Dosificador de Alimentos Para Caballo

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO TESIS QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN PRESENTAN CARRILLO DE LEÓN ANANDA ELENA GALICIA JIMÉNEZ LUIS ADRIÁN QUIJADA AVALOS VIRGINIA ASESORES: M. EN C. ANTONIO OBREGÓN TENORIO M. EN C. IVONE CECILIA TORRES RODRÍGUEZ MÉXICO, D.F., OCTUBRE 2012 “DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” OBJETIVO GENERAL Diseñar un sistema que sea capaz de dosificar automáticamente la cantidad de alimento requerido por los encargados del hípico El Huizache, haciendo uso del software LabVIEW ® de National Instruments® para controlar y monitorear la dosificación del alimento. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | ii lo cual ha contribuido a problemáticas en dicho sistema como: falta de higiene. la alimentación debe ser adecuada para el tipo. inexactitud en las raciones de alimento en cada caballo.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” JUSTIFICACIÓN Al igual que todos los animales. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | iii . actos ilícitos en el manejo de éste y gastos en contratación de personal encargado de dicha tarea. raza y trabajo físico que desempeña el caballo. Debido al contexto antes mencionado se desarrolló un sistema de dosificación de alimento Triple Corona New Generation® que satisface de manera eficiente dichas necesidades. el caballo necesita un aporte nutritivo constante y tiene que ser alimentado correctamente. se necesita de personal que se encargue de dosificar el alimento a cada caballo. Generalmente la alimentación se lleva a cabo en forma manual. .............1 Electroválvula AirTAC®........................1 Tipo de control EQUIMATIC®.................3 Sistema de control..................................... 15 2....................................................3 Dispensador MOD-SATUR®...................3....................... Características y Capacidad................... .............................................................................................2 Sistema neumático............ 10 1..................................................................... 10 1............ ...................................................2...2........................................ 8 1.....................................“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Índice OBJETIVO GENERAL .................................. 27 3.............................................................1........................3...... 12 2...............2..............................................................1 Tarjeta de adquisición de datos..... 6 1...................................................................................................4 Características del alimento...................................................................................................2......................................... .............................................1 Proceso manual de alimentación en el hípico “El Huizache”.......................... .............1........... . 6 1................................3 Unidad de mantenimiento neumática ................................................. ..........................................................................................2 Clasificación de los caballos............................ 30 3.........1 Tipo de alimentación.............................................................................................1 Problemas en la alimentación de los caballos.............2 Tipos de comederos.......................1............. ............... 2 1.2....... 5 1. ...................................2.......2..........................1 Funcionamiento..............................2..............................................................3 Dosis de alimentación..........................2..................... 1 1.............................. ........................... ..... ........................................... ................................................................................................1..2................................................................. iii Capitulo 1 .................................................................................... 25 3........... ..........................................................1 Especificaciones de la tolva................................................................................................. 2 1.....4 Cilindro de doble efecto AirTAC®.... 8 1............... 3 1............. 4 1. 13 2............................................ Tolva automática dosificadora EQUIMATIC®..........................5 Descripción del compresor.............................................................................2.................................. 24 3............................................................ 19 3...... 16 Capitulo 3 .......................................................................1...........2 Silenciadores neumáticos.............................2 Problemática actual............................. 30 INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | iv ..................1..........2.............. ................. 21 3................................................ 26 3.............................................2 Dispensador automático de piensos....2..................................................................1 Tipo de control del dispensador automático de piensos....... .................................. 18 3................................................................................................ ......................... 23 3............. 11 Capitulo 2 .....1 Especificación de la alimentación del caballo....ii JUSTIFICACIÓN ......................................... ...... ..................... 72 ANEXO II .......“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” 3..2 Descripción del diagrama a bloques.............. ..................................................................................2 Media ración..................... ................................................................................................ 56 Capitulo 6 ........................................2 Electrónica asociada................................ 62 6....1 Cotizaciones....1 Cálculo del tiempo de dosificación.................................................................................................................................................................... 62 6.....................1............................................................................................................................................................. 69 GLOSARIO DE TÉRMINOS .......................................................... .....................................................3..................................2 Adquisición de datos con USB DAQ en LabVIEW®............................................................................................................ 75 INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | v .................1...............................2 Una ración ................................................................................................................................................................. 67 FUENTES BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................................................1 Descripción del panel frontal..................... ...................................... 32 Capitulo 4 .1.............................................................................................................................................................. ........................................................... 61 6....................................................................... 36 4............................................1............... 42 4................................................... 64 6........... 68 FUENTES ELECTRÓNICAS ................................................................................................................................... 55 5.......... 38 4................................................................... 35 4............... .....................1 Entorno gráfico de programación................................................................... 51 Capitulo 5 .......................................2 Conclusiones..................................... 70 ANEXO I ...................................................................................................... ...................5 Dispensador MOD-SATUR ............... 9 Figura 1............................................... 25 Figura 3.........................3 Tova automática dosificadora EQUIMATIC ...................................“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Índice de figuras Figura 1.................................................................................................................................................1 Pantalla de inicio LabVIEW® ..... 33 Figura 4..........3 Menú de CATEGORIA........... 30 Figura 3.... 6 Figura 1.......................................................... 31 Figura 3........................................ .......................................2 Dibujo en AutoCAD de la Tolva...... 7 Figura 1............................................ ..........................................................................................................................................................6 Unidad de mantenimiento ................10 Compresor de aire Milwaukee MIL2525 ................................. 26 Figura 3..................................................................................................3 Sistema neumático para distribución a N-Comederos.............9 Partes del compresor de aire... .................................................8 Actuador neumático AIRTAC ............................................. 39 Figura 4..................................... 29 Figura 3................... 39 Figura 4.............................................................................. 26 Figura 3................................................................................................13 Diagrama de PIN de la tarjeta NI USB-6008................................................. 23 Figura 3................................ 13 Figura 2..................................................3 Diagrama de flujo del proceso de alimentación manual ................ 27 Figura 3.14 Diagrama a bloques del aislamiento del sistema............1 Hípico el Huizache ....................................................1 Anatomía del caballo .................... 14 Figura 2.................................................................... 32 Figura 3......................................... ...................... 22 Figura 3..................................................................2 Yegüa y potro ............................................................................................. .................................................... 28 Figura 3.................................................................................................... ...................................................... 37 Figura 4. 38 Figura 4....... 19 Figura 3..2 Pestaña de DATOS ........................6 Monitoreo de tolva llena .................................4 Dispensador automático de Piensos.....7 Actuador contraído y extendido........ ........................................................................................................................................................................................................................... 