Ingeniería Mecatrónica · 2025
Diseño de secador de café controlado con tecnología IOT
Este proyecto presenta el diseño y desarrollo de un prototipo de sistema de monitoreo y secado de café basado en tecnología de comunicación IoT. Su principal objetivo es la recopilación y transmisión eficiente de datos de precipitación en tiempo real, con la capacidad de operar en diversas zonas, incluyendo áreas rurales y de difícil acceso. El sistema busca enfrentar los desafíos asociados al cambio climático, como el fenómeno del Niño, que impacta sectores estratégicos en Colombia, tales como la caficultura, la energía, la biodiversidad, los recursos hídricos, la agricultura y ganadería, el turismo y la seguridad alimentaria. Para ello, integra tecnologías de bajo costo y alta eficiencia, incluyendo sensores ambientales, paneles solares y módulos de comunicación inalámbrica, ofreciendo una solución accesible y escalable para optimizar el proceso de secado del café. Se llevarán a cabo pruebas en laboratorio y en campo para validar su eficacia bajo condiciones reales, con el propósito de proporcionar información precisa que permita un secado eficiente y autónomo del café.
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4 páginas con «café cambio climático»
- p. 12áreas rurales y de difícil acceso. El sistema busca enfrentar los desafíos asociados al cambio climático, como el fenómeno del Niño, que impacta sectores estratégicos en Colombia, tales como
- p. 13café es uno de los pilares fundamentales de la economía [2], la falta de métodos eficientes de secado representa una problemática significativa. Factores como el cambio climático han acentuado
- p. 14homogeneidad del proceso y aumentar el riesgo de defectos en el grano [6]. El cambio climático ha intensificado la variabilidad en las condiciones meteorológicas, con fenómenos como El Niño
- p. 26rurales. - Gestión de recursos hídricos. - Modelos predictivos para planificación agrícola. - Monitoreo de impactos del cambio climático. Materiales - Sensores mecánicos resistentes. - Sistemas de almacenamiento local de datos. - Sensores de temperatura, humedad
Contenido
- CAPITULO 1p. 13
- Definición de la propuestap. 13
- Definición del problemap. 13
- Planteamiento del problemap. 13
- Formulación del problemap. 14
- Sistematizaciónp. 14
- Preguntas generalesp. 14
- Preguntas específicasp. 14
- Delimitaciónp. 15
- Objetivosp. 15
- Objetivo generalp. 15
- Objetivo específicop. 15
- Justificación referenciasp. 16
- CAPITULO 2p. 17
- Sistemas de secado del cafép. 17
- Fundamentos de procesos de transformación del cafép. 17
- Tipos se secadores de cafép. 18
- Marquesinas y secadores parabólicosp. 19
- Elbas o casa de elbasp. 19
- Secadores mecánicosp. 20
- Transmisión remota del sistema de secado de cafép. 22
- Autonomía energéticap. 23
- Impacto y adaptabilidadp. 23
- Estructura física y protecciónp. 24
- Durabilidad y resistencia ante condiciones extremasp. 24
- Facilidad de instalación y funcionamientop. 25
- Rasgos y características de los sistemas de monitoreop. 25
- Ecuaciones del secado optimo del cafép. 26
- Método gravimétricop. 26
- Método de Fick (Modelo teórico) [24]p. 27
- Método de Page (Modelo simple)p. 27
