABIERTOS. (2018).
Industria 4.0 la Cuarta Revolución
Industrial. Obtenido de
https://www.seas.es/blog/automatizacion/la-
cuartarevolucion-industrial/
[26]Tech Target. (2017). SearchDataCenter
AI.
Obtenido de
https://searchdatacenter.techtarget.com/es/definicion
/Inteligencia-artificial-o-AI
[27]Tech Target. (2017). SearchDataCenter ARPA.
Obtenido de
https://searchnetworking.techtarget.com/definition/A
RPANET
[28]Tech Target. (2017). SearchDataCenter
IoT.
Obtenido de
https://searchdatacenter.techtarget.com/es/definicion
/Internet-de-las-cosas-IoT
[29]UNEP. (2016). Marine plastic debris and microplastics.
Obtenido de
https://www.unenvironment.org/es/node/1527
[30]United Nations. (2015). Division for Sustainable
Development Goals. Obtenido de
https://sustainabledevelopment.un.org/sdgs
[31]University of Victoria, Canada. (2018). Ocean
Networks Canada. Retrieved from
http://www.oceannetworks.ca/
[32]USNUM. (2016). United States Naval UnderSea
Museum. Retrieved from
http://www.navalunderseamuseum.org/whitehead/

14
Propuesta de diseño de alarma residencial de
bajo costo utilizando micro controlador de
código abierto
Allan Retana Parra
Escuela de Electrónica y Electromecánica
Universidad Central
San José, Costa Rica. allanrp83@gmail.com
Resumen- En la actualidad que se vive día con día, muchos hogares
no cuentan con la seguridad necesaria, 21 robos a viviendas suceden
cada día durante este año del 2018 según noticias Repretel; el cual
es un gran problema, ya sea porque las personas creen que no
necesitan un sistema de seguridad o porque no pueden pagar uno de
estos porque es demasiado costoso.
Ante la problemática anteriormente expuesta es que se opta por una
solución, de seguridad electrónica mediante la creación de un
prototipo de alarma residencial, el cual no sea tan costoso como los
sistemas de seguridad actuales.
Este circuito se trabajara de una forma sencilla con el micro
controlador arduino, a su vez acompañado con el software del
mismo, a medida que se avance con la alarma, el usuario aprenderá
a hacer sus propios ajustes como cambios de tiempo, ya que tanto la
instalación en el micro controlador como la programación en el
software son muy amigables para el usuario.
Abstract- Currently living day by day, many homes do not have the
necessary security, 21 home thefts happen every day during this
year of 2018 according to news Repretel; which is a big problem,
either because people believe they do not need a security system or
because they cannot afford one of these because it is too expensive.
Faced with the above-mentioned problems is that you opt for a
solution, electronic security through the creation of a residential
alarm prototype, which is not as expensive as current security
systems.
This circuit will work in a simple way with the Arduino
microcontroller, in turn accompanied with the software of the
same, as the alarm advances, the user will learn to make their own
adjustments as time changes, since both the Installation in the
micro controller as the programming in the software are very user-
friendly.
I. INTRODUCCIÓN
Las alarmas actuales cumplen con ciertos parámetros de
diseño, han demostrado ser eficientes en sus distintas funciones,
y a pesar que seguirán siendo utilizadas en diversos campos de
seguridad.
Que no evitan una situación anormal, pero sí son capaces de
advertir de ella, cumpliendo así, una función frente a posibles
problemas.
Es por medio de este trabajo que se quiere establecer esta
nueva opción. Las herramientas con las cuales debe contar,
conexiones de entrada, para los distintos tipos de detectores,
y conexiones de salida, los cuales logren activar otros
dispositivos que serán los que se ocupen del funcionamiento,
esto dependerá mucho de los problemas que se estén
enfrentando en ese momento.
El campo de sistemas de seguridad es muy amplio, cual es la
mejor solución para los problemas actuales, alarmas de
sistema cableado los cuales pasan los cables a través de
paredes y debajo de los pisos de lugares sensibles tales como
garajes, puertas delanteras y traseras y ventanas de la planta
baja que conectan hasta los sensores que detectan la
intrusión. Como resultado, el número de localizaciones de un
sistema de cableado puede estar limitado por el cableado
físico. Los sistemas de cableado pueden ser costosos de
instalar, pero son menos susceptibles a la interferencia los
sistemas inalámbricos.
O tal vez alarmas inalámbricas las cuales se conectan a un
centro de control central a través de sensores infrarrojos o de
ondas de radio en lugar de utilizar cables fijos, permitiendo a
los usuarios elegir lugares para la instalación de sensores.
Además de las funciones exteriores de la alarma, existen
otros elementos tales como las cámaras de seguridad, los
sensores de movimiento y las alarmas de puertas que utilizan
tecnología inalámbrica para detectar peligro tanto como sea
posible y reportar a la central de control. Sin embargo son
muy susceptibles a la interferencia o piratería de la misma
manera que los sistemas inalámbricos de Internet.
O como última opción los sistemas de monitoreo los
cuales son una combinación de ambos pueden ser
inalámbricos o cableados. Además de alertar a los
propietarios de las viviendas acerca de las amenazas
potenciales, estos sistemas contactan de manera automática a
las empresas de seguridad en los centros de llamadas remotas
para realizar respuestas de emergencia. Las empresas
generalmente venden paquetes que incluyen un sistema de
alarma física y una suscripción a su servicio de monitoreo
remoto. Los paquetes completos generalmente ofrecen
monitoreo de cámaras de seguridad, con opciones de
respuesta de emergencia y con el software que permite a los
usuarios gestionar la seguridad del hogar desde un teléfono
celular o una computadora portátil. Sin embargo tienen
tarifas muy elevadas por mes para brindar este servicio y son
muy susceptibles a la interferencia o piratería.

