Tecnológico de Estudios Superiores de Ecatepec

Grupo: 1251

2009

Viveros Hernández Ismael García Flores cesar

Proyecto (detector de humo)

Turno vespertino

Objetivo general

Rediseñar un detector de humo para prevención de incendios en casas

habitación de 8 por 16 metros en Granjas Valle de Guadalupe sección A en el

municipio de Ecatepec.

Objetivos específicos

Investigar las causas por las cuales se provocan los incendios en las casas.

Identificar las zonas más afectadas por incendios en Granjas Valle de

Guadalupe sección A

Planteamiento del problema

De acuerdo a una investigación, realizada en internet, sobre las principales causas de los incendios ocurridos en las viviendas en la Zona Metropolitana, se obtuvieron los siguientes datos representativos. • Fallas eléctricas. • Fallas de instalación de gas. • Combustión espontánea por exceso de basura y desorden. • Manejo inadecuado de líquidos inflamables. • Mantenimiento deficiente de tanques contenedores de gas. • Riesgos externos. No obstante, en la tabla se muestran los porcentajes de incendios en diferentes los diferentes estados de la República Mexicana.

Entidad federativa

Número de incendios

Superficie afectada (Hectáreas)

Índice de superficie afectada (Hectáreas)

Estados Unidos Mexicanos

5 893 141 660.00 24.00

Baja California 137 29 685.00 217.00

Oaxaca 181 16 032.00 89.00

Jalisco 436 14 963.00 34.00

Chiapas 444 12 894.00 29.00

Guerrero 212 12 621.00 60.00

Michoacán 798 11 629.00 15.00

Chihuahua 626 10 561.00 17.00

Sonora 42 4 468.00 106.00

Sinaloa 70 4 420.00 63.00

Durango 102 4 118.00 40.00

Otros 2 845 20 270.00 7.00

Tabla Porcentajes de incendio En este aspecto las condiciones que guarda la Ciudad de México son realmente distintas a cualquiera otra de las entidades, tanto cultural, social y económicamente hablando, en suma, es un reto a la capacidad creativa proponer sistemas que ayuden a disminuir estos índices. Hipótesis Se reducirá el número de incendios en las casas habitación con un sistema capaz de detectar el humo en una casa-habitación. Razones y justificaciones La mayoría de los incendios se pueden prevenir con este tipo de dispositivos (detector de humo), al mismo tiempo se innovara proyecto al analizar las necesidades la colonia (Granjas Valle de Guadalupe) Ventajas y desventajas Las ventajas son que investigando todas las necesidades que se tienen se pueda disminuir al menos un 25% de los incendios en casa-habitación. También el producto que se implementara se realizara con los mejores componentes. Se tienen distintos tipos de marcas como la Altronix, Bosch, BRK Electronics y System Sensor. Este dispositivo será más caro debido a que utilizaran componentes más caros y de mejor calidad

Fundamentos teóricos

Los resistores, son componentes electrónicos que tienen la propiedad de presentar oposición al paso de la corriente eléctrica. La unidad en la que mide esta característica es el Ohmio y se representa con la letra griega Omega (ð).

El en las figuras se muestran los diferentes tipos de resistores:

Las características más importantes de las resistencias, también llamadas resistores, son:

El valor nominal, es el valor en Ohms que posee. Este valor puede venir impreso o en código de colores.

La tolerancia es el error máximo con el que se fabrica la resistencia. Esta tolerancia puede ser de +-5% y +-10%, por lo general.

Por otro lado, la potencia máxima, es la mayor potencia que será capaz de disipar sin quemarse. Como se presenta en la figura

EL Circuito integrado LM555 se mostrara los números de sus configuraciones

2 - Disparo: Es en esta patilla, donde se establece el inicio del tiempo de retardo, si el 555 es configurado como monostable. Este proceso de disparo ocurre cuando este pin va por debajo del nivel de 1/3 del voltaje de alimentación. Este pulso debe ser de corta duración, pues si se mantiene bajo por mucho tiempo la salida se quedará en alto hasta que la entrada de disparo pase a alto otra vez.

3 - Salida: Aquí veremos el resultado de la operación del temporizador 555, ya

sea que esté conectado como monostable, astable u otro. Cuando la salida es

alta, el voltaje de salida es el voltaje de aplicación (Vcc) menos 1.7 Voltios.