- Coeficiente de transferencia de calor por convección entre el aire y el granop. 28
- Módulos de controlp. 29
- ESP32p. 29
- Arduino unop. 30
- Raspberry Pi Picop. 30
- STM32FL03 (Blue Pill)p. 31
- Comparativa de módulos de controlp. 32
- Sensoresp. 25
- DHT11p. 33
- DHT22 (AM2302)p. 34
- AM2320p. 35
- ML8511p. 36
- GUVA- S12SDp. 36
- Sensor de lluvia o gotas de aguap. 37
- Módulos de comunicaciónp. 38
- Módulo LoRa DX-LR01p. 38
- Módulo Wi-Fi ESP-01p. 39
- Módulo Bluetooth HC-05p. 40
- Módulo XBee Serie 3 (ZigBee)p. 41
- Módulo RF NRF24L01+p. 42
- Sistemas de solares de alimentaciónp. 43
- Controlador de carga HX-2-JH20-V1p. 43
- Controlador de Carga PWM LS1024Bp. 44
- Controlador EPEVER Tracer 1210ANp. 45
- Panel Solar Monocristalino 9V 3Wp. 46
- Panel solar policristalino 9V 5Wp. 47
- Panel solar flexible 9V 10Wp. 48
- Herramientas de Diseño CADp. 49
- SolidWorks (Diseño 3D Paramétrico)p. 49
- AutoCAD (3D)p. 50
- Blender (3D)p. 51
- Fusión 360 (3D)p. 52
- Proteus 8 Profesionalp. 53
- KiCadp. 54
- Autodesk Eaglep. 55
- Manufactura adictivap. 56
- FDM (Fused Deposition Modeling)p. 57
- SLA (Stereolithography)p. 57
- SLS (Selective Laser Sintering)p. 58
- Filamentos para Impresión 3D (FDM)p. 59
- Aplicaciones de la Manufactura Aditivap. 60
- CAPITULO 3p. 62
- de cafép. 62
- Antecedentesp. 62
- Secadora marquesina para el secado de cafép. 62
- Secadora de café tipo marquesina con energía fotovoltaicap. 63
- Descripción de la curvatura parabólica de los secadoresp. 64
- Descripción de la curvatura parabólica de los secadoresp. 64
- Diseño mecánicop. 65
- Diseño estructura metílicap. 67
- Diseño sistema de anclajep. 67
- Diseño completop. 68
- Selección del sistema de censadop. 68
- Componentes electrónicos usadosp. 68
- Esquema electrónicop. 71
- Montaje de pruebasp. 73
- Diseño del algoritmo de controlp. 80
- CAPITULO 4p. 84
- Resultadosp. 84
- Esquema definitivop. 84
- Simulación protoboardp. 85
- Implementación del código transmisión de datosp. 86
- Implementación del código recepción de datosp. 87
- Conclusionesp. 88
- Recomendacionesp. 89
- Bibliografíap. 90
- Anexosp. 98
- Figura 2. 1 Proceso de secado de café. [15]p. 18
- Figura 2. 2. Secado de café. [15]p. 18
- Figura 2. 3 Secador de café parabólico. [17]p. 19
- Figura 2. 4. Camas de secado Elba. [18]p. 20
- Figura 2. 5. Máquina de secado de café. [19]p. 20
- colector solar y sistema de extracción de humedad. [20]p. 21
- Figura 2. 7. Microcontroladores Industria 4.0. [21]p. 22
- Figura 2. 8. Esquema del monitoreo del voltaje e intensidad luminosa. [22]p. 23
- Figura 2. 9. ESP32-WROOM-32U. [26]p. 30
- Figura 2. 10. Arduino uno. [27]p. 30
- Figura 2. 11. Raspberry Pi. [28]p. 31
- Figura 2. 12. Blue Pill STM32 ARM Mini - STM32F103C8T6. [29]p. 32
- Figura 2. 13. Temperatura y humedad DHT11. [30]p. 34
- Figura 2. 14. DHT22 (AM2302). [31]p. 35
- Figura 2. 15. Sensor de temperatura y humedad AM2320. [32]p. 35
- Figura 2. 16. Sensor luz ultra violeta ML8511. [33]p. 36
- Figura 2. 17. Sensor luz ultra violeta Guva-s12sd. [33]p. 37
- Figura 2. 18. Sensor detector de lluvia. [34]p. 38
- Figura 2. 19. Módulo LoRa DX-LR01. [35]p. 39
- Figura 2. 20. Módulo WIFI Serial ESP01 ESP8266. [36]p. 40
- Figura 2. 21. Módulo Bluetooth HC-05. [37]p. 41
