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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS

CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES

DISEÑO DE UN SISTEMA DE MONITOREO INALÁMBRICO DE PARÁMETROS

ELÉCTRICOS EN CARGAS RESIDENCIALES

PROYECTO DE TITULACIÓN

Previa a la obtención del Título de:

INGENIERO EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES

AUTOR (ES):

-MIGUEL LEONARDO BARERA GALLEGOS

-HENRY STEVEN PINARGOTE ARTEAGA

TUTOR:

ING. EDUARDO FLORES MORÁN MSc.

GUAYAQUIL – ECUADOR

2018

REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA

FICHA DE REGISTRO DE TESIS/TRABAJO DE GRADUACIÓN

TÍTULO Y SUBTÍTULO: DISEÑO DE UN SISTEMA DE MONITOREO INALÁMBRICO DE PARÁMETROS ELÉCTRICOS EN CARGAS RESIDENCIALES

AUTOR(ES) (apellidos/nombres):

BARRERA GALLEGOS MIGUEL LEONARDO PINARGOTE ARTEAGA HENRY STEVEN

REVISOR/TUTOR (apellidos/nombres):

ING. FLORES MORAN EDUARDO MSC. LIC. ZURITA ROBERTO MSC.

INSTITUCIÓN: UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

UNIDAD/FACULTAD: FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS

MAESTRÍA/ESPECIALIDAD:

INGENIERO EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES

GRADO OBTENIDO: INGENIERO EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES

FECHA DE PUBLICACIÓN:

No. DE PÁGINAS: 85

ÁREAS TEMÁTICAS: ELECTRÓNICA - PROGRAMACIÓN

PALABRAS CLAVES /KEYWORDS:

MONITOREO, PLANILLA ELÉCTRICA, BASE DE DATOS, ARDUINO, RASPBERRY

RESUMEN/ABSTRACT (150-250 palabras): El proyecto presenta el diseño e implementación de un prototipo de medidor de parámetros eléctricos

basado en Arduino, Raspberry Pi y que mediante una aplicación instalada en el celular Android los

usuarios podrán obtener información de los Kilovatios-Horas consumidos en tiempo real y el valor que

deben cancelar hasta el momento de la consulta, además podrá ver sus planillas de meses anteriores ya

que estarán almacenados en una base de datos MySQL. Esto ahorrará tiempo y dinero porque evitará

que los usuarios esperen a que lleguen sus planillas de pago, adicionalmente tendrán control sobre sus

consumos.

ADJUNTO PDF: SI X NO

CONTACTO CON AUTOR/ES:

Teléfono: 0988488273 0994557606

E-mail: [email protected] [email protected]

CONTACTO CON LA INSTITUCIÓN:

Nombre: Secretaría de la Carrera CINT

Teléfono: 042307729

E-mail: [email protected]

II

CARTA DE APROBACIÓN DEL TUTOR

En mi calidad de Tutor del trabajo de titulación, “DISEÑO DE SISTEMA DE

MONITOREO INALÁMBRICO DE PARÁMETROS ELÉCTRICOS EN CARGAS

RESIDENCIALES” elaborado por los Sres. Miguel Leonardo Barrera Gallegos y

Henry Steven Pinargote Arteaga, alumnos no titulados de la Carrera de Ingeniería en

Networking y Telecomunicaciones de la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de

la Universidad de Guayaquil, previo a la obtención del Título de Ingeniero en Networking

y Telecomunicaciones, me permito declarar que luego de haber orientado, estudiado y

revisado, la Apruebo en todas sus partes.

Atentamente

Ing. Eduardo Flores Morán MSc.

TUTOR

III

DEDICATORIA

Esta tesis se la dedico a mi Dios quien

siempre ha guiado mi camino.

A mis padres que los llevo en mis

recuerdos, su amor y comprensión infinitos.

A mis hermanos cuyos consejos están

presentes en todo momento

A mi querida Esposa y mis dos amiguitos

Alan y Alexandra que día a día le dan

sentido a mi vida.

A todos, muchas gracias.

Leonardo Barrera

IV

TRIBUNAL PROYECTO DE TITULACIÓN

Ing. Eduardo Santos Baquerizo, MSc. DECANO DE LA FACULTAD

CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS

Ing. Eduardo Flores Morán MSc. PROFESOR DIRECTOR DEL PROYECTO

DE TITULACIÓN

Ing. Harry Luna Aveiga, MSc DIRECTOR DE LA CARRERA DE

INGENIERIA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES

Lic. Roberto Zurita MSc. PROFESOR TUTOR REVISOR

DEL PROYECTO DE TITULACIÓN

Ab. Juan Chávez Atocha, Esp. SECRETARIO TITULAR

V

DECLARACIÓN EXPRESA

“La responsabilidad del contenido de este Proyecto de Titulación, me corresponden exclusivamente; y el patrimonio intelectual de la misma a la UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL”

LEONARDO BARRERA GALLEGOS

C.I. 0915329072

HENRY PINARGOTE ARTEAGA

C.I. 0950332213

VI



DISEÑO DE SISTEMA DE MONITOREO INALÁMBRICO DE PARÁMETROS


Proyecto de Titulación que se presenta como requisito para optar por el título de:

INGENIERO EN NETWORKING

Autores:

BARRERA GALLEGOS LEONARDO C.I.:0915329072

PINARGOTE ARTEAGA HENRY C.I.: 0950332213

Tutor:

ING. FLORES MORÁN EDUARDO MSc.