15
La tecnología no se detiene todos los días, descubren nuevas
opciones o innovaciones para sistemas de seguridad en sus
diversos campos.
II. CONTENIDO
A. Diseño del prototipo.
Este prototipo se ha desarrollado con fines de estudio y
demostrativo, su diseño es llevar a cabo en una protoboard, la
cual está fabricada para todo tipo de circuitos de prueba; este
prototipo debe contar con leds indicadores tanto de encendido
como de apagado, un buzzer, un teléfono celular, transistores,
cables conectores, una placa arduino, resistencias, relevador,
diodo semiconductor, sensor magnético y software, en la parte
de software utilizaremos el siguiente:
1. Software arduino 1.8.5
Este software es muy amigable y sencillo de programar en este
se ha programado por medio de las funciones o sentencias for y
else que el prototipo siga la siguiente secuencia; cuando se abra
una ventana o puerta de la residencia este debe tardar un lapso de
10 segundos tanto a la hora de entrada como de salida en este
caso (el tiempo de espera se programa a petición del usuario), si
durante ese lapso el usuario no desconecto la alarma; esta
activara la sirena provocando un sonido alterno durante 5
segundos; luego de esos 5 segundos enviara un mensaje sonoro
al celular del usuario y seguirá activada la sirena durante un
minuto aunque la puerta o ventana se vuelva a cerrar en este caso(
el tiempo en que la sirena siga sonando se programa a petición
del usuario).
Fig. 1 Software arduino 1.8.5.
2. Arduino atmega 2560
Este es un micro controlador el cual fue diseñado como
entrenador o placa de estudio para estudiantes de universidad o
colegios técnicos, por medio de este arduino el prototipo de
alarma. Este consta de varios pines digitales y analógicos los
cuales se pueden programar a conveniencia sean como entradas
o como salidas.
Fig. 2 Arduino atmega 2560.
3. Leds de Alta
Los diodos emisores de luz se dividen en leds de alta y leds
de baja, se escogieron como luces piloto o indicadoras, por
su mayor durabilidad y además como lo dice el término son
de alta luminosidad, además son de muy fácil manejo y
conexión. Siendo el led verde el que indica el encendido y el
led rojo el apagado.
Fig. 3 Leds de alta.
4. Transistor 2n2222a
Se escogieron estos transistores por la razón de ser de baja
potencia, porque lo que manipulara será corriente continua
de muy bajo amperaje, son de muy fácil manipulación y
conexión.

16
Fig. 4 Transistores.
5. Resistores 330ᾨ
Este tipo de resistencias sirven como limitadores de corriente, se
escogieron del calibre y ohmios necesarios por los cálculos que
se realizaron, además son dispositivos muy duraderos y de fácil
conexión.
6. Buzzer
Se selecciona este dispositivo debido a que es confines
demostrativos y prácticos, su uso es más fácil de manipular
debido a que trabaja con corriente continua y una tensión de los
3voltios a 24 voltios, además su conexión es bastante sencilla.
No como la sirena que trabaja con corriente alterna, por lo cual
hay que tener más cuidado de no mezclar la parte de control con
la de potencia.
Esta es una placa de pruebas la cual fue diseñada para el
montaje de circuitos o prototipos con el fin de verificar su
buen funcionamiento, antes de llegar a imprimir el circuito
ya físicamente, de esta forma evitando alguna anomalía,
entonces se escogió esta placa primero para verificar el buen
montaje y funcionamiento de este prototipo de alarma
hibrida. De esta manera que los cálculos estén bien
realizados, que no haiga sobrecalentamiento de dispositivos
y si hay que hacer alguna corrección de seguridad, o del
prototipo de la alarma se puede corregir en el momento.
Fig. 7 Protoboard.
8. Relevador
El relevador es el dispositivo que se encargara de manipular
la parte del celular, por medio de este controlaremos la parte
inalámbrica.
.
7. Protoboard
Fig. 5 Resistores.

17
Fig. 8 Relevador
9. Diodo 1n4007
Este dispositivo va en paralelo con la bobina del relevador y es
que el diodo en este caso, es un dispositivo de seguridad para el
circuito, lo protege de una sobre corriente que se produce en la
bobina o mejor dicho una corriente inversa por lo cual el diodo
debe estar colocado en polaridad inversa a la alimentación del
relevador
.
Fig. 9 Diodo
10. Celular
El celular es la parte inalámbrica de este prototipo de alarma
hibrida, este debe ser un celular de teclado para poder ubicar
fácilmente la tecla de llamada hacia otro celular en este caso al
celular del usuario.
Fig. 10 Celular.
11. Sensor magnético
Este dispositivo electrónico fue seleccionado no solo por su
fácil conexión sino también porque es muy rígido y estable a
la hora de su funcionamiento, este dispositivo es muy
importante puesto que funciona en conjunto con el buzzer y
el celular.
Fig. 11 Sensor magnético.
12. Prototipo final
Este prototipo fue desarrollado con fines demostrativos de la
siguiente manera, cuando se enciende el prototipo se
encenderá el led rojo indicando que la alarma está
funcionando en ese momento, cuando se abre el sensor
magnético este dará un tiempo de 10 segundos para que el
usuario la desconecte; en caso contrario que exceda los 10
segundos se encenderá el led verde y al mismo tiempo se
activara el buzzer emitiendo un sonido alterno, de esta forma
después de 15 segundos sumando los 10 primeros segundos
se activara el celular, emitiendo una llamada telefónica al
número que el usuario digita en dicho celular de la alarma.
Una vez activada la alarma este no debe dejar de sonar
aunque se vuelva a cerrar el sensor magnético, hasta que haya
transcurrido un minuto aproximadamente; de la misma
manera sucede con el celular no dejara de emitir la llamada