40 Figura 4..16 Diagrama del circuito ....................................................4 Menú de SEXO ....... ...............................................................................................5 Pestaña de DOSIFICACION.............................................11 Partes de un sistema DAQ .... 19 Figura 3..................................... 33 Figura 3....5 Silenciadores neumáticos ......................... 10 Figura 2......................................................................................................................1 Diseño de la Tolva ....................4 Electroválvula AirTAC .2 Alimento Triple Corona New Generation...............................................15 Diagrama del optoacoplador 4N25.............. 17 Figura 3.............. 3 Figura 1........................................................................................................ 41 INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | vi ................ ............................................................................ 48 Figura 4..................27 cargando la configuración de la salida ..............................................15 Ciclo Case Structure True opción 1......................................................................................... 44 Figura 4................................................................................................................................................ 50 Figura 4..............................3 Grafica una ración ............................................................................................................................................................... 53 Figura 4. 49 Figura 4................ 44 Figura 4.............................................24 seleccionando la salida .............................................. 54 Figura 4............................................................................................................ 51 Figura 4................................................................ 46 Figura 4. 47 Figura 4......................2 Frecuencias relativas ....................................................................................................1 Grafica de media ración ......12 Ciclo Case Structure True opción 0 ......... 46 Figura 4...........................................14 Instrucciones del nivel de la tolva ........................................ 47 Figura 4.....................................................................................................................20 Contenido del historial ....16 Instrucciones de apertura de 10 segundos ............................................................................................... 43 Figura 4..........................................................................................................23 Tipo de salida....... 66 INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | vii ..............“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Figura 4............4 Frecuencias relativas ..................................................................................................................................................................... 65 Figura 6..................................................................................9 Ciclo While .................................................11 Ciclo Case Structure................................. 45 Figura 4................ 52 Figura 4............. 53 Figura 4.. 41 Figura 4..............................13 Instrucciones de apertura de 5 segundos .................................... 63 Figura 6................................................ 42 Figura 4...............19 Crear y cerrar un archivo .........................26 verificando generación de salida.................................10 Instrucciones para la dosificación de alimento .................................................... 50 Figura 4................... 64 Figura 6...............8 Diagrama de Bloques ..... 52 Figura 4.....................................22 Seleccionando la señal .........................................................................................................................................................................................7 Monitoreo de tolva vacía .....................25 Seleccionando el puerto .................................18 Instrucciones de comparación falsa .......21 DAQ Assistant ................................................................................................................... 54 Figura 6.............17 Ciclo Case Structure False .............. .... 63 Tabla 6......“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Índice de tablas Tabla 1................................ 64 Tabla 6............ .....................................1.........................................3.............................................7...........1.................................2 Menú de ración... ............................................................................. 65 Tabla 6..............................5................... 43 Tabla 4......Datos técnicos electroválvula AIRtac......................................... 63 Tabla 6................................................... ...................................1 Botón de STOP ..........................Dosis de alimentación diaria de los caballos.....................Características de la tolva............................Frecuencias relativas .8.. 63 Tabla 6................................................ 5 Tabla 3..........................................................................Nivel tolva 50% ................1................................................................. 62 Tabla 6.3............................................................9 Tiempo de dosificación una y media ración ........6... 45 Tabla 4..............................4... 20 Tabla 3................................3 Botón de modo manual .......................................Frecuencias ................................................................................................................................... 66 INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | viii ..............2...Medidas por áreas de la tolva ..............Nivel tolva 50% .......... 24 Tabla 3................................Datos técnicos del compresor Milwaukee MIL2525 .............................................Nivel tolva 25% ......................... 48 Tabla 6. 29 Tabla 4.......................................... .......................................................................................................................4..............................................................................................................Nivel tolva 100% .......... 65 Tabla 6........................2.... 65 Tabla 6............................Nivel tolva 25% ........................................................Nivel tolva 100%........................................................................................................................................... 20 Tabla 3......................................................... “DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTOPARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Capítulo 1 Dosificadores de alimento para equinos INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 1 . que un animal ya maduro. puede provocarle un cólico grave.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTOPARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” 1. de tal manera que. Un caballo de uso general necesita menos alimento. evitando que el caballo llene de aire sus pulmones. “El caballo es un herbívoro cuyo aparato digestivo se caracteriza por un estómago poco voluminoso y un intestino muy desarrollado. Por ello. Un caballo con sobrepeso tendrá bajo desempeño y será propenso a contraer enfermedades. proteínas. Por otro lado. La cantidad de comida que un caballo necesita depende de su edad. es importante no trabajar fuerte hasta que mínimo haya pasado 1 hora después de la comida” [12]. es decir regresados a la boca” [1]. “Por otra parte.1 Tipo de alimentación. en comparación a uno designado a los saltos y que este continuamente participando en concursos hípicos.1 Especificación de la alimentación del caballo. la comida debe contener los siguientes elementos: carbohidratos. El temperamento del caballo también juega un papel en la cantidad de alimento que necesita. el estómago lleno ejerce presión sobre el diafragma. minerales y vitaminas. El estómago es pequeño comparado con el tamaño del caballo (8-19 litros de capacidad) y se vacía rápidamente en función del consumo de alimentos. Algunos caballos son difíciles de tratar mientras comen. unido al esófago a través del cardias. el cual tiene forma de “J” y está situado por debajo del diafragma. el caballo no puede vomitar ni eructar y el exceso en la producción de gas. En la siguiente figura podemos visualizar el aparato digestivo del caballo. necesita ser alimentado de una forma distinta. el caballo necesita comer más en invierno para mantener su temperatura corporal.1. 1. Un caballo joven en edad de crecimiento. estado de salud y de los esfuerzos que se le exijan. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 2 . Para una buena alimentación del equino. lo cual no permite que el gas o alimento sean regurgitados. el cual es una potente válvula que se abre en un solo sentido. y algo muy importante asegurarse de que no estamos sobrealimentando al animal. 1 Anatomía del caballo. Los caballos que realizan algún deporte. yeguas lactantes.C. Los caballos para su alimentación se dividen en varias etapas al igual que en todas las especies en las que se desea planear la mejor manera de alimentarlos. para dividir sus requerimientos de alimentación: “caballos maduros. para tal proceso existe la clasificación de la National Research Council (N. que requiere de un fuerte entrenamiento diario necesitan mayor cantidad de alimento y sobre todo mayor cantidad de energía. ha sido diseñado especialmente el alimento Triple Corona®. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 3 . Esta energía la aportan los alimentos altamente energéticos.2 Clasificación de los caballos. incrementa notablemente la digestibilidad de sus ingredientes y permite además la mayor inclusión de grasa. 1989) principalmente. 1. Para los caballos de carreras. que gracias al proceso de extrusión al que es sometido. yeguas preñadas. con lo cual adquiere una alta concentración energética para un mejor desempeño atlético y evitar la pérdida de peso.R.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Figura 1.1. caballos en crecimiento y caballos de trabajo” [3]. la salud y sus exigencias físicas.1. describe la siguiente clasificación: animales reproductores. una ganancia excesiva sin una planeación de su desarrollo podría provocar anormalidades en el esqueleto. las divisiones se utilizan de manera muy general en animales en crecimiento. El desarrollo del potrillo decrece inmediatamente después del destete.1 se muestra la guía de consumo de alimento diario recomendada por la Federación Ecuestre Mexicana. Los hábitos alimenticios de estos animales se fundamentan en la edad. Por ejemplo. a partir de aquí ya se debe tener un programa de alimentación para su correcto desarrollo. son animales especiales que requieren cuidados alimenticios determinados.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Campadabal (1998). animales de trabajo.3 Dosis de alimentación. Ensminger (1971) menciona otra división de los equinos para su alimentación en: crecimiento. animales en crecimiento. En la tabla 1. reproducción. Por su evidente tamaño. Los caballos son seres de apariencia grandiosa y elegante cuyo cuerpo necesita un sustento adecuado para soportar la amplitud de su volumen. los requerimientos de esa clase particular de caballo y las limitaciones anatómicas de acuerdo al estado fisiológico” [4]. Como podemos observar en base a lo anterior. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 4 . lactancia y preparación trabajo. es necesario primero identificar al tipo de animal que deseamos alimentar. porque es durante esta parte que alcanzarán cerca del 90 % del peso. 1. yeguas en reproducción o gestación. el periodo de nacimiento a los 18 meses es crítico para los caballos jóvenes. lo importante de lo anterior es hacer uso general de la identificación del estado fisiológico del animal para planear su alimentación. “Para los programas de alimentación es necesario conocer cuáles son los cambios corporales en el crecimiento. caballos de trabajo y placer y por ultimo caballos en entrenamiento. El nombre del alimento utilizado en el hípico “El Huizache” es Triple Corona New Generation®.0-2.5-1.0-2.5 0.0-2. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 5 .0 1. En general. alrededor del 20%.0 1.75-3.0 0. Esta capacidad de ingesta alta y relativamente variable. esta capacidad de ingesta es relativamente elevada: así una yegua de 500 kg puede consumir de 7.0 1.5 1.5 La dieta de los caballos depende de su condición corporal. cuya presentación es en un saco de 25. Por otro lado.5 a 10 kg de alimento diarios en gestación y de 10. Caballos Mantenimiento Yeguas gestantes Yeguas lactantes (0 a 3 meses) Yeguas lactantes (3 a 6 meses) Añales Dos añeros Trabajo ligero Trabajo moderado Trabajo intenso Forraje (kg) 1. “Si bien los caballos son mono gástricos.5 1.5 1.5 2.2. Sin embargo. para evitar trastornos digestivos” [5].0-3.0-2.5-2.0-2.5 1.5-3.0-1.Dosis de alimentación diaria de los caballos.0-2.75-3.5-2.0 0.75-1. la capacidad de ingesta de los caballos se expresa en relación al peso.5-1.0 0.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Tabla 1.0 kg como se muestra en la figura 1.0-1.5 2. sus dietas deben contener altos niveles de fibra.1.0 1.5-2.0-3.0-1. permite combinar los aportes de forraje y concentrado en la ración a fin de satisfacer las necesidades de los animales. pero al mismo tiempo obliga a mantener un equilibrio indispensable entre ambos aportes.75-1.15 kg durante lactancia.0 1.0-1.5 0.0 1. de la frecuencia y duración del ejercicio.0 Total (kg) 1.5 Concentrado (kg) 0-0.5-1.4 Características del alimento.0-2.5 2. la complementación con concentrados es muy necesaria.5 1.0 1.1.5-3.5 1.5 1.0-4. 1.0 1.0 1. energía y electrolitos permitiéndole al caballo mantener y dar el máximo desempeño atlético durante los entrenamientos y las pruebas extenuantes a las que es sometido. Además de que proporciona un ahorro económico en desplazamientos inútiles” [7]. El alimento es una fórmula diseñada para caballos en etapa de entrenamiento y con intensa actividad física.2. no manuales. para la tarea de alimentar al caballo. funciona con un llenado periódico de la Tolva Automática Dosificadora para caballos. 1.1. Cuenta con un sistema compacto y duradero. una menor cantidad de alimento con una mayor cantidad de energía.2 Tipos de comederos. Tolva automática dosificadora EQUIMATIC®. “Por su proceso de extrusión ofrece mayor digestibilidad y de sus nutrientes. “Este tipo de comedero proporciona de un ahorro de tiempo y trabajo casi total. utilizan distintos tipos de funcionamiento y su función es fraccionar de forma precisa y autónoma el alimento. 1. que requieren altos niveles de nutrientes. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 6 . 2 Alimento Triple Corona New Generation®. pero de ninguna manera incontrolable o difícil de manejar” [6]. Los equipos de dosificación. Aquí se describen los dosificadores de uso más común.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Figura 1. mezclas.  Tolvas fabricadas en chapa galvanizada. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 7 .“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Figura 1. que mantiene la energía suficiente para la descarga completa de la tolva en caso de fallo del suministro eléctrico.  Sistema de Seguridad. Funciona con una batería de 12 V.  Capacidad 50 litros. granulado.  Admite cualquier tipo de alimento. Las características principales de este dispositivo son:  Fácil instalación y programación. cantidad de alimento a suministrar.  Consumo máximo 5 W.  Sistema totalmente automático.3 Tova automática dosificadora EQUIMATIC®. grano. batería o panel solar.  Visor-Indicador de nivel de alimento en tolva.  Temporizador -regulador de ración-.  Programador de horario para 1.  Permite dosificar la porción y programación de horarios.  Funcionamiento a 12 VCD con energía eléctrica. 2 ó 3 veces al día. 2. se pone en marcha de acuerdo con el programador horario digital que hayamos elegido (es necesario que admita programaciones de un minuto) tiempo que es INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 8 . se abre cuando este en marcha el motor reductor. que pone en funcionamiento el tornillo sin fin de tal manera que se produce la caída de los piensos. se establecen los tres programas a la misma hora. Su control se basa en un circuito eléctrico en el cual se programa un horario para 3 veces de dosificación al día y un temporizador el cual regula la ración de alimento a suministrarcomo se muestra en la figura 1. La tolva automática dosificadora EQUIMATIC® admite 3 programas como máximo en un mismo día y si se quiere disminuir el número de raciones a 2 por día. El motor reductor. el eje de espiral o tornillo sin fin que hace la función de tapón o cierre.2 Dispensador automático de piensos. hacia un tubo perpendicular con la salida de la tolva (con cierta inclinación de 15 o 20 grados) la tendencia de caída de los granos se obstaculiza o tapona o cierra en el interior del tubo con un espiral o tornillo sin fin" [8]. En el caso de que solo se quiera realizar una descarga diaria. una vez detenido el motor reductor se produce el taponamiento o cierre de la tolva.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” 1.1. “El dispensador automático de piensos es una tolva de almacenamiento de granos que aprovecha la tendencia de la caída de los granos. El tiempo que se establece es el mismo para los tres programas. Para la regulación de la dosis se utiliza el temporizador el cual para su programación se utiliza el tablero que se encuentra instalado en la tolva automática dosificadora EQUIMATIC®. solo se fija el tercer programa a la misma hora que el segundo.1 Tipo de control EQUIMATIC®. Como se observa en la siguiente figura. 1.2. la cual se programa el tiempo en segundos en que estará activado el motor a la hora programada.3. cuando está en funcionamiento.4 Dispensador automático de Piensos. se haga la programación necesaria de la cantidad que debe caer y las veces necesarias que debe funcionar). la más adecuada sería en forma de grifo o codo. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 9 . el tornillo sin fin hará las funciones de apertura. puesto que hace de tapón. y caída de piensos controlada. b) Si es pienso o grano molido.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” necesario para que con la regulación del motor reductor. Con el eje espiral o tornillo sin fin introducido en el tubo se produce dos efectos: a) Si son granos evita la caída libre. El interruptor horario digital incluye pilas de horario continuado de tal manera que si llegase a interrumpirse el flujo eléctrico el programa no quede anulado. La caída o salida de granos o pienso al recipiente puede adquirir varias formas. y solo se produce la caída. Figura 1. 3 Dispensador MOD-SATUR®. dispone de dos versiones para poder suministrar alimento a 1 ó 2 caballos. su función es la de comandar la apertura y cierre automáticos del circuito según una programación horaria.2.2. seguridad de funcionamiento preciso y permite una programación diaria y semanal.5.1 Tipo de control del dispensador automático de piensos. la potencia térmica. Además de esta adaptación de velocidad.5 Dispensador MOD-SATUR . se deben contemplar otros factores como la potencia mecánica a transmitir. ® Figura 1.2. El Dispensador MOD-SATUR® para caballos mostrado en la figura 1. rendimientos mecánicos. Este dispensador cuenta con un control sencillo basado en un reductor de velocidad conectado a un motor eléctrico el cual tiene incorporado un interruptor horario.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” 1. En cuanto al reductor de velocidad su función es la de adaptar la velocidad a la del motor para el buen funcionamiento del dispositivo. Trabajan con reserva de marcha o pila para evitar desprogramación con los cortes de energía y algunas de sus características son: una sencilla instalación. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 10 . Esta adaptación se realiza generalmente con uno o varios pares de engranajes que adaptan la velocidad y potencia mecánica montados en un cuerpo compacto denominado reductor de velocidad. 1. facilidad en su manejo. guardada en memoria y establecida por el usuario. 2.1 Funcionamiento.5 mm.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” 1. Este comedero automático de comida para caballos.3. Con conexión de control remoto (opcional) y preparado para tolva suplementaria” [9]. con posibilidad desde 1 hasta 6 comidas diarias y tiempo de trabajo por comida desde 10 hasta 60 segundos. fabricado en aluminio de 1. preparado para la instalación de un tubo de división en PVC tipo Y para poder alimentar a dos caballos. con tolva de 0.05 m³. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 11 . Características y Capacidad. “Este modelo funciona con batería que se recargara constantemente a través de su transformador. “DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Capítulo 2 Planteamiento del problema. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 12 . INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 13 . por lo general. Sin embargo. debido a que el cuidado en los caballos es muy riguroso. la alimentación de un caballo se lleva de manera manual. Si se observa a un caballo que vive en libertad podemos comprobar que pasa la mayor parte del tiempo comiendo. Su sistema digestivo está preparado especialmente para una ingestión más o menos continua de alimentos que. con raciones especialmente medidas a lo largo del día. por lo cual se requiere de personal que este suministrando al caballo la dosis adecuada de alimentación y que este mismo lo dé en horarios establecidos debido que los requisitos de alimentación de los caballos.1 Hípico “El Huizache”.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” 2. En figura 2. para el cual fue diseñado el dosificador de alimento para caballos de alto rendimiento. En el cual. para evitar que se conviertan en problemas físicos o enfermedades. Esta es una de las razones principales por lo cual se decide automatizar el proceso de alimentación en el hípico. Figura 2.1 se muestra una foto del hípico El Huizache. al domesticar al caballo se está forzando a regular su comida. serán de bajo poder nutritivo y con muy poca variedad. es decir con disciplina crearle un habito. Esto sin duda puede provocar algunos problemas en su alimentación que conviene conocer y saber controlar.1 Problemas en la alimentación de los caballos. pero también INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 14 .  Si es necesario cambiar la rutina de alimentación. esto porque al comer de esta forma.  La edad. energía y minerales. tipo y proporción de la mezcla de alimentación.  Engullir los alimentos. esto debe hacerse durante un período de dos semanas. y con el fin de proporcionar en la demanda de proteínas.2 . después de ocho meses sus necesidades aumentará. es un problema bastante común entre los caballos. un suplemento diario de grano será necesario. el animal no mastica la comida lo suficiente. comerlos demasiado deprisa.