Esta salida se puede obligar a estar en casi 0 voltios con la ayuda de la patilla #

4 - Reset: Si se pone a un nivel por debajo de 0.7 Voltios, pone la patilla de

salida # 3 a nivel bajo. Si por algún motivo esta patilla no se utiliza hay que

conectarla a Vcc para evitar que el 555 se resetee

5 - Control de voltaje: Cuando el temporizador 555 se utiliza en el modo de

controlador de voltaje, el voltaje en esta patilla puede variar casi desde Vcc (en

la práctica como Vcc-1 voltio) hasta casi 0 V (en la practica aprox. 2 Voltios).

Así es posible modificar los tiempos en que la patilla # 3 esta en alto o en bajo

independiente del diseño (establecido por las resistencias y condensadores

conectados externamente al 555).

El voltaje aplicado a la patilla # 5 puede variar entre un 45% y un 90 % de Vcc

en la configuración monostable.

Cuando se utiliza la configuración astable, el voltaje puede variar desde 1.7

voltios hasta Vcc. Modificando el voltaje en esta patilla en la configuración

astable causará la frecuencia original del astable sea modulada en frecuencia

(FM).

Si esta patilla no se utiliza, se recomienda ponerle un condensador de 0.01uF

para evitar las interferencias.

6 - Umbral: Es una entrada a un comparador interno que tiene el 555 y se

utiliza para poner la salida (Pin # 3) a nivel bajo bajo

7 - Descarga: Utilizado para descargar con efectividad el condensador externo

utilizado por el temporizador para su funcionamiento.

8 - V+: También llamado Vcc, es el pin donde se conecta el voltaje de

alimentación que va de 4.5 voltios hasta 16 voltios (máximo). Hay versiones

militares de este integrado que llegan hasta 18 Voltios

En la figura se muestra un LM555

El capacitor está compuesto de dos terminales cuyo propósito primario es

introducir capacitancia a un circuito eléctrico. La capacitancia se define como la

razón de carga almacenada a la diferencia de voltaje entre dos placas o

alambres conductores.

C=Q/V

Q = carga almacenada

V = diferencia de potencial entre bornes

Un capacitor es un elemento de dos terminales que consta de dos placas

conductoras separadas por un material no conductor. La carga eléctrica se

almacena en las placas, y el espacio entre las placas se llena con un material

dieléctrico. En su funcionamiento normal, las dos placas poseen el mismo valor

de carga pero de signos contrarios. El valor de la capacitancia es proporcional

al área superficial del material dieléctrico e inversamente proporcional a su

espesor. Para obtener mayor capacitancia se requiere de una estructura muy

delgada con un área grande.

En la figura se muestra el Símbolo del Capacitor

La foto resistencia es un componente electrónico cuya resistencia disminuye

con el aumento de intensidad de luz incidente. Puede también ser llamado

fotorresistor, fotoconductor, célula fotoeléctrica o resistor dependiente de la luz,

cuyas siglas (LDR) se originan de su nombre en inglés light-dependent resistor.

Un fotorresistor está hecho de un semiconductor de alta resistencia. Si la luz

que incide en el dispositivo es de alta frecuencia, los fotones son absorbidos

por la elasticidad del semiconductor dando a los electrones la suficiente

energía para saltar la banda de conducción. El electrón libre que resulta (y su

hueco asociado) conduce electricidad, de tal modo que disminuye la

resistencia.

Como se muestra en la figura

El detector de humo contiene los siguientes componentes:

- 4 resistencias de 10k

- 2 de 2k: las resistencias impiden el flujo de la corriente

- Un circuito integrado LM555: este integrado es un temporizador.

- Un relé de 12v: estos pueden ser normalmente abiertos o serrados.

- Un transistor 2N3904: este es un amplificador de señal.

- Una resistencia de precisión de 10k: estas tienen muchas diferentes

variaciones de resistencia, como su nombre lo dice son precisas.

- Un capacitor electrolítico de 220nF: este funciona como un filtro.

- Una foto resistencia de 10k: esta es sensible a la luz natural o artificial.

- Un buzzer de 12v

- Un led infrarrojo: funciona como un led normal solo que este no lo podemos

observar.