18
telefónica hasta que el usuario conteste y cuelgue o lo haga
la contestadora.
Fig.
12 Prototipo.
Fig.
13 Prototipo.
III. DISCUSIÓN
Con frecuencia cuando se habla de la finalidad de comprar un
sistema de seguridad con alarmas para casas o alarmas para
negocios se piensa en que los equipos nos “protejan o nos salven”
de la entrada de un ladrón al hogar. Sin embargo, este equipo
trabaja mayormente comunicando que este caso se registre.
Los sistemas de alarma cableados son todos aquellos que
comunican a los dispositivos, por el medio de transporte séales
mediante cables, no obstante en casos de fallos eléctricos, corte
de cables; provocan la ausencia del sistema, de igual forma los
sistemas inalámbricos, estos sensores se comunican vía radio con
la central. Su instalación es más sencilla, pero también se
enfrentan a otros problemas como los inhibidores de
frecuencia que intentan interrumpir esa señal inalámbrica.
La alarma siempre debe tener más de una vía de
comunicación, ya que en caso de anularse; alguna siempre
debe quedar en alerta. Si un ladrón entra en nuestro hogar,
inmediatamente será detectado por los sensores de
movimiento que pondrán en alerta el sistema de seguridad.
Esta característica es la mínima que debe poseer un sistema
de seguridad.
El tiempo que se dispone para salir del domicilio una vez
activada la alarma es de 35 segundos (es gradual). Sin
embargo, puede variarse el parámetro en función de sus
necesidades. Lo aconsejable es que no se superen los 45
segundos según el protocolo, de la misma forma con el
tiempo durante el cual sonará la alarma depende de las
condiciones de activación y de las opciones de preferencia.
En cuanto a los costos de instalar un sistema de seguridad
electrónico en el hogar decir que estos varían de acuerdo a
las necesidades al nivel de protección que se quiera abarcar
con este, también influyen en el costo el tamaño de la
propiedad a proteger y su localización geográfica.
IV. CONCLUSIONES
La idea de este proyecto fue diseñar un prototipo de
seguridad electrónica hibrido (con su parte cableada y
inalámbrica) para residencias, mediante el uso del software
arduino 1.8.5, que emita notificaciones sonoras de
advertencia al usuario.
Y así poder conocer el funcionamiento de sistemas de alarma
híbridos y como debe trabajar este tipo de sistemas, también
las condiciones mínimas con las que debe contar.
Se procedió a ensamblar y programar un sistema de alarma
demostrativo en la protoboard, utilizando un arduino atmega
2560 y el software arduino 1.8.5. Y a realizar las pruebas
necesarias al sistema para comprobar que es funcional y de
gran ayuda para dicho fin, que es la seguridad del mismo.
También fue necesario realizar pruebas preventivas y
correctivas para el prototipo, atravez de cálculos
matemáticos y así evitar que este sistema de seguridad
electrónica sufriera sobrecalentamientos y daños a los
dispositivos que forman parte de este diseño.
RECOMENDACIONES
El funcionamiento de los sistemas de alarma requiere
análisis, tanto en la parte de programación o estrategia como
en la parte de control y es mediante la investigación de
diferentes áreas de proceso, que se podrá obtener los
resultados deseados, debido a que todos estos sistemas de
control de seguridad son muy complejos.
Es necesario apoyarse sea con la experiencia de profesionales
que tienen sus años trabajando para dichas áreas o en
revistas, libros o páginas web y de esta manera lograr un buen
resultado del análisis de estos sistemas de seguridad
electrónica.
Es óptimo utilizar la lista de los componentes necesarios para
este prototipo de seguridad residencial, para tener un control
adecuado del mismo y de esta manera saber con qué se puede
contar o no en caso de emergencia. Esta lista se encuentra en
apéndices del trabajo final.

Además es importante que la programación como
la 18. https://es.wikipedia.org/wiki/Fusible
instalación sean realizadas por el mismo usuario y
no sea 19.
https://es.wikipedia.org/wiki/Sirena_(instrumento
subdividido el trabajo en dos partes y así
garantizar que el _ac%C3%BAstico)
sistema ya instalado en la residencia sea
100%funcional. 20.
https://es.wikipedia.org/wiki/Reed_switch
Además se determino mediante estudios de
mercado 21.
https://es.wikipedia.org/wiki/Transistor
realizados que el pic 16f84a es más
económico que el 22.
https://es.wikipedia.org/wiki/Rel%C3%A9
arduino atmega 2560, además es más
pequeño, por eso es más 23.
https://es.wikipedia.org/wiki/Diodo fácil de
manipular a la hora de la instalación.
También se recomienda que en todas las puertas
y ventanas de la propiedad se utilicen los circuitos
integrados ya sea NOT, AND, OR, como acople
para adherir más sensores magnéticos, como se
muestra en el ejemplo de apéndices del trabajo
final. En lugar de conectarlos directamente de los
pines de entrada ya sea en el arduino o pic.
Y además sustituir el buzzer que trabaja con
corriente directa y no emite sonidos tan fuertes
como lo hace la sirena, la cual trabaja con corriente
alterna, solo se tendría que reemplazar el transistor
por un relevador para que de esta forma trabaje
tanto la parte de control como de potencia por
separado y evitar accidentes, todos estos cambios
generan mayor presupuesto.
AGRADECIMIENTOS
Primero quiero darle las gracias a Dios porque sin el
nada sería posible y por haberme dado la salud y
fuerza para llegar hasta aquí.
A Recope y mis compañeros del Departamento,
que sin su ayuda no fuera sido posible darle
continuidad a mis estudios. A la Universidad
Central y mis profesores, quienes no solo sacaron
su tiempo y dedicación, sino que además me
brindaron su amistad y apoyo incondicional, para
seguir adelante y por último, pero no menos
importante a mis compañeros(as) de carrera con
quienes compartí momentos muy agradables.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Echavarría, R. B. (2013). Investigación: Un camino
al conocimiento. En R. B. Echavarría, Un enfoque
cualitativo, cuantitativo y mixto. (págs. 123-124).
San josé: Universidad estata a
distancia.
https://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_alarma
https://www.geniolandia.com/13092143/cualesson
-los-diferentes-tipos-de-sistemas-de-alarma
https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Ohm
https://es.wikipedia.org/wiki/Tabla_de_verdad
https://unicrom.com/codigo-de-colores-de-
lasresistencias/
https://es.wikipedia.org/wiki/Mapa_de_Karnaugh
http://jamangandi2012.blogspot.com/2012/10/qu
e-es-arduino-te-lo-mostramos-en-un.html
https://es.wikipedia.org/wiki/Led
https://es.wikipedia.org/wiki/Resistor
https://es.wikipedia.org/wiki/Puerta_OR
https://es.wikipedia.org/wiki/Puerta_AND
https://es.wikipedia.org/wiki/Puerta_NOT
http://www.ti.com/product/SN7432
http://www.ti.com/product/SN74LS08
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn7404.pdf
https://es.wikipedia.org/wiki/Interruptor