Guayaquil, febrero del 2018

VII

CERTIFICADO DE ACEPTACIÓN DEL TUTOR

En mi calidad de Tutor del proyecto de titulación, nombrado por el Consejo Directivo de

la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de Guayaquil.

CERTIFICO:

Que he analizado el Proyecto de Titulación presentado por los estudiantes BARRERA

GALLEGOS MIGUEL LEONARDO Y PINARGOTE ARTEAGA HENRY STEVEN, como

requisito previo para optar por el título de Ingeniero en Networking cuyo tema es:



Considero aprobado el trabajo en su totalidad.

Presentado por:

MIGUEL LEONARDO BARRERA GALLEGOS C.I.: 0915329072

PINARGTE ARTEAGA HENRY STEVEN C.I.: 0950332213

Tutor:

ING. EDUARDO FLORES MORÁN MSc.

Guayaquil, enero del 2018

VIII



Autorización para Publicación de Proyecto de Titulación en Formato Digital

1. Identificación del Proyecto de Titulación

2. Autorización de publicación de versión electrónica del proyecto de

titulación

A través de este medio autorizo a la Biblioteca de la Universidad de Guayaquil y a la

Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas a publicar la versión electrónica de este

Proyecto de titulación.

Nombre Alumno: Pinargote Arteaga Henry Steven

Dirección: Flor de Bastión Bloque 9 Mz. 2334

Teléfono: 0988488273 E-mail: [email protected]

Nombre Alumno: Miguel Leonardo Barrera Gallegos

Dirección: Maracaibo entre la 33 y 34

Teléfono: 2878680 E-mail: [email protected]

Facultad: Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas

Carrera: Ingeniería en Networking

Título al que opta: Ingeniería en Networking

Profesor guía: Ing. Eduardo Flores Morán MSc.

Título del Proyecto de titulación: Diseño de sistema de monitoreo inalámbrico de

parámetros eléctricos en cargas residenciales

Tema del Proyecto de Titulación: Monitoreo, medidor eléctrico, Arduino, Raspberry,

Base de datos

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

IX

Publicación electrónica:

Inmediata Después de 1 año X

Firma Alumnos:

3. Forma de envío:

El texto del proyecto de titulación debe ser enviado en formato Word, como archivo .Doc. O .RTF y .Pf para PC. Las imágenes que la acompañen pueden ser: .gif, .jpg o .TIFF.

DVDROM X CDROM

X

ÍNDICE

CARTA DE APROBACIÓN DEL TUTOR ...................................................................... II

DEDICATORIA ............................................................................................................ III

TRIBUNAL PROYECTO DE TITULACIÓN .................................................................. IV

DECLARACIÓN EXPRESA .......................................................................................... V

CERTIFICADO DE ACEPTACIÓN DEL TUTOR ......................................................... VII

ÍNDICE ......................................................................................................................... X

ABREVIATURAS ........................................................................................................ XII

SIMBOLOGÍA ............................................................................................................ XIII

ÍNDICE DE CUADROS ............................................................................................. XIV

ÍNDICE DE GRÁFICOS ............................................................................................. XV

INTRODUCCIÓN .......................................................................................................... 1

CAPÍTULO I .................................................................................................................. 3

EL PROBLEMA ......................................................................................................... 3

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .................................................................... 3

UBICACIÓN DEL PROBLEMA EN UN CONTEXTO .......................................... 3

SITUACIÓN, CONFLICTO, NUDOS CRÍTICOS ................................................. 4

CAUSAS Y CONSECUENCIAS DEL PROBLEMA ............................................. 5

DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA ..................................................................... 6

FORMULACIÓN DEL PROBLEMA .................................................................... 6

EVALUACIÓN DEL PROBLEMA........................................................................ 6

ALCANCES DEL PROBLEMA ........................................................................... 7

OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN ................................................................... 8

OBJETIVO GENERAL ....................................................................................... 8

OBJETIVOS ESPECÍFICOS .............................................................................. 8

JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACIÓN ............................... 9

CAPÍTULO II ............................................................................................................... 10

MARCO TEÓRICO .................................................................................................. 10

ANTECEDENTES DE ESTUDIO ......................................................................... 10

FUNDAMENTACIONES ...................................................................................... 12

FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA ....................................................................... 12

FUNDAMENTACIÓN SOCIAL ......................................................................... 25

XI

FUNDAMENTACIÓN LEGAL ........................................................................... 26

IDEA A DEFENDER ......................................................................................... 36

DEFINICIONES CONCEPTUALES ..................................................................... 37

CAPÍTULO III .............................................................................................................. 40

METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN .............................................................. 40

DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN ....................................................................... 40

Modalidad de la Investigación .......................................................................... 40

Tipo de Investigación ....................................................................................... 40

POBLACIÓN Y MUESTRA .................................................................................. 41

Población ......................................................................................................... 41

Muestra ............................................................................................................ 42

INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS ............................................ 42

Recolección de la Información ......................................................................... 43

Procesamiento y Análisis ................................................................................. 53

Validación de la Idea a Defender...................................................................... 55

CAPÍTULO IV ............................................................................................................. 56