En la figura se muestra el diagrama electrónico

Si se ajusta el disparo en función de la luz que incide en la foto celda a través del control de ajuste de 10K se dejar el circuito sensible al mínimo cambio en la luz que incida en la LDR. Aprovechando esta situación se coloca el rayo de luz de un led de chorro a 90 grados de la superficie de la foto celda para que las ondas de humo refracten la luz y la vea la foto celda. Esto causará un voltaje diferente al ajustado en el pin 2, lo cual provocará la activación del circuito de control, en este caso el relé. Para mayor sensibilidad puedes cambiar el control de ajuste por otro de 50K.

En la figura se muestra pudiera quedar el circuito ya terminado.

Diseño preliminar A continuación se mostrará la descripción de cada una de las fases de nuestro diseño. Primeramente el conocimiento se necesita para reconocer el diagrama electrónico. En seguida de haber analizado el diagrama se deberá identificar los materiales. Por otro lado ya que contamos con los componentes. Se verificaran los componentes para ver si son los adecuados. Posteriormente al haber armado en el protoboart se deben hacer las pruebas respectivas. Enseguida si el circuito funciona está listo para el armado en la placa fenólica. Finalmente se realiza la última prueba para verificar si funciona correctamente el circuito

Diseño detallado En la figura se muestran los pasos a seguir para el armado del circuito

Inicio Conocimiento Análisis del diagrama

Materiales

Armado protoboart

Pruebas

Funciona NO

Armado en

placa fenólica Pruebas

Funciona

SI

NO

FIN

SI

Viabilidad

En este apartado se determinará la viabilidad del proyecto.

Primero se determinarán los costos directos:

# Descripción Piezas Precio ($)

Total ($)

1 Resistencia de 10 k 4 2.50 10

1 Resistencias de 2 k 2 2.00 4.00

1 Lm 555 1 5.50 5.50

1 buzzer12v 1 15 15

1 Transistor 2n3904 1 .50 .50

1 Resistencia de precisión de 10k 1 4.50 4.50

1 Capacitor eléctrico de 220nf 1 1.50 1.50

1 Foto resistencia de 10k 1 2.00 2.00

1 Led infrarrojo 2 4.00 8.00

1 Mano de obra 2 200 150

Total 201

Ahora se escribirán los costos indirectos:

# Descripción Piezas Precio ($) Total ($)

1 Hoja 16 .20 3.2

1/hora Internet 3 horas 5 15

1 Pinzas 1 15 15

1 Revista de ingeniería 2 20 40

Total 73.2

Considerando los costos directos e indirectos, se determinará el costo total de

la siguiente manera:

ct- costo total

cd- costos directos

ci- costo indirecto

cu- costo unitario

Fórmula CD+CD=CT

73.2+201= $ 263

Costo total: $ 274.2

Como solamente se construirá una pieza el costo total es el unitario. Por lo

tanto el precio de venta es calculado así:

pv- costo de venta

cu- costo unitario

PV= CU

1- % UTILIDAD

274 = $548

1-1.5%

El precio de venta será de $548, por lo tanto el detector de humo tiene

oportunidad de lanzarse al mercado, debido a que el precio es accesible

porque las marcas System Sensor y Bosch con características similares, se

ofertan a un precio mayor.

Desarrolló del circuito:

En la figura se muestra el diagrama esquemático en sch del detector de humo

En la figura se muestra el diagrama en pcb, es decir, las pistas del detector de

humo

PV =

Aquí se muestra el circuito en protoboard

CONCLUSION

Al ir desarrollando el “Detector de Humo” hubo algunos problemas, como el

armado en protoboard, pero finalmente el esfuerzo fue el que nos permitió

llevarlo a cabo, no como lo hubiéramos imaginado, pero el proyecto fue

concluido.

RECOMENDACIONES

Se recomienda realizar la implantación del sistema detector de humo, con el

objeto de rectificar posibles fallas e implementar mejoras.

Se recomienda mejorar el circuito para poder implementar nuevos

componentes y hacer más versátil el detector de humo.

BIBLIOGRAFÍA

Estas son las fuentes de investigación:

http://es.wikipedia.org/humo

http://es.wikipedia.org/wiki/detector_de_humo

http//listado.mercadolibre.com.mx/detector-de-humo_Orderld_PRICE*DESC

Electrónica, circuitos probados, tutoriales y cursos para proyectos y montajes

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