20
SISTEMA DE SIMULACION DE PROTOCOLO
CAN BUS CON ARDUINO
MARTÍN MORA HERNÁNDEZ.
Escuela de Electrónica y Electromecánica
Universidad Central Dirección
Postal. morahdz- 1@hotmail.com.
Abstract- This report contains information based on the
functionality of a CANbus simulation system, whose
purpose is to solve a reliability problem related to the
diagnosis of automotive equipment.
The simulator is made up of an Arduino Mega module,
in charge of storing the base programming and as an
intermediary between the data read and what the user
can see on his computer. It also has two additional
systems that are the CANbus shield and a Micro SD shield.
The CANbus shield is responsible for establishing stable
communication with the vehicle network, for reading and
interpreting data. The data is read in real time and can be
extracted under various conditions, which allows a greater
reliability of the prototype.
The reading of data is supported by means of a Micro SD
shield that is responsible for storing the data extracted
and processed by the modules mentioned above.
The complete simulator will be used for the
reproduction of the data in a diagnostic table through the
data that are already stored and in order to establish an
adequate functioning of the equipment reported with
problems. The main focus of the system is aimed at
instrument panels that are mostly automotive equipment
that
present greater difficulty of simulation
I. INTRODUCCIÓN
Este documento expone un tema que ha
tenido un auge exponencial dentro del campo
automotriz y que es de gran importancia para
comunicación interna de diferentes módulos que
conforman el sistema de control del automóvil.
Basados en el protocolo CANbus se pretende
realizar un simulador que tenga la capacidad de
captar la información que este transmitiendo
algunos módulos en específico.
Se habla de realizar un filtro de la información
que está viajando en el sistema multiplexado, ya
que la finalidad del proceso es poder realizar una
simulación de datos como RPM, velocidad,
combustible y temperatura en un banco de
pruebas, sin necesidad de tener conectado un
sistema completo en la mesa de trabajo. Dicha
idea está fundamentada en una necesidad
presente en un laboratorio de diagnóstico de
equipo automotriz.
Se desea ampliar los alcances del proyecto,
haciendo una posible base de datos que registre
los distintos protocolos que se puedan extraer de
los diferentes vehículos, marcas y modelos, que
presenten la necesidad de una inspección para el
descarte de fallos de funcionamiento. El proyecto
estará basado en el uso de un controlador
Arduino, además de un módulo específico de
enlace CANbus con la capacidad de interpretar el
lenguaje en estudio.
II. OBJETIVO
Diseñar un sistema por medio de un controlador
Arduino, que interprete los datos presentes en
una red de comunicación automotriz, para
almacenarlos y luego reproducirlos, con el fin de
hacer una simulación casi exacta en una mesa de
diagnóstico de módulos de control electrónico.
III. JUSTIFICACIÓN

21
La idea se presenta a través de una necesidad
percibida en la Empresa Computación
Automotriz. Esta empresa se dedica a
diagnosticar y reconstruir módulos de control
periférico, pero que con el pasar de los años y el
aumento exponencial de la tecnología en dicho
campo, ha detectado que ciertas pruebas quedan
incompletas por falta de equipos de simulación.
Con el fin de solventar esta necesidad se propone
crear un sistema de simulación económico y de
horizontes amplios que se encargue de
almacenar los datos de las marcas que requieran
de un diagnóstico completo, en los módulos que
más comúnmente presentan problemas.
IV. DESARROLLO
A. Vehículo.
El montaje del sistema está pensado para
desempeñarse de forma adecuada en cualquier
marca y modelo de vehículo que cuente con la
tecnología CANbus. En este caso se toma un
carro al azar, que permita tener accesibilidad
para realizar una serie de pruebas de
funcionamiento y mejoras.
Según algunos registros se dice que la marca
Mercedes Benz fue la primera empresa en
incorporar este sistema en el año de 1992, pero
por el tipo de mercado automovilístico presente
en Costa Rica es más común identificarlo en
modelos más nuevos. Se habla de modelos más
nuevos a partir del año 2005, que es donde las
marcas de carros más reconocidas en el país
empiezan a incluir este sistema de forma más
fuerte.
En este proyecto se pretende utilizar un carro de
fabricación asiática que puede ser un sistema
más común y fácil de conseguir (Toyota, Honda,
Nissan, Suzuki, Hyundai, Kia, etc.). Además de ser
marcas más comunes, también son sistemas que
con frecuencia necesitan un proceso de
diagnóstico para el descarte de problemas.
B. Diagrama de bloques de lectura de datos
Ilustración 1.Diagrama de bloques de lectura
C. Diagrama de bloques de envió de datos
Ilustración 2.Diagrama de bloque de envío