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” En el hípico los siguientes aspectos son de gran importancia para la alimentación del caballo:  Los caballos deben ser alimentados a la misma hora cada día.  Durante la primera parte del embarazo de una yegua de cría se puede mantener en el pastoreo o en la planta verde dulce como se muestra en la figura 2.2 Yegua y potro. y la finalidad para la que se va a utilizar. tamaño y raza del caballo. determinará la cantidad. provocando que la traguen sin antes haberla mezclado con la saliva y eso conlleva a problemas digestivos. o lo que es lo mismo. Figura 2.  Por otro lado. d) Se han presentado bajas inusuales en los costales de alimento INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 15 . b) No se respeta la hora en que se debe de alimentar a los caballos. especialmente para complementar la energía y minerales. ya que la cantidad de alimento que debe consumir un caballo depende de factores físicos y funcionales del caballo. con la tolva se estará alimentado de manera automática sin la necesidad de la presencia de alguna persona. c) Es necesario contar con personal para llevar a cabo la tarea de alimentar a los caballos. 2. Actualmente existen los siguientes antecedentes en cuanto al manejo del alimento del caballo: a) No se suministran las proporciones correctas del alimento a los caballos. intentará apurar al máximo.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” correrán un serio riesgo de atragantamiento. Ya que se sabe que mientras come el caballo. por tanto.2 Problemática actual. un caballo que ha trabajado mucho durante algunas horas requerirá una cantidad mucho mayor de grano.  El uso de componentes de forraje en las raciones será determinado en gran medida por las características y deficiencias de los tipos de forrajes más comunes encontrados en una granja. El encargado de determinar las raciones del alimento para cada caballo es el médico veterinario. debe estar solo y tranquilo: ya que si nota alguna presencia de puede sentirla como una amenaza (miedo a que le retire el alimento) y. 2. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 16 . esto se hace hasta proporcionar de alimento a todos los caballos. el caballerango debe regresar a reabastecer la carretilla de alimento al almacén. y es incierto saber que se abasteció la cantidad correcta de alimento y en el horario necesario.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Debido a los problemas antes mencionados. Con la dosis en el comedero. ya que se cuentan con bajas inusuales en estos. este mismo procedimiento se efectúa con cada uno de los caballos del centro hípico. El proceso de dosificación de alimento para equinos comienza con la compra de costales de alimento para caballos. los costales son almacenados y guardados en el almacén. Al ejercer el control manual de la alimentación. porque aunque sea un empleado no se sabe si los horarios se están respetando. se decidió realizar un sistema dosificador de alimento enfocado a las necesidades del hípico El Huizache.2. Cada 12 horas. el comedero de cada animal. este es abastecido con un recipiente con capacidad aproximada de 1 kilogramo de alimento hasta tener la dosis cada caballo requiere. Una vez que el comedero es trasladado a la carretilla.1 Proceso manual de alimentación en el hípico “El Huizache”. se deja la dosificación en manos de una persona que puede o no tener la capacidad de servir las raciones correctas requeridas. Otro punto a considerar es que los costales no cumplen el tiempo de abastecimiento planeado. para que este pueda proveer manualmente (con una tarja de medida) el alimento del caballo de acuerdo a lo establecido por el médico veterinario. el caballerango es el encargado de tomar un costal de grano del almacén y verterlo en una carretilla con la que recorre una a una las caballerizas para así tomar de cada caballeriza. En caso de que el alimento concentrado en la carretilla no alcance a cubrir las necesidades de todas las caballerizas. Para abastecer de alimento a los caballos es necesario contar con personal las 24 horas del día. los 365 días del año. el caballerango regresa a la caballeriza para dejar el comedero dentro de esta para que el animal tenga acceso al alimento. SE RETIRAN LOS COMEDEROS DE LAS CABALLERIZAS Figura 2.3 Diagrama de flujo del proceso de alimentación manual. COMERCIALIZADORA TRANSPORAR LOS COSTALES A LA BODEGA TOMAR 1 ½ COSTALES DE GRANO VACIAR EL GRANO EN LA CARRETILLA SE DA A CADA CABALLO UN BOTE DE 2 KG APROXIMADAMENTE TOMAR EL COMEDERO DE CADA CABALLO VACIAR EL BOTE DE ALIMENTO EN EL COMEDERO PONER EL COMDEEDERO EN LA CABALLERIZA CORRESPONDIENTE ESPERAR 10 MIN. el caballerango recorre caballeriza por caballeriza para sacar los comederos de cada caballo a fin de que estos no sufran daño por los animales Para dar una descripción más detallada del proceso de alimentación manual se presenta a continuación en la figura 2.3 el diagrama de flujo. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 17 .“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Pasado un tiempo aproximado de diez minutos después de que se le suministro el alimento al último caballo. “DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Capítulo 3 Componentes del sistema dosificador de alimento. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 18 . 2 Dibujo en AutoCAD® de la Tolva. En la figura 3.1 se muestra el diseño para la tolva del proyecto.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” 3. La tolva es el contendedor que se utiliza para almacenar el alimento a dosificar. La tolva fue diseñada en base a las necesidades de dosificación de alimento y almacenamiento del mismo. La tolva y el elemento de dosificación deben estar diseñados y ensamblados perfectamente de manera que proporcionen un flujo constante de alimento. Esto se consigue más fácilmente con tolvas de sección circular. Figura 3.1 Diseño de la Tolva. aunque son más caras y difíciles de construir que las de sección rectangular.1 Especificaciones de la tolva. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 19 . Figura 3. Beneficios al utilizar lámina galvanizada:  Mayor vida útil: Un dispositivo galvanizado por inmersión tiene una vida útil que varía de 20 a 30 años.1 y 3. Material Tabla 3. no es necesario pintar ni realizar ningún tipo de mantenimiento. ya que se trata de un dispositivo de uso con grado alimenticio para animales.2 se describen las características y medidas del diseño de la tolva..Medidas por áreas de la tolva Depósito Prismático Rectangular Sección de Convergencia Sección de Descarga -Área 30 x 60 cm -Altura 50 cm -Área mayor 30 x 60 cm -Área menor 5 x 6 cm -Altura 20 cm -Área 5 x 6 cm -Altura 7 cm El material que se eligió fue lámina galvanizada.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Como se puede apreciar en la figura 3.2. la sección de convergencia y la sección de descarga. Tabla 3.  Garantía de recubrimiento: El galvanizado por inmersión asegura un recubrimiento de toda la pieza por dentro y por fuera.Características de la tolva Capacidad 105 litros (abastecimiento de alimento por dos semanas aproximadamente. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 20 . En las tablas 3. dependiendo del grado de exposición  Sin costo de mantenimiento: Una vez galvanizado el material.2. la tolva se encuentra conformada por tres secciones: el depósito. La lámina galvanizada nos ayuda a evitar la oxidación y corrosión que la humedad y la contaminación ambiental pueden ocasionar sobre el hierro. Lámina de acero galvanizado calibre No.18.1. para un caballo que consume 5kg/día. operado con una electroválvula que integre un actuador de doble efecto para operar el mecanismo de dosificación. Las válvulas abren o cierran el paso del aire. que son los encargados de transformar la presión del aire en un trabajo útil. ya que este se emplea para generar y transmitir fuerzas y movimientos por medio del aire comprimido. El sistema neumático y sus elementos representan uno de los componentes fundamentales para el funcionamiento adecuado del dispositivo dosificador de alimento.  Las tuberías y los conductos. Dentro del sistema neumático del dosificador de alimento se busca:  Sistema de distribución de aire óptimo para los requerimientos del sistema con liquidez de expansión. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 21 . que es el dispositivo que comprime el aire de la atmósfera hasta que alcanza la presión necesaria para que funcione la instalación.3. como las válvulas distribuidoras. como los cilindros y los motores. a través de los que circula el aire. El sistema neumático que se emplea para el dispositivo de dosificación consta de 4 secciones como se muestra en la figura 3. “La Neumática es la rama de la tecnología que tiene como objeto el estudio. la investigación y la innovación de las aplicaciones del aire comprimido para realizar trabajo” [10].“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” 3. Se encarga de proporcionar a partir de la conversión de energía eléctrica-neumática-mecánica la potencia requerida para que el mecanismo de dosificación de cuchilla pueda operar.  Los actuadores.  Los elementos de control.  Integración de un sistema neumático para cada dosificador.2 Sistema neumático. Un sistema neumático está formado por los siguientes elementos:  El generador de aire comprimido. la cual es activada por la señal de control emitida por la tarjeta de adquisición de datos LabVIEW ®. el cual desempeña la función de captar el aire del ambiente para integrarlo a un acumulador. regulación del mismo y lubricación para protección de las partes móviles del sistema.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” La primera esta integrada por el compresor. es decir. Esta acción la realiza acumulando la energía mecánica de un motor para efectuar la compresión. El sistema neumático se encarga de realizar la distribución de aire a los equipos de operación.3 Sistema neumático para distribución a N-Comederos. El sistema mínimo de operación de cada comedero se integra por un cilindro de doble efecto gobernado por una electroválvula. Figura 3. acondicionar el aire mediante la eliminación de impurezas. cada sistema mínimo para cada comedero se encuentra conectado a esta red de distribución. A su vez. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 22 . el cual es de tipo abierto ya que permite la posibilidad de expansión de nuevos equipos. La segunda sección esta conformada por la unidad de mantenimiento. un regulador de presión y un lubricador. La unidad de mantenimiento tiene como propósito brindar aire de trabajo para obtener condiciones óptimas de operación. que consta de un filtro. 4 Electroválvula AirTAC®. con regreso por muelle mostrado en la figura 3. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 23 .“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” 3.1 Electroválvula AirTAC®. Para el control de el cilindro de doble efecto se utilizó una electroválvula 5/2 (5 vías. 2 posiciones) NC (normalmente cerrada) con pilotaje interno de accionamiento indirecto.2. así como la presión o el caudal del fluido enviado por una bomba hidráulica o almacenada en un depósito” [11]. Figura 3. En las electroválvulas la señal que da origen a la conmutación es de naturaleza eléctrica. el paro y la dirección. “Las válvulas son elementos que mandan o regulan la puesta en marcha. excitando a una solenoide que por acción magnética provoca el desplazamiento de un núcleo móvil interno que habilita o no el flujo de aire.4. A continuación la masa de aire se canaliza entre los espacios libres de las numerosas partículas móviles de material inerte. Tabla 3.3. perdiendo velocidad y escapando a través de los orificios situados en el cuerpo externo.78) Accionamiento Piloto interno Presión de trabajo 0.Datos técnicos electroválvula AirTAC®. llevándole a una primera expansión. Datos técnicos Modelo 4V210-08 Tipo Dos posiciones. En la siguiente tabla se muestra los datos técnicos de la electroválvula AirTAC®.2 MPa Tempera de operación 5 ~ 50 °C Rango de Tensión ±10% Consumo DC: 3W Clase de protección F Class.2 Silenciadores neumáticos. La finalidad de los silenciadores es la amortiguación del ruido que se produce en los escapes de aire comprimido y asegurar una reducida disminución del caudal. la cual fue utilizada en el diseño del dosificador de alimento. Una pantalla deflectora situada en el interior del cuerpo impone al aire de entrada un recorrido forzado.5.