PROPUESTA TECNOLÓGICA ............................................................................... 56

INICIO .............................................................................................................. 56

PLANEACIÓN .................................................................................................. 57

EJECUCIÓN .................................................................................................... 59

SUPERVISIÓN Y CONTROL ........................................................................... 72

CIERRE ........................................................................................................... 73

ANÁLISIS DE FACTIBILIDAD .............................................................................. 74

FACTIBILIDAD OPERACIONAL ...................................................................... 74

FACTIBILIDAD TÉCNICA ................................................................................ 74

FACTIBILIDAD LEGAL .................................................................................... 76

FACTIBILIDAD ECONÓMICA .......................................................................... 77

ETAPAS DE LA METODOLOGÍA DEL PROYECTO ........................................... 78

ENTREGABLES DEL PROYECTO ...................................................................... 78

CRITERIOS DE VALIDACIÓN DE LA PROPUESTA ........................................... 78

CRITERIOS DE ACEPTACIÓN DEL PRODUCTO O SERVICIO ......................... 80

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ....................................................... 81

CONCLUSIONES ............................................................................................ 81

RECOMENDACIONES .................................................................................... 82

BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................... 83

XII

ABREVIATURAS

AC Corriente Alterna

UG Universidad de Guayaquil

DC Corriente Directa

FTP Archivos de Transferencia

IEEE. Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos

HTML Lenguaje de Marca de salida de Hyper Texto

Http Protocolo de transferencia de Hyper Texto

Ing. Ingeniero

CC.MM.FF Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas

IP Protocolo de Internet

kWh Kilovatio hora

MSc. Máster

URL Localizador de Fuente Uniforme

LAN Red de área local

BD Base de Datos

XIII

SIMBOLOGÍA

S Desviación estándar

e Error

n Tamaño de la muestra

e Exponencial

V Voltaje

P Potencia

t tiempo

h Hora

W Watts

kWh Kilovatio Hora

M Tamaño de la población (universo)

kW Kilovatio

XIV

ÍNDICE DE CUADROS

CUADRO N. 1............................................................................................................... 5

CAUSAS Y CONSECUENCIAS DEL PROBLEMA ....................................................... 5

CUADRO N. 2............................................................................................................. 41

CUADRO DISTRIBUTIVO DE LA POBLACIÓN .......................................................... 41

CUADRO N. 3: ............................................................................................................ 42

CUADRO DISTRIBUTIVO DE LA MUESTRA ............................................................. 42

CUADRO N. 4............................................................................................................. 43

RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 1 ........................................................... 43

CUADRO N. 5............................................................................................................. 44


CUADRO N. 6............................................................................................................. 45


CUADRO N. 7............................................................................................................. 46


CUADRO N. 8............................................................................................................. 47


CUADRO N. 9............................................................................................................. 48


CUADRO N. 10 ........................................................................................................... 49


CUADRO N. 11 ........................................................................................................... 50


CUADRO N. 12 ........................................................................................................... 51


CUADRO N. 13 ........................................................................................................... 52

RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 10 ......................................................... 52

CUADRO N. 14 ........................................................................................................... 77

COSTO DE LOS COMPONENTES DEL PROTOTIPO ............................................... 77

CUADRO N. 15 ........................................................................................................... 79

VALIDACIÓN DE LA PROPUESTA ............................................................................ 79

CUADRO N. 16 ........................................................................................................... 80

CRITERIOS DE ACEPTACIÓN DEL SISTEMA .......................................................... 80

XV

ÍNDICE DE GRÁFICOS

FIGURA N. 1 ................................................................................................................ 4

CONDOMINIO “LA UNIVERSAL” ................................................................................. 4

FIGURA N. 2 .............................................................................................................. 13

TRANSFORMACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA EN LUMÍNICA ............................... 13

FIGURA N. 3 .............................................................................................................. 16

MEDIDOR ELECTROMECÁNICO .............................................................................. 16

FIGURA N. 4 .............................................................................................................. 16

MEDIDOR ELÉCTRICO DIGITAL ............................................................................... 16

FIGURA N. 5 .............................................................................................................. 18

TARIFA DE CONSUMO ELÉCTRICO – BAJA TENSIÓN ........................................... 18

FIGURA N. 6 .............................................................................................................. 20

PLACAS ELECTRÓNICAS ARDUINO ........................................................................ 20

FIGURA N. 7 .............................................................................................................. 22

CARACTERÍSTICAS DE SENSORES SCT-013 ......................................................... 22

FIGURA N. 8 .............................................................................................................. 22

TABLA DEL COMPORTAMIENTO DEL SENSOR SCT-013 ...................................... 22

FIGURA N. 9 .............................................................................................................. 23

LIBRERÍAS ARDUINO ................................................................................................ 23

FIGURA N. 10............................................................................................................. 24

RASPBERRY PI 2 ...................................................................................................... 24

FIGURA N. 11............................................................................................................. 39

MAGNITUD ANALÓGICA EN FUNCIÓN DEL TIEMPO .............................................. 39

FIGURA N. 12............................................................................................................. 43


FIGURA N. 13............................................................................................................. 44


FIGURA N. 14............................................................................................................. 45


FIGURA N. 15............................................................................................................. 46


FIGURA N. 16............................................................................................................. 47


FIGURA N. 17............................................................................................................. 48


https://d.docs.live.net/cac58e56410d1db4/Documentos/TESIS.docx#_Toc505861219

https://d.docs.live.net/cac58e56410d1db4/Documentos/TESIS.docx#_Toc505861220

XVI

FIGURA N. 18............................................................................................................. 49