22
D. Actuadores
Se hace mención de los actuadores ya que son
parte fundamental del proyecto. Se define como
actuador el componente o dispositivo encargado
de realizar una función o controlar un sistema
externo a él, ejemplo en la parte automotriz se le
considera actuador al sistema de inyección o al
sistema de encendido o chispa. En este caso se
tomaran como actuadores a los dispositivos
encargados de lectura, envío y almacenamiento
de datos.
Puede que con el diseño del sistema se confunda
un poco la función de lectura con el
funcionamiento de un sensor, pero a diferencia
de este último, el sistema propuesto no hace una
lectura con la finalidad de modificar el
comportamiento de otro sistema, sino que solo
interpreta los datos y los almacena, sin alterar
ninguna función.
Por otra parte no es razonable mencionarlo
como un simple lector, ya que una vez leídos y
almacenados los datos, el mismo sistema se
encarga de retransmitirlos, por medio de unas
modificaciones simples de programación.
E. Programación
La propuesta del proyecto está basado en la
plataforma Arduino y por lo tanto se utiliza un
lenguaje de programación de alto nivel. A través
de investigación se determinan varias librerías
que se implementan como base de programación
para un funcionamiento adecuado del sistema.
Las librerías deben ser modificadas y acopladas a
las necesidades de cada uno de los procesos
internos del simulador de CANbus. Dos de estar
librerías están relacionadas directamente el
protocolo de comunicación y la otra se refiere
más al proceso de almacenamiento y clasificación
de datos.
F. Contruccion del prototipo
Como se mencionó anteriormente, el prototipo
se conforma de tres circuitos básicos, además de
piezas adicionales que permitan complementar
el funcionamiento total del simulador. A
continuación de mencionaran los componentes
utilizados en la elaboración del proyecto.
Shield CANbus
El Shield de CANbus se puede decir que es la
interface de comunicación entre la red del
Automóvil y el Prototipo de simulación. Este
sistema con un CAN V2.0B transmite a una
velocidad de hasta 1Mbps, utilizando como
transceptor el MCP2551, además de una interfaz
SPI.
Si se utilizan las librerías adecuadas se puede
lograr incorporar un modelo capaz de
comunicarse por medio de un adaptador OBDII a
DB9 y se alguna manera simplificar las
conexiones. Más adelante se mostrara de qué
manera es utilizado el Shield CANbus en el
simulador.
Shield Micro SD
Ya se comiendo un poco de la placa CANbus,
parte importante para la comunicación del
sistema, pero no menos importante es el Shield
Micro SD. Este módulo adicional del sistema es
utilizado para el almacenamiento de datos en lo
que se podría catalogar como base de datos.
Lo importante de este sistema es que se pueden
lograr grandes cosas y de forma muy ordenada.
Cada una de las lecturas de datos puede ser
registrada en archivos separados con nombre
específico de los modelos de vehículos
registrados. Se puede decir que es la forma más
real y exacta de archivar lo que sucede en la red
de un vehículo a tiempo real.
Cable OBDII
Se podría considerar el complemento más
sencillo y quizás menos importante del sistema,

23
pero por lo contrario es la manera más adecuada
sencilla de enlazar el conector de
integran entre ellos, además de la comprobación de parte
de su funcionalidad.
Inicialmente se sobrepone el Shield CANbus al Arduino
mega, ya que si puede llamar así, dicha placa es de
montaje superficial y eso simplifica mucho su utilización.

24
Como se puede observar en la siguiente imagen, la
comunicación del Mega con la placa CANbus se realiza a
través de sus mismos pines de montaje.
Como punto de partida se analiza la utilización del puesto
ICSP para la comunicación del Arduino con el Shield
CANbus por lo que se creería que no es necesario un
controlador con tantas entradas y salidas, pero con el
avance del proyecto se considera probable que la
integración de otros módulos pueden ser necesarios e
importantes para conformar un sistema eficiente.
Se sugiere que el simulador debe ser autosuficiente y capaz de
almacenar los datos de diferentes modelos de vehículos. En Ilustración 5.Estructura de conexión cable DB9/OBDII este
punto es donde entra en juego la incorporación del Shield Micro SD, un sistema muy económico y fácil de usar.
Actualmente dicho modulo ronda un precio de ₡2500 y es de fácil acceso, con diferentes modelos a escoger.
Aquí también se explica cómo es que los tres sistemas se
unen para crear un sistema capaz de solucionar una
necesidad del mercado y con un precio accesible.
V. INTEGRACIÓN DEL SISTEMA.
Se ha hecho una reseña breve de cada una de las piezas que conforman el
simulador. Ahora es tiempo de explicar cómo se
Teniendo el sistema de conexión listo, por medio de código de programación es posible tener una lectura correcta de
los datos en vivo del vehículo, datos que luego serán utilizados para la simulación y comprobación de funcionamiento
de equipos específicos, principalmente los paneles de instrumentos. Aquí se muestra el conjunto de piezas acopladas
entre sí.
Ilustración 6. .Integración de módulos del simulador
Teniendo el sistema de lectura listo es posible tomar
los datos de un vehículo en diferentes condiciones,
pretendiendo inicial con el registro en la base de
datos. En el proceso se logra ver el comportamiento

25
del flujo de datos además de la facilidad con la que el
lector identifica cada uno de ellos. Uno de los
vehículos utilizados es un Honda CRV año 2008 con
el que se obtienen los primeros resultados.
Ilustración 7. Pruebas en Honda CRV
Con la interacción entre el vehículo y la interface de
lectura se hace el registro de cada una de las ID que
viajan en la red de comunicación así como dato
especifico que se está enviando en esa ID.
Ilustración 8. Extracto de Datos en Ralentí
En este punto es de gran importancia sumar un
sistema capaz de archivar los datos extraídos de la red
de comunicación. Por tanto se anexa el Shield Micro
SD mencionado anteriormente.
Ilustración 9. Representación de conexión del Micro SD
Como se puede observar en la ilustración anterior,
esta es una placa adicional muy simple y pequeña que
aporta gran funcionalidad al proyecto, además
incorporado con las demás piezas posiblemente se
obtenga el resultado tan deseado por la propuesta.
Según información recopilada, existen varias
versiones de Shield micro SD, pero la que se muestra
en la ilustración puede ser la más recomendada,
puesto que a diferencia de la otras no necesita
circuitería eterna y se puede conectar de forma directa
al Arduino.
Una vez incorporado el módulo de almacenamiento,
este generara archivos de texto (TXT) que servirán
como respaldo de los datos que se desean reproducir
en una mesa de diagnóstico, sin necesidad de tener un
sistema completo del automóvil para generar las
funciones deseadas.
Los datos tomados no se pueden reproducir de manera
directa desde la SD hacia el sistema de exportación
de datos CANbus, por lo que para lograr un envío
correcto de información se deberán realizar cambios
en la base de programación donde el sistema SD
saldrá de funcionamiento y los datos anteriomente
capturados ya estarían incorporados en la propia
programación, esto sin ser necesario la modificacion
la circuitería antes establecida para la lectura, por lo
que se puede decir que el envío de datos se generara
por el mismo medio por el que fueron tomados.
Ilustración 10. Prototipo de simulador
En general y como se observa en la imagen anterior
este sería el prototipo universal del sistema de
simulación, integrando los módulos mencionados y
listo para ser conectado a cualquier sistema que
cuente con el protocolo CANbus, indiferentemente de
la marca o modelo al que sea acoplado.
El proceso de utilizarlo es inicialmente en el vehículo
y una vez creado el archivo de simulación se puede