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” En los mandos directos el mismo núcleo habilita o no el pasaje principal de fluido.2.05 segundos 2 3. La amortiguación del ruido es simultánea a una acción filtrante del aire de salida. La expansión controlada INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 24 . en los mandos electro neumáticos una válvula piloto de mando directo comanda la señal neumática que desplaza al distribuidor principal.15 ~ 0.8 MPa Prueba de presión 1. Adicionalmente a la válvula se le montaron silenciadores. 5 vías Sección de área efectiva 14 mm (CV=0. IP65 Máxima frecuencia de trabajo 20 ciclos / segundo Tiempo de respuesta 0.. cuyo aspecto físico se muestra en la figura 3. 5 Silenciadores neumáticos. Figura 3. El lubricante previene un desgaste prematuro de las piezas móviles. Y finalmente el lubricador tiene la misión de lubricar los elementos neumáticos en medida suficiente. 3. todas las impurezas y el agua condensada. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 25 . no hay riesgo de obturaciones debidas a las impurezas o partículas de aceite presentes en el aire de escape. El regulador de presión tiene como función variar la presión requerida para nuestro sistema neumático. Gracias a la movilidad de las partículas en él contenidas.2.6 representa una combinación de los siguientes elementos:  Filtro de aire comprimido  Regulador de presión  Lubricador de aire comprimido El filtro tiene la misión de extraer del aire comprimido. reduce el rozamiento y protege los elementos contra la corrosión.3 Unidad de mantenimiento neumática La unidad de mantenimiento mostrada en la figura 3. garantizando así la estabilidad del caudal.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” en el aire de escape es la que produce la importante amortiguación del ruido. 3. o de motores. Figura 3.7 son mecanismos que convierten la energía del aire comprimido en trabajo mecánico por medio de un movimiento lineal de vaivén.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Figura 3. Los actuadores neumáticos como se muestra en la figura 3.2.6 Unidad de mantenimiento.4 Cilindro de doble efecto AirTAC®. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 26 .7 Actuador contraído y extendido. Esto se realiza a través de un intercambio de energía entre la máquina y el fluido en el cual el trabajo ejercido por el compresor es transferido a la substancia que pasa por él convirtiéndose en energía de flujo. tal como lo son los gases y los vapores” [12]. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 27 .5 Descripción del compresor “Un compresor es una máquina de fluido que está construida para aumentar la presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles. Se dispone de una fuerza útil en ambas direcciones.9 se muestran las partes principales del compresor. 3.8 Actuador neumático AirTAC®.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Los cilindros de doble efecto se emplean especialmente en los casos en que el émbolo tiene que realizar una misión también al retornar a su posición inicial.8. aumentando su presión y energía cinética impulsándola a fluir. En la figura 3. Figura 3. ya que hay un esfuerzo neumático en ambos sentidos. Es por esta razón que se decidió utilizar un cilindro de doble efecto como se muestra en la figura 3.2. debido a que se necesita una apertura y un cierra en la dosificación del alimento. 5 HP. o HP. así como de la presión. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 28 . Un criterio importante que se contempla para la elección del compresor es que se considera el instrumento con la mayor necesidad. Una característica importante que se debe de considerar en la elección de un compresor de aire. es el tanque de almacenamiento ya que regula las fluctuaciones que se producen en el aire comprimido como resultado del consumo de aire en el sistema. La mayoría de los equipos compresores de aire tienen motores que están en el 1. también se considera las características técnicas de funcionamiento neumático de los accesorios y de los actuadores. ya que estos instrumentos de aire tienen requerimientos específicos en cuanto al volumen de aire que pueden manejar. Conectado a lo anterior. no funcionará correctamente.5 a 6. Los compresores de aire se miden en unidades de energía llamados caballos de fuerza.9 Partes del compresor de aire.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Figura 3. La mayoría de compresores de aire incluyen un tanque de almacenamiento o deposito. agregando un poco más a la capacidad del tanque de almacenamiento ya que un instrumento sin suficiente aire que pase a través de él. En síntesis y con base en las consideraciones anteriores el compresor seleccionado es un compresor de aire Milwaukee MIL2525® cuyo aspecto físico se muestra en la figura 3. Datos Técnicos Motor Capacidad del Tanque Velocidad de Funcionamiento Caudal del Aire Presión Máxima de Trabajo 2. la opción más común es la energía eléctrica. El otro tipo de fuente de alimentación para los compresores de aire.. Tabla 3.10 Compresor de aire Milwaukee MIL2525®.4. pero este no es el caso. Algunos son compresores de aire eléctricos. Figura 3.10. Esta fuente de energía se utiliza en zonas en las que es difícil encontrar a un suministro de electricidad.5 HP 25 litros 2. En la mayoría de los casos. Al elegir un compresor de aire.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” La energía es suministrada a los compresores de aire en dos formas diferentes. en la tabla 3. es la gasolina. en función del tamaño del compresor. se considera que su fuente de energía sea la de más fácil acceso. este es el tipo más común de compresores de aire y se pueden conectar a una toma de corriente o ser accionado por baterías.4 se observa las características técnicas del equipo.800 RPM 196 litros/minuto 8 bar – 116 psi INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 29 .Datos técnicos del compresor Milwaukee MIL2525®. 11 Partes de un sistema DAQ. corriente. hardware de medidas DAQ y una PC con software programable.3 Sistema de control.1 Tarjeta de adquisición de datos. Comparados con los sistemas de medidas tradicionales.3. temperatura. los sistemas DAQ basados en PC aprovechan la potencia del procesamiento. Es muy accesible y lo suficientemente eficaz para aplicaciones de medida más sofisticadas” [13]. esta etapa es en la cual la tarjeta de adquisición de datos genera una señal de control.11. 3. la productividad.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” 3. El sistema de control fue diseñado con el software LabVIEW ® 2010. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 30 . Para la comunicación e intercambio de señales se utilizo la tarjeta NI USB-6008. hacia la válvula electroneumática. se muestra un esquema general en la figura 3. “La tarjeta NI USB-6008 mostrada en la figura 3.12 de National Instruments® brinda funcionalidad de adquisición de datos básica para aplicaciones como registro de datos simple . la visualización y las habilidades de conectividad de las PCs estándares en la industria proporcionando una solución de medidas flexible y rentable. Figura 3. El sistema DAQ consta de sensores. presión o sonido. La adquisición de datos (DAQ) es el proceso de medir con una PC un fenómeno eléctrico o físico como voltaje. Esto se hace a partir de los datos introducidos por el usuario en la interfaz diseñada en LabVIEW ® 2010. 13 se observa el diagrama de tablillas de conexiones de la tarjeta NI USB-6008. LabWindows/CVI® y Measurement Studio® para Visual Studio . conectividad de señal integrada. es compatible con LabVIEW®. En la figura 3. Figura 3. contador de 32 bits.NET.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Figura 3.13 Diagrama de tablillas de conexiones de la tarjeta NI USB-6008.12 Tarjeta NI USB-6008. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 31 . Cuenta con 8 entradas analógicas. 2 salidas analógicas. se energiza por bus para una mayor movilidad. 12 E/S digitales. Los fotoemisores que se emplean en los optoacopladores de potencia son diodos que emiten rayos infrarrojos (IRED) y los fotoreceptores pueden ser tiristores o transistores. o en procesos industriales o en control de velocidad de motores. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 32 . que basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiación luminosa para pasar señales de uno a otro sin conexión eléctrica” [14].3. En la figura 3. “Un optoacoplador es un dispositivo de acoplamiento óptico. en la figura 3.14 Diagrama a bloques del aislamiento del sistema.15 se muestra el circuito integrado del utilizado. Muchos sistemas digitales controlan a otros sistemas o realizan funciones de control tales que deben ser interconectados a una etapa de manejo de potencia.) para actuar sobre cargas resistivas o inductivas en sistemas de iluminación. con base en tiristores (TRIACS. Los optoacopladores son capaces de convertir una señal eléctrica en una señal luminosa modulada y volver a convertirla en una señal eléctrica.2 Electrónica asociada. La señal de entrada es aplicada al fotoemisor y la salida es tomada del fotoreceptor. etc.14 se muestra un diagrama a bloques del aislamiento de un sistema por medio de un optoacoplador.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” 3. La gran ventaja de un optoacoplador reside en el aislamiento eléctrico que puede establecerse entre los circuitos de entrada y salida. En el sistema de dosificación se utilizó un optoacoplador para aislar la tarjeta de adquisición de datos de nuestro actuador. que combina un dispositivo semiconductor formado por un fotoemisor y un fotoreceptor. entre otros. Figura 3. que podrían ser pulsos de tensión.16 Diagrama del circuito. este emite un haz de rayos infrarrojo que transmite a través de una pequeña guía-ondas de plástico o cristal hacia el fotoreceptor. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 33 0 .0 1 R1 2 1 U1 4 6 330Ω 2 K1 L1 C1 S2 5 1 SOLENOID 4 4N25 31 K Q1 B E 20 3 USB DAQ LabVIEW C 2 5 TIP41A 3 L2 C2 4 VCC EMR121A03 VCC 0 12V 24V Figura 3. En la figura 3. La energía luminosa que incide sobre el fotoreceptor hace que este genere una tensión eléctrica a su salida.15 Diagrama del optoacoplador 4N25. Figura 3.16 se muestra el circuito utilizado para proteger la tarjeta de adquisición de datos y acondicionar la señal de tal manera que se pueda accionar la válvula solenoide. Este responde a las señales de entrada. 12V VCC VCC P1.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Cuando aparece una tensión sobre los terminales del diodo IRED. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 34 .“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” El circuito se compone por un optoacoplador el cual aísla la etapa de control de la de potencia. se le agrego un transistor NPN para amplificar la corriente y poder accionar los platinos del relevador de 12VCD para cerrar los contactos que energizaran la válvula solenoide alimentada a 24 VCD. “DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Capítulo 4 LabVIEW® 2010. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 35 . Dentro de los principales usos de LabVIEW ® se encuentra:  Adquisición de datos  Control de instrumentos  Automatización industrial o PAC (Controlador de Automatización Programable). GPIB. Presenta facilidades para el manejo de interfaces de comunicaciones: Puerto serie.