FIGURA N. 19............................................................................................................. 50


FIGURA N. 20............................................................................................................. 51


FIGURA N. 21............................................................................................................. 52

RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 10 ......................................................... 52

FIGURA N. 22............................................................................................................. 58

DISEÑO DEL SISTEMA DE MONITOREO INALÁMBRICO........................................ 58

FIGURA N. 23............................................................................................................. 59

SENSOR DE CORRIENTE SCT-013-30 ..................................................................... 59

FIGURA N. 24............................................................................................................. 60

DIAGRAMA DEL TRANSFORMADOR DE CORRIENTE SCT-013-30 ....................... 60

FIGURA N. 25............................................................................................................. 62

ARDUINO MEGA CON ETHERNET SHIELD ............................................................. 62

FIGURA N. 26............................................................................................................. 62

ENTORNO DE DESARROLLO ARDUINO ................................................................. 62

FIGURA N. 27............................................................................................................. 63

PORCIÓN DEL CÓDIGO DE ARDUINO ..................................................................... 63

FIGURA N. 28............................................................................................................. 65

INTERFAZ DE APP INVENTOR: CÓDIGO FUENTE .................................................. 65

FIGURA N. 29............................................................................................................. 66

APP INVENTOR: BÚSQUEDA ................................................................................... 66

FIGURA N. 30............................................................................................................. 66

APP INVENTOR: INTERFAZ PRINCIPAL .................................................................. 66

FIGURA N. 31............................................................................................................. 67

APP INVENTOR: DISEÑO DE LA INTERFAZ DE USUARIO ..................................... 67

FIGURA N. 32............................................................................................................. 68

APP INVENTOR: DISEÑO DE SEGUNTA PANTALLA ............................................... 68

FIGURA N. 33............................................................................................................. 68

APP INVENTOR: BOTONES DE RECOLECCION DE DATOS .................................. 68

FIGURA N. 34............................................................................................................. 69

APP INVENTOR: DISEÑO DE LOS BOTONES DEL HISTORIAL .............................. 69

FIGURA N. 35............................................................................................................. 69

APP INVENTOR: CUADROS DE TEXTO ................................................................... 69

FIGURA N. 36............................................................................................................. 70

XVII

APP INVENTOR: DISEÑO LÓGICO DE CONEXIÖN INALÄMBRICA ........................ 70

FIGURA N. 37............................................................................................................. 70

APP INVENTOR: DISEÑO LÖGICO DE LOS BOTONES DE CONSULTA ................. 70

FIGURA N. 38............................................................................................................. 71

APP INVETOR: RELOJ .............................................................................................. 71

FIGURA N. 39............................................................................................................. 71

APP INVENTOR: DISEÑO LÓGICO DE LOS MESES DEL AÑO ............................... 71

FIGURA N. 40............................................................................................................. 72

VIDEO SOBRE EL FUNCIONAMIENTO Y CONTROL DEL PROTOTIPO ................. 72

FIGURA N. 41............................................................................................................. 73

PROTOTIPO TERMINADO ........................................................................................ 73

XVIII





Autores:

BARRERA GALLEGOS MIGUEL LEONARDO

PINARGOTE ARTEAGA HENRY STEVEN

Tutor:

ING. FLORES MORÁN EDUARDO MSc.

Resumen

Este proyecto de titulación presenta el diseño e implementación de un prototipo de

medidor de parámetros eléctricos basado en Arduino, Raspberry Pi y una aplicación

instalada en el celular Android, en la que los usuarios podrán obtener información de los

Kilovatios-Horas consumidos en tiempo real y el valor que deben cancelar hasta el

momento de la consulta, además podrá ver sus planillas de meses anteriores ya que

estarán almacenados en una base de datos MySQL. El monitoreo del consumo eléctrico

pretende concientizar a los usuarios sobre el gasto de este recurso y podrán tomar

medidas para ahorrarlo.

Palabras clave: Monitoreo, Planilla Eléctrica, Base de Datos, Arduino, Raspberry.

XIX



DESIGN OF WIRELESS MONITORING SYSTEM FOR ELECTRICAL PARAMETERS

IN RESIDENTIAL LOADS

Authors:

BARRERA GALLEGOS MIGUEL LEONARDO

PINARGOTE ARTEAGA HENRY STEVEN

Advisor:

ING. FLORES MORAN EDUARDO MSc.

Abstract

The project presents the design and implementation of a prototype of electrical

parameters meter based on Arduino, Raspberry Pi and that by means of an application

installed in the Android cell phone, users will be able to obtain information about the

Kilowatt-Hours consumed in real time and the value they should have to pay until the

time of the consultation, you can also see their forms from previous months as they will

be stored in a MySQL database. The monitoring of electricity consumption aims to make

users aware of the cost of this resource and can take measures to save it.

Keywords: Monitoreo, Planilla Eléctrica, Base de Datos, Arduino, Raspberry

1

INTRODUCCIÓN

Desde el 2012 los países que integran la Unión Europea han decido sustituir

paulatinamente los medidores mecánicos por medidores eléctricos inteligentes,

con el objetivo de mejorar la eficiencia energética, medición y control. Esto con el

fin de ahorrar en personal que se dedica a visitar los hogares a tomar mediciones

y mantener la información actualizada de sus abonados. La ventaja para los

usuarios es que las lecturas ya no son estimadas y son más exactas.