26
implementar desde cualquier mesa de diagnóstico o
simulación y concisamente a un equipo especifico.
VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Conclusiones.
• Se comprueba que el prototipo propuesto es
operable por medio de la plataforma Arduino. El
mismo es capaz de interactuar con la red de
comunicación del automóvil y establecer un ID para
la lectura de datos. Además por las pruebas realizadas
se identifica que es un sistema estable y con poco
margen de error.
Es importante resaltar que es necesario contar con
cierto conocimiento técnico para poder implementar
el sistema y hacer la lectura de la información.
• La clasificación de los datos leídos se
vuelve de alguna forma un poco tediosa y requiere de
tiempo para la selección de los mismos, por lo que se
puede decir que es un sistema que requiere de tiempo
para un desarrollo correcto.
Por otro lado, en su gran mayoría es necesario la
implementación de un código específico para cada
estilo o modelo de vehículo al que se le desee
retroalimentar con los datos leídos. Esto quiere decir
que si se desea reproducir una señal de rpm en un
panel de instrumentos de un Kia Cerato, es necesario
crear un código específico con los datos de ese mismo
vehículo, para su funcionamiento y el cual muy
probablemente no va ser compatible con otra marca
de vehículo.
• La aplicación del sistema en un laboratorio
dedicado a la solución de problemas en equipos
automotrices es razonable pero requiere de un estudio
previo, lo que conlleva tiempo y en este caso es una
de las limitantes más importantes. El desarrollo del
prototipo fue una lucha contra el tiempo, lo que
impidió la utilización del mismo en una mesa de
diagnóstico. El poder utilizar el sistema en un
laboratorio de diagnóstico es posiblemente la mejor
manera de comprobar la funcionabilidad del modelo,
pero para ello es muy importante contar con los
recursos necesarios y el tiempo suficiente que permita
una recopilación de información importante que
refuerce la teoría expuesta en el prototipo.
Recomendaciones
• Existen dos caminos viables en la
implementación del prototipo y que se pueden tomar
como recomendaciones. Inicialmente se puede hablar
de simplificar la utilización del sistema para que una
persona con conocimientos más básicos pueda
realizar lecturas sin gran dificultad.
Por otro lado, sabiendo que en la mayor parte del
tiempo las personas que utilizaran el sistema son
aquellas relacionadas con el campo automotriz y que
además que se dedican a resolver problemas en dicho
ámbito; entonces se recomienda realizar un manual de
uso detallado que especifique cuales son los pasos a
seguir para que se reduzca el margen de error y que
las lecturas cuenten siempre con el mismo formato.
• La clasificación de los datos se pueden
volver un proceso un poco tedioso, por lo que la
principal recomendación es que se pueda generar un
programa capaz de captar dicha información y la
filtre de forma automática, cosa que reduciría el
tiempo razonablemente. Un software adicional
ampliaría el prototipo y sus alcances, además de
simplificar algunos de los procesos que en este
momento se realizan de forma manual.
• La falta de tiempo es un factor determinante
para establecer un sistema confiable, pero con
cronograma adecuado eso se puede solventar esta
dificultad. El establecer tiempos razonables es
significativo para que cada una de las partes del
prototipo funcione adecuadamente.
AGRADECIMIENTOS
Siempre existen muchas cosas por las cuales
agradecer, pero en la elaboración de un trabajo de esta
importancia siempre es significativo mencionar a esas
personas que de una u otra forma han expresado su
apoyo.
Sin ninguna duda el mayor agradecimiento es para
Dios, quien es el que ha me permitido haber llegado
hasta la conclusión del proyecto fina de Graduación,
regalándome siempre salud y el don de la sabiduría
para tomar la decisiones de forma correcta.
De igual manera sin la Familia no es posible
cumplir muchas de las metas propuestas, por lo que
agradezco de forma especial a mis Papás y hermanos
porque siempre han señalado su apoyo en las
decisiones tomadas por mi persona.
Finalmente y no menos importante, un
agradecimiento muy especial a una institución que
abre las puertas a muchas personas que luchan por su
sueño. A la Universidad Central de Costa Rica, junto
con el Director de Carrera de la Facultad de Ingeniería
Escuela de Electrónica y Electromecánica y demás
profesores que han brindados sus conocimiento para
la formación de nuevos y mejores profesionales. Por
supuesto sin dejar por fuera al tutor encargado de la
guía y elaboración del proyecto, su paciencia, carisma
y dedicación con el fin de pautar en camino correcto
para un adecuado desarrollo del Trabajo Final de
Graduación.
VII. REFERENCIAS
(s.f.). Obtenido de
https://www.microjpm.com/products/shield-
tarjetamicro-sd-para-arduino/
(s.f.). Obtenido de
http://datalogger.pbworks.com/w/file/fetch/
8950720
7/Datalogger-
SDMemoryReaderDatasheet.pdf