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” 4. VXI. OPC. Control y Diseño) y el permitir la entrada a la informática a programadores no expertos.1 Entorno gráfico de programación.  Diseño de control: prototipaje rápido y hardware en el ciclo (HIL). sino que busca combinar este software con todo tipo de hardware. Los programas desarrollados con LabVIEW ® se llaman instrumentos virtuales o VIs. salió al mercado por primera vez en 1986. control y diseño mediante la programación. El lema de LabVIEW ® es: “La potencia está en el Software”. PXI. Entre sus objetivos están el reducir el tiempo de desarrollo de aplicaciones de todo tipo (no sólo en ámbitos de Pruebas. Ahora está disponible para las plataformas Windows. etc. TCP/IP. puerto paralelo. El lenguaje utilizado es el G. donde la G hace referencia al lenguaje Gráfico” [15]. DataSocket. lo que da una idea de su uso en origen: el control de instrumentos. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 36 . DDP. Este programa fue creado por National Instruments® en 1976 para funcionar sobre máquinas MAC. Mac y Linux. tanto propio y de otras marcas.  Diseño Embebido  Domótica  Control de procesos  En 2008 el programa fue utilizado para controlador el acelerador de partículas más grande construido hasta la fecha. Irda. Esto no significa que la empresa haga únicamente software. “LabVIEW ® es una herramienta gráfica para pruebas. UNIX. USB. Bluetooth. “DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Capacidad de interactuar con otros lenguajes y aplicaciones:  DLL: librerías de funciones  .NET  ActiveX  MultiSim®  Matlab/Simulink®  AutoCAD®, SolidWorks®, etc.  Herramientas gráficas y textuales para el procesado digital de señales.  Visualización y manejo de gráficas con datos dinámicos.  Adquisición y tratamiento de imágenes.  Control de movimiento.  Tiempo Real estrictamente hablando.  Programación de FPGAs para control o validación.  Sincronización entre dispositivos. Como se ha mencionado LabVIEW ® es una herramienta gráfica de programación, ésto significa que los programas no se escriben, sino que se dibujan, facilitando su comprensión. Un VI se divide en Panel Frontal y Diagrama de Bloques. El Panel Frontal es la interfaz con el usuario, en la cual se definen los controles e indicadores que se muestran en pantalla (la interacción del usuario con el programa). El Diagrama de Bloques es el programa en sí, donde se define la funcionalidad de los elementos colocados en el panel frontal. ® Figura 4.1 Pantalla de inicio LabVIEW . INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 37 “DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” En la figura 4.1 se muestra la pantalla que aparece cuando se selecciona el programa de National Instruments LabVIEW ® 2010 Versión 10.0, en la cual indica que el programa se está cargando. Una vez terminado de cargar aparece el panel frontal del programa. 4.1.1 Descripción del panel frontal. Figura 4.2 Pestaña de DATOS. El panel frontal cuenta con dos pestañas, la primera tiene el nombre de DATOS la cual se muestra en la figura 4.2, ésta contiene una fotografía del caballo y tiene una tabla con datos del caballo al cual se le va a alimentar. Esta tabla sirve para crear el historial, el cual se explica más adelante en el diagrama de bloques. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 38 “DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Figura 4.3 Menú de CATEGORÍA. En el área de CATEGORÍA se cuenta con un menú que se desplegará cuando se dé un clic en ese botón, el cual da opciones a elegir de acuerdo al caballo que se esté alimentando. Esto se observa en la figura 4.3. Figura 4.4 Menú de SEXO. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 39 un led indicador de dosificación.5. el cual se implementó para cualquier emergencia. Una vez seleccionada la opción. dos leds que son del nivel de alimento y también se tiene la imagen de la tolva que nos muestra el nivel en el que se encuentra el alimento. La segunda pestaña se llama DOSIFICACIÓN y se muestra en la figura 4. ésta es la que quedará establecida con una paloma del lado derecho de la opción y es la que se verá en la tabla.5 Pestaña de DOSIFICACIÓN. las 3 opciones de hora para abastecer el alimento. Figura 4. en ésta se encuentran las opciones de ración de alimento (media ración y una ración). INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 40 .“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” En la figura 4. un reloj en tiempo real. un interruptor de modo manual.4 se muestra igualmente que en el área de SEXO se cuenta con un menú que indica si el caballo es macho o hembra. simultáneamente el led se prende indicando que tenemos la cantidad de alimento necesaria para abastecer el alimento del caballo.6 se muestra la pantalla que el usuario observa para el monitoreo de la dosificación.7 Monitoreo de tolva vacía. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 41 . Figura 4.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Figura 4.6 Monitoreo de tolva llena. En la figura 4. esta es la imagen de la tolva cuando está llena. 7 se muestra la tolva cuando se encuentra en un nivel bajo de alimento. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 42 .“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” De la misma manera en la figura 4. retardos.2 Descripción del diagrama a bloques. Figura 4. Cuenta con el led de vacío que se enciende precisamente en este punto para indicarnos que el alimento está próximo a acabarse y es necesario reabastecer la tolva. entre otras instrucciones para lograr que el programa se ejecute correctamente.8 Diagrama de Bloques. 4. el cual cuenta con ciclos. comparaciones. En la figura 4.8 se muestra el diagrama a bloques que se utilizó. compuertas.1. Tabla 4.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Figura 4. Dentro de este ciclo se encuentra un STOP que es el botón que nos detiene el programa para no grabar datos innecesarios en la tarjeta. En el diagrama de bloques la instrucción es como se muestra en la imagen. el botón para detener el programa se representó como se muestra en la parte superior. Con este ciclo se analiza todo lo que se situé dentro de él y nos ayuda como un monitoreo del programa.1 Botón de STOP. ya que si el programa se detiene desde el ABORT EXECUTION la tarjeta de adquisición guarda los datos. Iniciamos nuestra programación con un ciclo While que se muestra en la figura 4. el cual nos sirve para que el programa se esté ejecutando continuamente.9. En la siguiente tabla se muestra como visualiza el botón de STOP en el panel frontal y su generación en el diagrama de bloques. como se mencionó anteriormente es necesario que el programa solo se detenga al presionar este botón. En el panel frontal. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 43 .9 Ciclo While. por eso es de vital importancia detener el programa desde el botón que se genera con el ciclo WHILE. Figura 4. a este indicador se le da el formato de lectura deseado en este caso queremos que se muestren la hora. en la figura 4.10 se muestran las instrucciones antes mencionadas. Una vez establecidas las horas de dosificación se compararan con la hora real.10 Instrucciones para la dosificación de alimento.11 Ciclo Case Structure. la señal continuará su paso por medio de las compuertas OR. Indicador de hora Formato de lectura de hora.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” El programa cuenta con un indicador de hora de tiempo real que toma como referencia el reloj interno de la computadora. minuto y segundo. minuto y segundo Receptor de datos Arreglo de hora Comparación de igual Horas de dosificación de alimento Compuerta OR Figura 4. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 44 . se necesita de un arreglo de hora para que el receptor pueda leer estos datos. en la figura 4. en la cual tenemos dos opciones. en cualquiera de los dos casos se ejecutará lo que este dentro del ciclo que cumpla la respuesta. Este ciclo también puede contener más ciclos del mismo dentro de él para condicionar la respuesta de la señal. Estas dos opciones son las que se determinan para media o ración completa. el usuario decidirá cuál es la que se dosificara de acuerdo al caballo En el diagrama de bloques se representa de esta manera.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Utilizamos esta estructura porque tenemos dos casos. está situada en el case structure true y esta a su vez se liga a otro case para determinar el tiempo de apertura de la válvula Como se observa en la siguiente figura. en caso declarado como TRUE aparecen anidado otra estructura de caso.12 Ciclo Case Structure True opción 0.11 se representa un ciclo Case Structure.2 Menú de ración En el panel frontal tenemos un menú de dos opciones de dosificación de alimento las cuales son una ración y media ración. el cual permite configurar y ligar estas instrucciones con la tarjeta de adquisición de datos. la respuesta puede ser verdadera o falsa. Figura 4. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 45 . Tabla 4. En la siguiente tabla se muestra el menú que permite seleccionar la ración a dosificar. Se observa que dentro de estas estructura se encuentra la el bloque de DAQ Assistant. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 46 . se tiene el menú RACIÓN el cual se liga a su vez en otro case structure. en 0 se tiene un timer con 5000 milisegundos representando 5 segundos de apertura de la válvula.12.14 Instrucciones del nivel de la tolva.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” En el case structure True. Led dosificando Condición verdadera Adquisición de datos Timer de 5 segundos Arreglo de adquisición Figura 4.13 son las que se utilizaron para que la apertura de 5 segundos se lleve a cabo. el led dosificando se encenderá durante el tiempo establecido en el ciclo. Si la condición es verdadera. la señal pasará por el arreglo y después con la adquisición de datos la tarjeta nos entregara los 5 volts a la salida del puerto establecido durante los 5 segundos del timer. mismos que se ajustan dependiendo las necesidades. como se muestra en la figura 4. Variable local Operación matemática Constante de tiempo Variable local Figura 4.13 Instrucciones de apertura de 5 segundos. En éste se determinan los tiempos de apertura. Las instrucciones que se muestran en la figura 4. En ésta se tiene como opción 10000 milisegundos los cuales equivalen a 10 segundos de apertura de la válvula.15.15 Ciclo Case Structure True opción 1. Esto se realiza mediante una operación matemática en la cual se involucran un operador matemático de resta.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” En la figura anterior 4. la cual se muestra en la figura 4.14 se muestra como se lleva a cabo el cálculo del nivel de la tolva. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 47 . una constante de tiempo y la utilización de la variable local correspondiente al valor actual de la tolva. Arreglo de adquisición Led dosificando Adquisición de datos Timer de 10 segundos Figura 4. Figura 4.16 Instrucciones de apertura de 10 segundos. En el mismo case structure True con el menú RACIÓN pero ahora en el siguiente case tenemos la opción 1 de dosificación de alimento. la cual se encuentra en el case stucture False. En el panel frontal tenemos una opción En el diagrama de bloques el modo manual de dosificación.3 Botón de modo manual. Si la condición es verdadera.16 se muestran las instrucciones que se utilizaron para el control de la apertura de la válvula por 10 segundos.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” En la figura 4. Ahora pasamos al case structure False. el led de dosificación se encenderá durante los 10 segundos establecidos en el timer y con la adquisición de datos la tarjeta nos entregara 5 V a la salida del puerto configurado en la tarjeta de adquisición de datos. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 48 .17 Ciclo Case Structure False. Figura 4. Tabla 4.17 que se ejecutará cuando la comparación de los tiempos se realice y la respuesta de la señal sea falsa. la cual se manual se representa con la imagen representó con este interruptor. el cual se muestra en la figura 4. superior. Para activar los indicadores se utilizaron comparadores entre la variable local (bin). Éstas pueden usar como alarmas para saber en qué momento la tolva se encuentra llena o vacía. y la constante con la que va a comparar el valor. El interruptor de modo manual. entregando a la salida de la tarjeta 5 V durante el tiempo que se encuentre en ese estado. Tenemos una compuerta OR.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” En la figura 4. una para nivel bajo y un para nivel alto.18 se muestran las instrucciones que se utilizaron para la comparación de tiempos.18 Instrucciones de comparación falsa. Adicionalmente se utilizaron dos indicadores. en cuanto cambie de estado mandara la señal por medio de la compuerta OR y el led se encenderá. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 49 . Led de dosificación Compuerta OR Indicadores de nivel Modo manual Comparadores Adquisiciónde datos Figura 4. la cual permite operar con el modo manual y con la comparación de tiempos establecidos. mientras se mantenga en falso el led no encenderá. la cual da el valor actual del nivel de la tolva. 20 Contenido del historial. la cual sirve para generar el historial en Excel. ayudan tanto a crear el archivo como a cerrarlo una vez que el programa se finalicé. Las instrucciones encerradas en círculo.19 se muestra otra parte del diagrama a bloque. En la figura 4.19 Crear y cerrar un archivo. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 50 .“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Figura 4. Flecha espaciadora Datos de tabla Arreglo en caso de paro Figura 4. se selecciona el DAQ Assistant como se muestra en la figura 4. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 51 . El arreglo en caso de paro se activará cuando el programa por alguna razón se detenga.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” En la figura 4.21 y se da doble clic. 4.20 se observa el contenido del historial.2 Adquisición de datos con USB DAQ en LabVIEW®. Figura 4. Como ya se mencionó se utilizó la tarjeta NI USB-6008 y el asistente DAQ de LabVIEW ® para establecer y configurar las salidas digitales. la tabla permite dar el formato que requerido en el archivo de excel.21 DAQ Assistant. Los datos se leen de superior a inferior con ayuda de la flecha espaciadora y se mostrarán en el archivo de iquierda a derecha. En el diagrama de bloques. Figura 4. la cual tiene dos opciones una de adquirir la señal y otra de generar la señal.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Figura 4.23 Tipo de salida.22 se muestra la pantalla que aparece cuando se selecciona el DAQ Assistant.22 Seleccionando la señal. se elige la opción de generar señal. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 52 . En la figura 4. “DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Al seleccionar la opción anterior. Figura 4. aparecen dos últimas opciones (figura 4. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 53 . Una vez seleccionada la opción de salida digital.24) que son para usar un solo puerto o todos los puertos.24 seleccionando la salida. nuevamente se desplegaran tres opciones más. como se muestra en la figura 4. se selecciona solo uno. Figura 4. se selecciona la opción de salida digital.23.25 Seleccionando el puerto. por último se pulsa el botón de OK.27 indicando que se está cargando. como se muestra en la figura 4. cuando desaparece esta pantalla quiere decir que se ha establecido la comunicación correctamente y se puede correr el programa.26 se muestra que la salida digital ya esta generada en la tarjeta y que ésta la reconoce. dando clic en port0/line0 y en finalizar.25.27 Cargando la configuración de la salida.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Ahora se tiene que seleccionar cual salida es la que se requiere accionar. Figura 4. En la figura 4. Figura 4. En el diagrama de bloques aparecerá la pantalla de la figura 4.26 Verificando generación de salida. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 54 . INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 55 .“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Capítulo 5 Análisis Económico. Tiene un tiempo de duración y recursos definidos.055.800.00 700.00 2 3 4 Total INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN $ 6.605.00 1. si se quiere considerar de una manera más amplia la evaluación del proyecto. logrando manipular con la unidad central de dosificación. En la tabla 5. Los proyectos de ingeniería como el presente. Partida Descripción Cantidad Costo Unitario ($) Importe 1 Compresor 2.1 Cotizaciones. Sin embargo.5 HP Mod.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” 5.1 Costos por conceptos de la Unidad Central de Dosificación. como proyectos de inversión. Es importante considerar que un proyecto es la combinación de recursos humanos y no humanos. Tabla 5.2 muestra el costo generado por la adquisición de cada comedero que el cliente requiera.00 Unidad FRL Marca Fuente 24V 2.00 1 2. con esta inversión se obtiene el beneficio de adquirir una sola de estas unidades para poder abastecer a 12 comederos utilizando la tarjeta NI USB 6009. pueden considerarse de entre otras formas. Los problemas que pretende atender encuentran en el liderazgo del proyecto la respuesta para materializar las metas.5A Marca 1 950. MIL2525 Marca Tarjeta de Adquisición de Datos NI USB-6008 1 1.1 se realiza una descripción del costo del equipo necesario para la unidad central de dosificación. en los que se desarrollan sistemas físicos.00 950. que se integran para alcanzar un fin específico. debido a que las mejoras que se proponen tienen repercusiones en beneficios económicos. 3.00 Página | 56 .605. La tabla 5. sus características son: 1. deben considerarse todas las fases por las que éste ha pasado desde el planteamiento del problema. Persigue varios objetivos a ser obtenidos para completarse.800.00 1 700. 2.00 2. 00 70.00 150. $/hora 100 3 10 3 400.00 En la tabla 5.00 200.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Tabla 5.00 1 800.00 Total Importe 40.00 60.500. Cilindro Neumático Diámtro 50mm Marca: Manguera Neumática Válvula Neumática 5/2 24 VDC.2 Costos por conceptos de la Tolva.000.00 De acuerdo a información proporcionada por el Hípico “El Huizache”.00 1 60.00 800.00 300.cable y bornes).250.000. los gastos mensuales se presentan en la tabla 5.00 450. Tabla 5.00 $ 5.00 5 40.00 5 mts 1 60 *m 890.3 Costos de Ingeniería Descripción del personal 3 Ingenieros Dibujante Transporte Soldador Hrs.00 150.transistor.00 2 35.00 890.560.240.00 1.3 se presentan los costos generados por el trabajo de ingeniería requerido para la realización del proyecto.00 80. Partida Descripción Cantidad 1 Tolva fabricada en lámina galvanizada calibre 18.00 1.00 800.00 $42.240.4 : INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 57 . Marca Estructura y montaje del cilindro Electrónica asociada (optoacoplador. Silenciadores Marca Conectores tipo codo 8mm Total 2 3 4 5 6 7 8 1 Costo Unitario ($) 2.00 Importe 2.00 1 1.000. la fauna.00 $ 1.00 Los Gastos que se presentan al adquirir un sistema de dosificación automática de alimento son los que se muestran en la tabla 5.150. Descripción Importe Mensual 3. cumpliendo de manera eficaz dicha tarea. permitirá satisfacer el trabajo que involucra el alimentar varios caballos en un hípico.00 5.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Tabla 5. Persona encargada de tratar al animal enfermo a causa de una mala alimentación  Mantenimiento a Carretillas  Comederos de Plástico Veterinario Material Alimento 1. Tipo Descripción Importe Mensual Caballerango Persona encargada de llenar la tolva.00 $150.5.000.5 Gastos que se presentan en la alimentación automática por mes. observando que el gasto mensual es mucho menor que el gasto mensual mostrado en la tabla 5.00 1.00 $ 11. Total $1.000. una mala dosificación y el robo del mismo Total 285.500.4 Gastos que se presentan en la alimentación manual por mes.4. Algunos beneficios económicos del proyecto son: INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 58 .260. así como la lubricación del compresor y el cilindro.000.00 La implementación del proyecto de Comederos automáticos para Equinos.045. Tabla 5.00 Perdidas que se generan del alimento ocasionadas por una mala transportación.00 Caballerango Persona encargada solamente de alimentar a los caballos Velador Persona encargada durante la noche de cuidar que no se roben el alimento y alimentar de madrugada a los caballos que lo requieran. Mantenimiento Un mantenimiento tipo preventivo que comprendería la limpieza de la tolva. 560. En la siguiente tabla se engloban los costos considerados para obtener el precio unitario de los comederos considerando que se instalaron 12 comederos automáticos.7. que se transforman en gastos para el propietario.055.720. como se muestra en la tabla 5.275. Un beneficio que se reflejara de inmediato al cambiar el sistema de dosificación a automático será una mejor calidad de vida para los animales y el propio cliente.055.  Mejor aprovechamiento del tiempo laboral de los caballerangos. Tolva Ingeniería 1 Costo Unitario ($) 6. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 59 .500 Total Importe 6. disminuyendo las problemáticas que presenta la actividad de la dosificación manual de alimento.00 42. se puede obtener que la inversión hecha al cambiar el tipo de alimentación manual a la automática propuesta en este proyecto se recuperara en un tiempo de un año con un mes.00 12 1 5.6 Costo total Concepto Cantidad Unidad Central de dosificación.00 Comparando esta cantidad con las pérdidas que se generan con una alimentación manual en el hípico vistas en la tabla 5.4.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO”  Reducción de pérdidas alimenticias. posteriormente a este tiempo todo serán ganancias para el cliente. Tabla 5.00 42.00 $ 115.00 66.  Mejor potencial de la cálida de vida de los caballos.500.  Reduce las probabilidades de presencia de enfermedades en los animales.00 . 00       Capacidad de 105 litros(60 kg) Múltiples horarios y raciones a dosificar.  Problemas en la dosificación del alimento(atascamiento debido al tornillo sin fin)  Diseño preestablecido(proveedor) Página | 60 . Previene choques eléctricos al trabajar neumáticamente.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Tabla 5.00  Capacidad de 40 kilogramos.  3 Horarios distintos de raciones. Interfaz grafica INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Precio: 11.  Cada tolva tiene que programarse individualmente.606.7 Comparativa de Costos y Beneficios entre el prototipo presentado& Prototipo Precio: 9.000. Unidad Central para manipular todas las tolvas instaladas. Indicadores de nivel. “DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Capítulo 6 Resultados y Conclusiones. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 61 . “DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” 6.1 Cálculo del tiempo de dosificación. Para el arranque inicial del dosificador, se tomo en consideración la construcción total del dispositivo, esto incluye los siguientes sistemas: neumáticos, mecánicos y eléctricos. Lo que debe hacerse en esta etapa es el muestreo del flujo másico de descarga de la tolva con el alimento que se el suministrará al caballo. El análisis de los datos comprende todos aquellos procedimientos requeridos para evaluar e interpretar la información recopilada, para ello se comparó la información obteniendo un patrón del dispositivo, efectuándose pruebas de tiempo para determinar si las diferencias son significativas. Para llevar a cabo el cálculo del tiempo de dosificación, se realizaron 10 pruebas con diferentes tres diferentes capacidades de la tolva para media ración y una ración. 