Actualmente en el Ecuador se utilizan medidores mecánicos para cuantificar los

kilovatios-hora utilizados por los usuarios del servicio. La recolección de la

información de consumos es realizada por trabajadores de la Corporación

Nacional de Telecomunicaciones (CNEL), los cuales toman las lecturas y las

llevan a la central para que sean ingresadas en una base de datos y de esta

manera generar las planillas de consumo eléctrico.

Normalmente el abonado del servicio eléctrico no es consciente de sus consumos

ya que no revisa frecuentemente las lecturas en el medidor o no sabe

interpretarlas, debido a esto surgió la idea de diseñar un sistema

hardware/software que permita monitorear y registrar los valores de kilovatios-

hora consumidos, almacenarlos en una base de datos y que los usuarios puedan

acceder a esta información desde su smartphone con sistema operativo Android

en tiempo real, visualizar el valor correspondiente de pago y el consumo de los

meses anteriores.

De esta manera se aprovecha una herramienta que puede estar en todo bolsillo:

el smartphone. Actualmente el celular no es un privilegio, es una necesidad y que

2

mejor que sacarle provecho usando una app que permite llevar el control de los

kWh que se consumen día a día. Adicionalmente la aplicación notificará si se está

consumiendo energía más de lo normal al comparar el valor actual con el de los

meses anteriores.

Este proyecto busca no sólo que el usuario pueda monitorear su consumo en kWh,

también busca concienciar sobre su gasto energético ya que el éste siempre

estará pendiente de cuanto kWh consume en todo momento y así poder elegir que

recortes hacer.

3

CAPÍTULO I

EL PROBLEMA

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

UBICACIÓN DEL PROBLEMA EN UN CONTEXTO

La Corporación Eléctrica Nacional (CNEL) es la institución encargada de

suministrar energía eléctrica en la ciudad de Guayaquil, para determinar esto, el

proveedor de energía utiliza medidores electromecánicos, los cuales mediante un

contador muestran al operador la lectura del consumo de energía acumulados.

El proceso para que se genere una factura es el siguiente:

Un encargado del CNEL se acerca a los domicilios para tomar la

información dada por el medidor y la envía a la empresa proveedora del

servicio.

La información es almacenada en la base de datos de la empresa

eléctrica para posteriormente generar los cálculos para su planilla. Si no

se pudieran tomar las lecturas anteriormente mencionadas, el sistema

realiza un promedio de sus anteriores consumos para determinar el

nuevo valor.

La factura es enviada al domicilio, para su respectivo pago.

Como se puede observar el proceso es lento, tedioso y en ocasiones los usuarios

no están conformes con los valores que les toca pagar en sus planillas de

consumo eléctrico.

4

Se ha seleccionado un condominio “La Universal” ubicado en Maldonado 307 E/

Chile y Chimborazo en la ciudad de Guayaquil para probar un prototipo de

Hardware/software que se ha diseñado como propuesta para monitorear el

consumo KWh en tiempo real. De esta manera, los abonados podrán tener el

control de su consumo eléctrico diario/semanal/mensual y tomar medidas si fuese

necesario.

FIGURA N. 1 CONDOMINIO “LA UNIVERSAL”

Fuente: Datos de la Investigación Elaboración: Henry Pinargote - Leonardo Barrera

SITUACIÓN, CONFLICTO, NUDOS CRÍTICOS

Actualmente, no todos los habitantes en los hogares están acostumbrados a

controlar su consumo energético ya que la información que ofrecen los medidores

convencionales para determinar el gasto de electricidad les resulta ambiguo o

difícil de interpretar

5

Los medidores eléctricos muestran al abonado los KWh que se van consumiendo

con el pasar de los días, es decir, este sistema no le permita visualizar de manera

fácil el consumo energético expresado en dólares, la ubicación tampoco es la

mejor ya que por ordenanza municipal los contadores debe estar ubicados fuera

de la vivienda a la vista del encargado de recoger las lecturas, en otras palabras,

es necesario de una herramienta didáctica y al alcance de todos como el

smartphone para que los usuarios puedan estar al tanto de lo que consumen y

exista el hábito de ahorro energético.

CAUSAS Y CONSECUENCIAS DEL PROBLEMA

CUADRO N. 1 CAUSAS Y CONSECUENCIAS DEL PROBLEMA

Causas Consecuencias

Los usuarios no saben interpretar las

lecturas del medidor.

El abonado podría ser víctima de

pagos excesivos por lecturas

erróneas.

Abonados no cuentan con una

alternativa que les permita comparar el

coste de su consumo eléctrico.

No están seguros si lo que pagan por

la planilla eléctrica es correcta.

No hay un control en tiempo real del

consumo eléctrico expresado en

dólares.

Abonados malgastan la energía y no

crean el hábito del ahorro.

La toma de lecturas es fuera de la

vivienda, el medidor no está en un

lugar accesible a todos.

Genera desinterés por llevar un

control.

Fuente: Henry Pinargote, Leonardo Barrera Elaboración: Henry Pinargote, Leonardo Barrera

6

DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA

Campo: Desarrollo local y emprendimiento socio económico sostenible y

sustentable.

Área: Calidad y gestión de proyectos técnicos; SDN (software defined netwok).

Aspecto: Emprendimiento e innovación, producción, competitividad y desarrollo

empresarial

Tema: Diseño de sistema de monitoreo inalámbrico de parámetros eléctricos en

cargas residenciales.

FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

¿En qué medida la implementación de un prototipo para medición inalámbrica de

parámetros de consumo eléctrico, vinculado a una aplicación para smartphone

permitirá al usuario monitorear su consumo eléctrico?

EVALUACIÓN DEL PROBLEMA

Delimitado: Es un aspecto tecnológico.

Concreto: El proyecto está enfocado en la mejora de los medidores y la

información que éstos le pueden dar al usuario.

Relevante: Cada vez es más común que las personas quieran hacer uso de los

smartphones para cubrir con sus necesidades diarias.

Original: Los hogares contarán con un sistema que podrá ser monitoreado con

los dispositivos móviles, contribuyendo al ahorro de recursos.

Contextual: Ya que se vive en una era tecnológica y las herramientas deberían

adaptarse a ésta.

Factible: Este proyecto es económico en implementar (hardware), además se

hace uso de software de código abierto.

7

ALCANCES DEL PROBLEMA

Este sistema de monitoreo captará y almacenará mensualmente el

consumo eléctrico, haciendo uso del sensor de corriente SCT013 para

Arduino, el cual recibe muestras de las cargas eléctricas.

Está diseñado para ser usado en un solo medidor para cada abonado.

Se usará un Arduino mega 2560 para la comunicación con el smartphone

y una placa Raspberry Pi para almacenamiento de datos.

El prototipo estará compuesto por 3 secciones con una función específica

o Sección 1: Se encontrará la fuente de energía que alimentará a

todo el sistema.

o Sección 2: Estará el módulo Raspberry PI, encargado de ejecutar

la base de datos.

o Sección 3: Arduino mega recibirá los datos captados por el sensor,

los enviará al display constantemente y al celular mediante

bluetooth cuando éste lo solicite.

La placa Arduino Mega estará programada en lenguaje Arduino, basado

en C++ para el envío de información hacia el smartphone, manejo de datos

de los sensores y conexión a la base de datos.

La base de datos será diseñada e implementada en MySQL, contará con

una tabla para almacenar el total del consumo de cada mes que serán

captados por el sensor.

El diseño de la aplicación móvil será para smartphones con sistema

operativo Android 4 o superiores, la pantalla principal permitirá conectarse

con el módulo bluetooth del Arduino, luego mostrará 3 botones:

o Botón “consultar”: mostrará el consumo actual del mes y el valor a

pagar hasta ese momento.

o Botón “Historial”: desplegará 12 botones adicionales acordes a

cada mes, al pulsar uno de ellos la aplicación se conectará a la

base de datos para mostrar el consumo de dicho mes.

8

El celular recibirá avisos de Arduino siempre y cuando se realice una

vinculación manual con bluetooth.

Arduino y Raspberry PI estarán comunicados vía Ethernet con cable UTP

categoría 6.

La comunicación bluetooth entre el celular y el prototipo estará entre un

rango de 0 a 15 metros.

Las pruebas de funcionamiento del Hardware y Software del prototipo se

llevarán a cabo en un ambiente controlado.

OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN

OBJETIVO GENERAL

Desarrollar un prototipo de sistema (Hardware/Software) para que el usuario

realice monitoreos de consumo eléctrico (kWh, Pagos) a través del smartphone.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Configurar el sensor STC-013-030 en el IDE de Arduino para capturar las

muestras de corriente acorde a las cargas que se consuman.

Programar la placa Arduino para establecer la comunicación del módulo

bluetooth con la aplicación móvil.

Levantar el servicio LAMP en la placa Raspberry Pi que permitirá guardar

la información recibida por Arduino para posteriormente consultar los

kilovatios almacenados cuando sea necesario.

9

Diseñar una aplicación para celulares Android que permita al usuario

monitorear su consumo de energía para saber su consumo eléctrico real

y registros históricos.

Realizar pruebas de funcionamiento del prototipo para determinar el

correcto funcionamiento de éste.

JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACIÓN

Cada vez es más amplio el uso que se le puede dar al smartphone en cuanto a

utilidades como recolección de información y comunicación se refiere y es que la

mayor parte de los ciudadanos cuentan con un teléfono inteligente que le facilita

diversos aspectos básicos en su día a día.

Este proyecto ayudará a los usuarios a monitorear el consumo de los aparatos

eléctricos en su domicilio y cuánto debe pagar en tiempo real con la ayuda de una

aplicación instalada en un teléfono con sistema operativo Android, ya que ésta

recibirá parámetros (consumo kWh y valor a pagar) de un transmisor construido

con Arduino y ubicado a continuación del disyuntor principal de la casa, también

mostrará registros de meses anteriores, brindando así una alternativa para

comparar valores con la planilla que recibe cada mes y controlar el gasto eléctrico

en el hogar creando en el abonado un hábito de ahorro energético y por tanto,

económico.