27
(s.f.). Obtenido de
https://howtomechatronics.com/tutorials/ard
uino/ard
uino-sd-card-data-logging-excel-tutorial/
(s.f.). Obtenido de
http://wiki.seeedstudio.com/CANBUS_Shi
eld_V1.2/
(s.f.). Obtenido de http://panamahitek.com/arduino-
megacaracteristicas-capacidades-y-donde-
conseguirlo-enpanama/
(s.f.). Obtenido de https://definicion.de/poblacion/
(s.f.). Obtenido de
http://www.crankshift.com/instrumentcluste
r/
(s.f.). Obtenido de
http://www.bolsamania.com/kmph/launion-
europea-limitara-la-velocidad-maxima-de-
loscoches-nuevos/cuentakilometros/
(s.f.). Obtenido de
http://www.bloginstrumentacion.com/instru
mentacio n/medidores-de-temperatura/
(s.f.). Obtenido de https://definicion.de/velocidad/
(s.f.). Obtenido de https://definicion.de/rpm/
(s.f.). Obtenido de
https://www.autobild.es/reportajes/los-
diezcoches-electricos-con-mas-autonomia-
mercado-
222905
(s.f.). Obtenido de
https://www.autobild.es/coches/ford/histori
a
García Osés, A. (2015). Diseño de una red CAN bus
con Arduino. Pamplona: Univeridad Publica
de Navarra.
Obtenido de
https://academicae.unavarra.es/bitstream/ha
ndle/2454/19115/TFG%20
Dise%c3%b1o%20de%20una%20Red%20
Can%20b us%20-
%20Alejandro%20Garc%c3%ada%20Os%
c3%a9s.p df?sequence=1&isAllowed=y
IBAÑEZ GALINDO, M. (2015). INTEGRACIÓN
DE UN SISTEMA PARA LA
OBTENCIÓN DE DATOS DE
VEHÍCULOS AUTOMOTORES
BASADOS EN LOS PROTOCOLOS CAN
BUS Y OBD-II. MEXICO D.F:
UNIVERSIDAD NACIONAL
AUTÓNOMA DE
MEXICO. Obtenido de
http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/
bitstrea
m/handle/132.248.52.100/8008/Tesis.pdf?se
quence=
1
Alemán Alemán, E. A. (2006). DISEÑO DE
ESTRATEGIAS PARA EL
DIAGNÓSTICO DE. Guatemala:
Universidad de San Carlos de Guatemala.
Cernuschi, E. (2005). Cuatro Siglos. Montevideo.
EasySYNC Ltd. (2010). http://easysync-ltd.com/.
Obtenido de
https://www.mouser.com/datasheet/2/119/D
S_OBDM-DB9-F-ES(1)-2727.pdf
Hernández Sampieri, C., Fernández Collado, C., &
Baptista
Lucio, P. (1991). METODOLOGÍA DE LA
INVESTIGACION (1ra ed.). MÉXICO:
McGRAW -
HILL INTERAMERICANA DE MÉXICO,
S.A. de
C.V.
Hernández Sampieri, R., Fernández Collado, C., &
Baptista Lucio, M. d. (2005).
METODOLOGÍA DE LA
INVESTIGACION (5ta ed.). MEXICO:
McGRAWHILL / INTERAMERICANA
EDITORES, S.A. DE
C.V.
Lucas-Nülle. (s.f.). Tecnología del automóvil para la
formación y el perfeccionamiento
profesional (3ra ed.). Alemania.
Obtenido de
https://www.sidilab.com/media/files/TECN
OLOGIA
_DEL_AUTOMOVIL.pdf
Martinez Requena, A. (2017). Introduccion a
CANbus: Descripcion, ejemplos y
aplicaciones de tiempo real. Madrid:
Universidad Politecnica de
Madrid.
Obtenido de
http://oa.upm.es/48054/8/TFM_ADRIAN_
MARTIN EZ_REQUENA.pdf

28
PROPUESTA DE UN SISTEMA DE
CONTROL
AUTOMATICO PARA EL SECADO DE
CAFÉ
Josue Jiménez Solano
Escuela de Eletrónica
Universidad Central
Josuejim12@hotmail.com
The economic structure of Costa Rica lies in
tourism, the export of electronic equipment, services
and agriculture, the latter being the drive to
eradicate poverty in the eighteenth century. Our
country was the first in Central America to
introduce coffee, becoming today the number one
drink of Costa Ricans. This being the main reason
that the coffee industry needs to increase production
but without neglecting the quality of the coffee bean,
to achieve this goal one of the most important stages
is the drying of the grain as it determines the quality
of this without However, this has to be done with
care because it takes time and vigilance which can
generate high production costs.
To achieve the aforementioned, the proposal of
an automated system for the drying of coffee
controlled by a PLC "programmable logic
controller" is developed where it can work in
adverse weather conditions since a problem of
drying in patios are rains and low temperatures
having a drying duration of approximately 5 to 7
days for this reason with this proposal the drying
duration will decrease from 24 to 26 hours obtaining
good quality coffee.
INTRODUCCIÓN
Siendo Costa Rica un país altamente cafetalero,
en donde se seca el café natural o artificialmente
dependiendo de la zona cultivada y de la capacidad
económica del productor, donde esté es un
producto propio de la zona tropical, su cultivo
exige, características especiales de suelo,
temperatura, precipitación y cierta altitud sobre el
nivel del mar.
El café debe ser secado inmediatamente
después de ser cosechado, esto con el fin de
eliminar lo más pronto posible la humedad del
grano hasta llegar al 12%, con esto se evita olores,
sabores indeseables y la germinación de la semilla
lo cual también facilita su transporte y
almacenamiento.
En Costa Rica donde el café es uno de los
principales productos de consumo en los
costarricenses y de exportación, el sector cafetero
necesita incrementar la producción pero sin dejar
de lado la condición del café. Para alcanzar este
objetivo se diseñara una propuesta para secado de
café automatizado con PLC y un sistema SCADA.
CAPITULO I
Antecedentes generales
La secadora cilíndrica horizontal BENDIG,
tipo GUARDIOLA, es la mejor secadora existente
para secar el café, hasta el 12 % de humedad con
bajo volumen de aire. Con el horno BENDIG de
fuego indirecto el tiempo de secado es en promedio
de 24 horas con oreado y de 26 horas sin oreado.
(BENDIG MAQUINARIA S.A, 2018)
Las secadoras rectangulares BENDIG son muy
útiles para pre secar y/o secar el café hasta el 12%
de humedad, requiriendo una baja inversión inicial.
La principal característica de esta máquina es
lograr un secado homogéneo con una transferencia
de calor muy uniforme y permanente a mayores
volúmenes de aire comparadas con las rotativas.
(BENDIG MAQUINARIA S.A, 2018)