6.1.2 Media ración. En las siguientes tablas (6.1, 6.2 y 6.3 respectivamente) se muestran los resultados de las pruebas realizadas a diferentes capacidades de la tolva para obtener el tiempo de dosificación de media ración lo cual es equivalente a 1kg de alimento. Tabla 6.1.- Nivel tolva 100% Tabla 6.2.- Nivel tolva 50% Niveltolva: 100% Pruebas Tiempo 1 1.2 2 1.3 3 1.2 4 1.2 5 1.2 6 1.2 7 1.2 8 1.1 9 1.0 10 1.2 Niveltolva: 50% Pruebas Tiempo 1 1.2 2 1.2 3 1.2 4 1.2 5 1.2 6 1.2 7 1.2 8 1.3 9 1.2 10 1.2 INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Tabla 6.3.- Nivel tolva 25% Niveltolva: 25% Pruebas Tiempo 1 1.2 2 1.2 3 1.2 4 1.1 5 1.2 6 1.1 7 1.2 8 1.1 9 1.2 10 1.0 Página | 62 “DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” En la tabla 6.4 se muestran las frecuencias de los resultados obtenidos, dando lugar a 1.2 segundos como el tiempo de dosificación predominante; por lo cual es el valor que se utilizo para la programación del tiempo de dosificación correspondiente a media ración. Tabla 6.4.- Frecuencias Tiempos (s) Frec. Absoluta Frec. Acumulada Frec. Relativa 1.0 1.1 1.2 1.3 2 4 22 2 2 6 28 30 0.07 0.13 0.73 0.07 Frec. Relativa Acumulada 0.07 0.20 0.93 1.00 En las siguientes figuras 6.1 y 6.2, se representa gráficamente los resultados obtenidos de las pruebas para media ración en tiempo y frecuencias relativas. Media ración Frecuencias absolutas 25 20 15 1.0 10 1.1 5 1.2 1.3 0 1.0 1.1 1.2 1.3 Tiempos Figura 6.1 Grafica de media ración. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 63 “DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Frecuencias relativas 7% 7% 0% 13% 1.0 1.1 1.2 1.3 73% Figura 6.2 Frecuencias relativas. 6.1.2 Una ración En las siguientes tablas (6.5, 6.6 y 6.7 respectivamente) se muestran los resultados de las pruebas realizadas a diferentes capacidades de la tolva para obtener el tiempo de dosificación de una ración lo cual es equivalente a 2kg de alimento. Tabla 6.5.- Nivel tolva 100% 100% Pruebas Tiempo 1 2.4 2 2.4 3 2.3 4 2.3 5 2.4 6 2.5 7 2.4 8 2.2 9 2.4 10 2.4 Tabla 6.6.- Nivel tolva 50% Tabla 6.7.- Nivel tolva 25% 50% Pruebas 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Tiempo 2.4 2.3 2.4 2.4 2.4 2.2 2.4 2.4 2.4 2.3 25% Pruebas 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Página | 64 Tiempo 2.4 2.3 2.3 2.2 2.4 2.4 2.3 2.3 2.2 2.1 4.53 2. Relativa Frec. se representa gráficamente los resultados obtenidos de las pruebas para media ración en tiempo y frecuencias relativas.93 2.3 2.4 15 16 0.5 2. Tabla 6. Frecuencias absolutas Una ración 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 2.00 En las siguientes figuras6.8.5 1 1 0.4 2.1 Tiempos Figura 6.80 2.03 2. Absoluta Frec.8 se muestran las frecuencias de los resultados obtenidos. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 65 .2 2.1 2. por lo cual es el valor que se utilizó para la programación del tiempo de dosificación correspondiente a media ración.4 segundos como el tiempo de dosificación predominante.2 2.07 1.27 0.1 2 30 0. dando lugar a 2. Relativa Acumulada 2.4 2.5 2. Acumulada Frec.3 y 6.50 0.3 8 24 0.2 4 28 0.Frecuencias relativas Tiempos (s) Frec.03 0..“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” En la tabla 6.13 0.3 Grafica una ración.3 2. Sin embargo.4 INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 66 .4 2.5 2. Tomando en cuenta los valores arrojados por las pruebas anteriores se puede obtuvieron los tiempos de dosificación para media y una ración. Tabla 6.4 Frecuencias relativas.3 27% 54% 2.9 Tiempo de dosificación una y media ración Dosificación Tiempo (s) Media ración 1. estos valores pueden variar dependiendo el alimento a dosificar y las necesidades del cliente.2 2.2 Una ración 2.1 Figura 6.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Frecuencias relativas 13% 3%3% 2. Además de que el prototipo está fabricado con material existente en el mercado nacional. ya que permite al usuario manipular y controlar el horario y las raciones a dosificar. el consumo de energía eléctrica es mínimo y se lleva un registro de la alimentación del caballo. En el aspecto económico. se demuestra que es un equipo seguro al operar neumáticamente. El cual cumple con los objetivos planteados. Haciendo un análisis de las necesidades que cubrían dichos dispositivos y las necesidades requeridas en el hípico el “Huizache” se realizó el prototipo de un sistema dosificador de alimento para caballos de alto rendimiento.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” 6.2 Conclusiones En el primer capítulo se realizó una investigación sobre los dispositivos existentes en el mercado para la dosificación de alimento para caballos. se puede observar que el precio del prototipo presentado es menor a los existentes en el mercado para una instalación de 12 comederos con una unidad central de dosificación. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 67 . lo cual facilita el remplazo o mantenimiento de cualquier pieza del prototipo. De acuerdo a los resultados obtenidos en las pruebas realizadas. M. 4ª ed..EqPract.. [4] Jane K. “Problemas de alimentación en equinos”. México. [6] Salvador de las Heras Jiménez “Instalaciones neumáticas” Editorial UOC [7] Robert F. 1989. “El efecto de la alimentación en los caballos de alto rendimiento”. Universidad de Tennessee. Estados Unidos. 1ª ed... 1982. Burwash LD.A. 1ª ed. 1994. 1997. 208 p.. España. “Alimentación: Guía Ecuestre Ilustrada”. Coughlin“Amplificadores operacionales y circuitos integrados lineales”. “Sistema digestivo del caballo”. [3] Gordon. Milligan JD. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 68 .ProcEquine. Estados Unidos. [2] Coleman RJ. Tiger Books International. [5] Houpt K. “El caballo: guía completa para la crianza”. Estados Unidos. 5ª. Ed.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” FUENTES BIBLIOGRÁFICAS [1] Harper F. 1996. 168 pp. (2012). http://perso. http://industriasasociadas. (2012). ® ® [14] National Instruments http://www. [9] COPELE.pdf Adquiriendo datos con DAQ NI usb 6009.scribd.ni.http://www. (2011).udb. [13] Intyper.comederos-automaticos.com/doc/27477608/Manual-de-Ejercicios-Introduccion-a-LabVIEW ® LabVIEW . (2011).dispensadoresdecomida.NI LabVIEW . [11] Instrumentación para la industria. (2010). ® [15] Henry A.wanadoo.http://www. [12] Comercial GUIRALSA.pdf Tutorial de LabVIEW .com/ Comederos automáticos para caballos.comederos-automaticos.es/jovilve/tutoriales/016tutorlabview. ® [17] Triple Corona . http://www.sv:8080/jspui/bitstream/123456789/765/1/INTYPER_G06. [10] LINCE.(2002) [16] Scribd. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 69 Introducción a .com/labview/esa/. http://www.guiralsa. (2012). http://rd.com/Airtac.edu.copele.com/Forrajería Tierra Estrella.com/ Fabricante de comederos automáticos y ganadería.htm Neumática AIRTAC.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” FUENTES ELECTRÓNICAS [8] Equimatic. http://es.com Comederos automáticos para animales.com Material ganadero. http://www. .Campo interdisciplinario de la ingeniería y las matemáticas.. El actuador recibe la orden de un regulador o controlador y da una salida necesaria para activar a un elemento final de control como lo son las válvulas..Dicho de un mecanismo: Que funciona en todo o en parte por sí solo. llamadas pares cinemáticos. que trata con el comportamiento de sistemas dinámicos.Por sus siglas en inglés significa Adquisición de Datos.. diseñada para controlar el flujo de un fluido a través de un conducto como puede ser una tubería. de energía eléctrica y gaseosa.Acceso doloroso.. Conmutación. La válvula está controlada por una corriente eléctrica a través de una bobina selenoidal.Elementos que pueden provocar un efecto sobre un proceso automatizado. Mecanismo. El aire es un material elástico y por tanto. Los actuadores son dispositivos capaces de generar una fuerza a partir de líquidos. al aplicarle una INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 70 .“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” GLOSARIO DE TÉRMINOS Actuador.. Neumática.-Conjunto de sólidos resistentes. Destete..Dividir o graduar las dosis de un alimento o medicina.Es la tecnología que emplea el aire comprimido como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos.. Automático. cuyo propósito es la transmisión de movimientos y fuerzas.. unidos entre sí mediante diferentes tipos de uniones. Dosificar.. ansiedad. DAQ. Control. sudores y vómitos.Cambiar el destino de una señal o corriente eléctrica. localizado en los intestinos y caracterizado por violentos retortijones. Electroválvula. Cólico.Es una válvula electromecánica.Se conoce como destete al fin de la lactancia en los mamíferos. móviles unos respecto de otros. La Adquisición de Datos es un proceso de muestreo de señales que miden condiciones físicas reales convirtiendo el resultado de muestras en señales digitales para ser manipuladas por una computadora. Dispositivo físico capaz de crear una zona de campo magnético uniforme.. se comprime. dentro de la cual se echan granos u otros cuerpos para que caigan poco a poco entre las piezas del mecanismo destinado a triturarlos. puede ser material o conceptual.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” fuerza. Tolva. Solenoide.Es un objeto compuesto cuyos componentes se relacionan con al menos algún otro componente.. mantiene esta compresión y devolverá la energía acumulada cuando se le permita expandirse. clasificarlos o para facilitar su descarga. molerlos.Caja en forma de tronco de pirámide o de cono invertido y abierta por abajo. según la ley de los gases ideales.. limpiarlos. Sistema. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 71 . . INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 72 .“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” ANEXO I Fotografías Fotografía Nº 1. la imagen del dosificador físicamente.En esta fotografía se puede observar. y es cuando el actuador se abre para la dosificación del alimento. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 73 .En esta fotografía podemos observar el panel frontal en la pantalla de la computadora.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Fotografía Nº 2. Fotografía Nº 3...En esta fotografía se observa cuando se cumple la condición de horario establecido el led de dosificando se prende. en esta pantalla es en donde se ingresan los horarios de dosificación del alimento. “DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Fotografía Nº 4.. el actuador permanece abierto el tiempo que el led de dosificando permanezca encendido. INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 74 .Aquí es cuando el alimento está siendo dosificado. .Una vez finalizado el tiempo el led dosificando. ANEXO II HOJAS DE DATOS INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 75 . se apaga por lo tanto la compuerta se cierra.“DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” Fotografía Nº 5. “DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 76 . “DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 77 . “DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 78 . “DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 79 . “DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 80 . “DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 81 . “DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 82 . “DISEÑO DE UN SISTEMA DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA CABALLOS DE ALTO RENDIMIENTO” INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Página | 83 .