10

CAPÍTULO II

MARCO TEÓRICO

ANTECEDENTES DE ESTUDIO

En Venezuela, febrero del 2013, los estudiantes Marlyn Zapata y Guillermo

Hernández, realizaron una tesis que consistía en instalar en el

microcontrolador PICAXE programado en lenguaje “BASIC” un módulo

bluetooth RN-42, que se comunicará con una aplicación en el celular

desarrollada con el software “Processing”. (Zapata H & Hernández G, 2013)

En la Universidad Politécnica Salesiana en Cuenca los estudiantes Diego

Samaniego y Diego Velesaca basaron su tesis en la construcción de un

medidor de electricidad haciendo uso de una placa Raspberry Pi que envía el

consumo mensual al celular del usuario mediante SMS tomando en cuenta las

tarifas y subsidios vigentes en Ecuador. (Samaniego Idrovo, Orellana, &

Fernando, 2016)

En el año 2015 Milton Ruíz, estudiante de ingeniería eléctrica perteneciente a

la Universidad Politécnica Salesiana en Quito realizó un trabajo de tesis, donde

detalla la influencia que tienen en el mundo los medidores eléctricos

inteligentes en comparación a los tradicionales, estudia la manera más

eficiente de comunicación entre el usuario y el medidor (concluyendo que el

medio más eficiente es el teléfono celular) y destaca la importancia de

implementar esta tecnología en Ecuador. (Ruiz & García, 2015)

11

En Colombia, Victoria Pérez realizó un trabajo de grado, donde establecía un

estudio preliminar de la viabilidad de la implementación de medidores

inteligentes en Cali, en éste detallaba los beneficios que representa el uso de

estos medidores, el control que le atribuyen al usuario sobre su consumo

eléctrico y los cambios que se deben realizar para la implementación en las

urbanizaciones. (Pérez Vélez, 2014)

En Ecuador, Esteban Ortega, Diego Arias, Víctor Orejuela y Juan Inga

realizaron un artículo científico donde destacan el uso de la telefonía móvil

como un medio no tan costoso pero efectivo para la medición de electricidad

inteligente en tiempo real, a través del uso de los protocolos ya existentes en

la redes de telecomunicación inalámbricas, además de concluir que el manejo

de la medición eléctrica inteligente representa un propuesta adecuada para el

programa REDIE, establecido por el gobierno para la mejora del sector

eléctrico del país. (Ortega, Cazco, Luna, & Ortega, 2013)

12

FUNDAMENTACIONES

FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA

ENERGÍA ELÉCTRICA

La energía eléctrica es un fenómeno físico provocado por la diferencia de potencial

que existen entre dos puntos, esto provoca el movimiento de electrones en el

interior de los conductores. (Samaniego Idrovo et al., 2016)

La energía eléctrica tiene la capacidad de transformarse en otros tipos de energía

según el medio por el que viaje a través del proceso de transformación como:

Energía lumínica: En caso de transformarse a través de una bombilla

eléctrica.

Energía térmica: Si se transforma a través de alguna herramienta que

modifique la temperatura.

Energía mecánica: En caso de transformarse a través de una herramienta

o artefacto como los motores que producen movimientos a través de la

transformación de esta energía.

Energía sonora: Sucede en caso de transformarse a través de artefactos

que produzcan sonido como los amplificadores o potencias

13

FIGURA N. 2 TRANSFORMACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA EN LUMÍNICA

Fuente: Página: Energía Estratégica Elaborado por: Gastón Fenés

La energía eléctrica generalmente es resultado de una conversión de otra energía

primaria, usualmente provenientes de los recursos naturales con los que cuenta

una nación. Son varios los recursos que pueden ser aprovechados para su

transformación y posterior conversión a energía eléctrica. Estos procesos son

realizados comúnmente en centrales, que cuentan con maquinaria necesaria para

la respectiva transformación, y una vez realizada proceder a la transferencia hacia

los usuarios a través de las líneas de transporte.

Energías comúnmente usadas para ser transformadas en energía eléctrica:

Energía Hidráulica: Transformada en las centrales hidroeléctricas, usan

represas de agua o ríos corrientosos para mover las turbinas que

generarán la energía eléctrica.

Energía Eólica: Producida a través de las fuerzas del viento.

Energía Nuclear: Obtenida mediante fusión o fisión del uranio que es

14

usado como combustible.

Energía Solar: Esta energía es transformada en eléctrica mediante el uso

de paneles solares (efecto fotovoltaico).

Energía Térmica: Las centrales térmicas son las encargadas de

transformar la energía química en calor (vapor), esta será la encargada de

mover las turbinas del generados eléctrico. (Samaniego Idrovo et al., 2016)

La energía eléctrica es medida en kWh, en donde:

Kilo = 1000 = k

Watt = vatio (unidad de potencia) = watts = W

Hora = unidad de tiempo = h

Equivalencias:

1 kWh = 1000W en 1 hora

1kW = 1000W = 10 lámparas 100W usadas al mismo tiempo

1kWh = usar 10 lámparas 100W continuas durante 1 hora

SISTEMA ELÉCTRICO

Se denomina sistema eléctrico al conjunto de elementos cuyo fin es proporcionar

energía eléctrica a los abonados, es decir, desde que se genera hasta que es

consumida. Lo componen los siguientes elementos:

Centrales generadoras (hidráulica, nuclear, eólica, etc.)

Estaciones elevadas de tensión, estos generalmente están distante de la

ciudad varios cientos de kilómetros.

15

Líneas de transporte, las cuales llevan la energía eléctrica al siguiente

punto: Estaciones transformadoras reductoras.

Redes primarias de distribución: la energía llega a este punto cuando

está cerca de los lugares de consumo.

Estaciones transformadoras de distribución: La energía con tensión alta

debe regularse a para su respectiva distribución de uso doméstico o

industrial.