29
Descripción del problema
En el proceso de beneficiado costarricense se
utiliza el secado al sol, uno de los sistemas de
mayor demanda y exigencia de los mercados
mundiales; el proceso dura 7 días. También se usa
el secado mecánico que reduce el tiempo a un
punto de secado óptimo (12% humedad) a solo 24
horas. (ICAFE, 2018)
Uno de los principales problemas del secado al
sol son las condiciones climatológicas y el tiempo
ya que el café toma aproximadamente 40 horas
para llegar al punto de humedad deseado. Esto es
relativo a 5 días pero puede tardar un poco más
dependiendo del estado del clima. (Coffee y Code,
2017)
Se busca dar una propuesta de un sistema de
secado automatizado mecánico que sea capaz de
eliminar el excedente de humedad en un tiempo
relativamente corto y con el menor daño posible
producido al grano, así este puede operar en
condiciones cinemáticas adversas.
Justificación
En Costa Rica para los pequeños y medianos
productores de café el secado del mismo se ve
afectado en muchas ocasiones por las inclemencias
del clima, por el tiempo de secado y el proceso que
lleva en dejarlo de un 12% a 15% que es la
humedad óptima, esto con la finalidad de que el
grano se conserve y también pierda peso para
poder pasar al proceso de trillado.
Con la propuesta de automatizar el sistema de
secado del café, se agilizaría el proceso, no habría
problemas por condiciones climáticas adversas y
llevaría un control más preciso con sensores que
estarán monitoreando la temperatura y humedad
del café, además de tener un panel de control
amigable con el usuario.
Objetivo general
Investigar sobre métodos de secado del café en
Costa Rica y como se ve afectado esta práctica por
factores como tiempo, clima y procesos, con la
finalidad de proponer un sistema de control
automático al secado de café para que sea un
sistema eficiente, controlado y optimizado.
Objetivos específicos
Realizar consultas sobre sistemas de control
automático en la industria cafetalera nacional.
Identificar los problemas que afectan el secado de
café al natural.
Identificar los diferentes tipos de métodos de
secado que existen.
Evaluar los sistemas de secado al natural con el
mecánico, en relación a sus efectos sobre el tiempo
de secado y propiedades físicas.
Investigar los diferentes métodos de
automatización en la industria cafetalera.
Alcances y limitaciones
Alcances
Obtiene un análisis de los sistemas de control
automático aplicado en el secado de café.
Realizar un sistema electrónico automatizado en
PLC que permite medir adecuadamente las
variables de temperatura y humedad en el proceso
de secado de café.
Una vez de desarrollado el proyecto se pretende
este pueda trabajar por día y noche si fuera
necesario.
Tiene sistemas de seguridad para evitar algún
accidente con la persona que manipule los
procesos.
El propósito final de la propuesta es que sea capaz
de optimizar el proceso de secado de café
realizándolo en menor tiempo y en mayor
cantidad.
Limitaciones
La implementación inicial es costosa.
El mantenimiento del sistema necesita de personal
calificado. La elaboración de la propuesta es de
mayor tiempo para el desarrollo del mismo.
El personal necesario para gestionar los procesos
necesita ser capacitado.
CAPITULO II
Café
El café es una planta originaria de Etiopía y de
otras regiones de África. Recién en el siglo XVI se
conocen datos escritos sobre la presencia del café
en Europa y de su posterior expansión al resto del
mundo. Entendido como una de las bebidas más

30
populares y consumidas actualmente en el mundo
entero. (Definicion abc, 2007)
Imagen 2. 1 - Grano de café
Secado de café
Después de ser recogido y procesado, el café
debe ser secado. Este proceso tiene como objetivo
reducir la cantidad de humedad contenida en el
grano, hasta aproximadamente un 11% a 12%, que
es la norma vigente para la comercialización de
café pergamino.
La forma tradicional de secar el café es al sol en
patios de cemento, pero en la actualidad hay varias
formas de llevar a cabo el proceso de secado.
(Coffee and Code, 2017)
Imagen 2. 2 - Grano de café secado al sol
Sistema automatizado
El término automatización se refiere a una
amplia variedad de sistemas y procesos que operan
con mínima, incluso sin intervención, del ser
humano. Un sistema automatizado ajusta sus
operaciones en respuesta a cambios en las
condiciones externas en tres etapas: mediación,
evaluación y
control. (QuimiNet, 2000)
Imagen 2. 3 - Automatización
Microcontroladores y microprocesadores
Microprocesadores: También llamado la unidad
central de procesamiento o CPU es el punto
principal de la computadora que realiza las tareas,
los cálculos y el procesamiento de datos del
sistema. (techlandia, 2001)
Imagen 2. 4 - Microprocesador
Microcontroladores: Es una computadora en un chip
que controla objetos, procesos o eventos. A
diferencia del microprocesador, que requiere otros
componentes, como la memoria, para trabajar, el
microcontrolador es una computadora por sí
mismo y se utiliza en sistemas más pequeños.
(techlandia, 2001)
Imagen 2. 5 - Microcontrolador
PIC
El nombre verdadero de este microcontrolador
es PICmicro (Peripheral Interface Controller), Su
primer antecesor fue creado en 1975 por la
compañía General Instruments. Este chip
denominado PIC1650 fue diseñado para
propósitos completamente diferentes. Diez años
más tarde, al añadir una memoria EEPROM, este
circuito se convirtió en un verdadero
microcontrolador PIC. (MikroElektronika, 2018)
Imagen 2. 6 - PIC
Raspberry Pi

Revista paper 1

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

La actualidad más candente (18)

Similar a Revista paper 1

Similar a Revista paper 1 (20)

Último

Último (20)

Revista paper 1