- Figura 2. 22. Módulo XBee Serie 3 (ZigBee). [38]p. 42
- Figura 2. 23. Transceptor inalámbrico NRF24L01 (2.4GHz). [39]p. 43
- Figura 2. 24. Controlador de Carga HX-2-JH20-V1. [40]p. 44
- Figura 2. 25. Controlador de Carga PWM LS1024B. [41]p. 45
- Figura 2. 26. Controlador de carga MPPT EPEVER Tracer 1210AN. [42]p. 46
- Figura 2. 27. Panel Solar Monocristalino. [43]p. 47
- Figura 2. 28. Panel Solar Poli cristalino 9V 5W. [43]p. 48
- Figura 2. 29. Panel Solar Flexible 9V 10W. [37]p. 49
- Figura 2. 30. Diseño 3D en SolidWorks. [44]p. 50
- Figura 2. 31. Herramienta AutoCAD 3D. [45]p. 51
- Figura 2. 32. Herramienta Blender (3D). [46]p. 52
- Figura 2. 33. Herramienta de diseño Fusion 360. [45]p. 53
- Figura 2. 34. Herramienta de diseño de circuitos proteus. [47]p. 54
- Figura 2. 35. Herramienta para edición de circuitos impresos. [48]p. 55
- Figura 2. 36. Circuito ordenado y en rutado con herramienta Eagle. [49]p. 56
- Figura 2. 37. Impresión FDM. [50]p. 57
- Figura 2. 38. SLA (Estereolitografía). [51]p. 58
- Figura 2. 39. Impresión SLS (Sinterizado Selectivo por Láser). [52]p. 59
- ácido poliláctico con grafeno; c) PLA; d) PVA; e) policarbonato. [53]p. 60
- Figura 3. 1. Secado tradicional de café en Elda. [56]p. 62
- Figura 3. 2. Secado café marquesina. [57]p. 63
- Figura 3. 3. Vista trimétrico diseño secadora. [58]p. 63
- Figura 3. 4. Secador Marquesina. [61]p. 64
- Figura 3. 5. Medidas secador de café (Autor)p. 65
- Figura 3. 6. Malla del modelo canónico. [63]p. 65
- Figura 3. 7. Estructura metálica. (Autor)p. 67
- Figura 3. 8. Diseño de ajuste entre la base y el arco. (Autor)p. 67
- Figura 3. 9. Diseño preliminar. (Autor)p. 68
- Figura 3. 10. Sensor de Humedad y Temperaturap. 69
- Figura 3. 11. Sensor GUVA-S12SDp. 69
- Figura 3. 12. Sensor de lluviap. 69
- Figura 3. 13. Controlador de carga HX-2S-JH20p. 70
- Figura 3. 14. Módulo LoRa Onep. 70
- Figura 3. 15. Diseño del circuito electrónico. (Autor)p. 71
- Figura 3. 16. Montaje DTH11.(Autor)p. 73
- Figura 3. 17. Monitoreo de la humedad. (Autor)p. 73
- Figura 3. 18. Funcionamiento sensor de lluvia.(Autor)p. 74
- Figura 3. 19. Monitoreo lluviap. 74
- Figura 3. 20. Código sensor de lluvia.(Autor)p. 75
- Figura 3. 21. Prototipo con sensor UV.( Autor)p. 75
- Figura 3. 22. Monitoreo de la radiación solar. (Autor)p. 76
- Figura 3. 23. Código de radiación UV. (Autor)p. 76
- Figura 3. 24. Prototipo con extractor de airep. 77
- Figura 3. 25. Código para iniciar el ventilador extractor. (Autor)p. 77
- Figura 3. 26. Prototipo con pantalla de visualización. (Autor)p. 78
- Figura 3. 27. Código de receptor pantalla. (Autor)p. 78
- Figura 3. 28. Montaje de los componentes electrónicos (Autor)p. 79
- Figura 3. 29. Código de visualización de datos en pantalla. (Autor)p. 79
- Figura 3. 30. Algoritmo de temperatura y humedad. (Autor)p. 80
- Figura 3. 32. Código transmisión. (Autor)p. 81
- Figura 3. 34. Código de función Isnan. (Autor)p. 81
- Figura 3. 35. Código de envío de las variables. (Autor)p. 82
- Figura 3. 36. Código pantalla Oled. (Autor)p. 82
- Figura 3. 37. Código de recepción de datos. (Autor)p. 83
- Figura 3. 38. Código de datos impresos en pantalla. (Autor)p. 83
- Inteligentesp. 26
- Tabla. 2. Comparación de módulos de controlp. 33