Redes de Distribución de baja tensión o cableado que llevará energía

eléctrica a las viviendas con tensiones de 110V o 220V (Carrasco, 2008)

MEDIDORES DE ELECTRICIDAD

Los medidores o también llamados contadores eléctricos son equipos que se usan

para medir el consumo de energía que es entregado a las viviendas durante un

tiempo determinado, este dispositivo ayuda a la empresa eléctrica a realizar una

facturación acorde a la energía consumida. Dicha energía está expresada y es

mostrada al usuario del servicio en Kilovatios-Hora (kWh). (Samaniego Idrovo et

al., 2016)

Existen 2 tipos de medidores: Medidores electromecánicos y electrónicos.

Los electromecánicos basan su funcionamiento en la velocidad de un disco

accionado por 2 bobinas y se detiene gracias a un imán, el giro de este disco hace

que el contador de kWh aumente y permita tomar las lecturas.

En Ecuador, desde el 2014 están siendo reemplazado los medidores

electromecánicos por los electrónicos, habiendo aún los electromecánicos en

lugares de difícil acceso, comunidades alejadas y algunas zonas del Oriente

Ecuatoriano.

16

FIGURA N. 3 MEDIDOR ELECTROMECÁNICO

Fuente: Datos de la Investigación

Elaborado por: Barrera Miguel – Pinargote Henry

FIGURA N. 4 MEDIDOR ELÉCTRICO DIGITAL

Fuente: Datos de la investigación


17

Medidor Electrónico (Digital)

Estos medidores toman y calculan la energía consumida mediante un proceso de

conversión analógico-digital, utilizando microprocesadores y memorias. Las

lecturas ya no son mostradas en un contador mecánico, cuentan con una pantalla

LCD capaces de mostrar información adicional que el fabricante considere

necesaria.

TARIFAS DE ENERGÍA ELÉCTRICA EN ECUADOR

La Agencia de regulación y control de Electricidad (ARCONEL) puso a disposición

de la ciudadanía el octubre del 2016, el “pliego tarifario para las empresas

eléctricas”. Este documento contiene la estructura tarifaria que es aplicada a los

consumidores o usuarios finales. (ARCONEL, 2016)

Tarifas al consumidor final: Destinadas a las personas naturales o jurídicas

beneficiadas con la prestación del servicio público de energía eléctrica. La correcta

aplicación de estas tarifas estará a cargo de los Distribuidores en su zona de

concesión. (ARCONEL, 2016)

Para efectos tarifarios las distribuidoras cuentan con una clasificación de sus

consumidores:

Grupo de alta tensión AT1: Los cuales reciben suministros de energía

mayores a 138kV

Grupo de alta tensión AT2: Este grupo cuenta con un rango de energía

suministrada entre 40kV a 138kV.

Grupo de media tensión: Reciben energía entre 600V y 40kV.

Grupo de baja tensión: Este grupo, hacia quiénes va dirigido este

proyecto recibe energía por debajo de los 600V, su tarifa se muestra a

continuación:

18

Tarifa residencial. Se aplica a todos los consumidores sujetos a la Categoría

Residencial, independientemente del tamaño de la carga conectada. En el caso

que el consumidor residencial sea atendido a través de un transformador de su

propiedad y el registro de lectura sea en Baja Tensión, la empresa considerará un

recargo por pérdidas de transformación equivalente a un 2% en el monto total de

energía consumida. (ARCONEL, 2016)

El consumidor deberá pagar:

Un cargo por comercialización de $1,414 (FIGURA N:4), independiente

del consumo de energía.

Cargos crecientes por energía en USD/kWh, en función de la energía

consumida

FIGURA N. 5 TARIFA DE CONSUMO ELÉCTRICO – BAJA TENSIÓN

Fuente: Página oficial del ARCONEL

Elaborado por: ARCONEL

19

Subsidio cruzado. “Equivalente al 10% (5% para Empresa Eléctrica de

Guayaquil) del valor por consumo y comercialización que deben contribuir los

consumidores residenciales cuyo consumo del mes facturado es mayor al

consumo promedio residencial de la empresa de distribución. El monto total

recaudado de la contribución anterior se reparte entre los consumidores

residenciales cuyo consumo del mes facturado sea menor o igual al consumo

promedio”. (ARCONEL, 2015)

Subsidio Tarifa Dignidad. “Aplica cuando el consumo es menor a 110 kWh en la

Sierra y 130 kWh en la Costa, Oriente y región Insular. Corresponde a la diferencia

entre la energía y comercialización valorados con la tarifa a usuario final de la

distribuidora y la energía valorada con tarifa 0,04 USD/kWh y comercialización

USD 0,71. (Decreto Ejecutivo No. 451)”. (ARCONEL, 2015)

ARDUINO

Es una plataforma compuesta de prototipos electrónicos fáciles de usar y

programables con código abierto (open-source). Está diseñado para la realización

de proyectos dirigido a diversas áreas (domótica y automatización, lectura de

datos con sensores, cálculos matemáticos, etc.).

Arduino puede percibir el entorno que le rodea gracias al uso de entradas que

reciben datos enviados desde los sensores (luz, temperatura, distancia, voz, etc.)

conectadas a ellas y enviar o almacenar está información donde se considere

necesario. (Enríquez Herrador, 2009)

Para programar la placa Arduino debe usarse el entorno de desarrollo

proporcionado por el fabricante en su página oficial: http://arduino.cc.

http://arduino.cc/

20

Modelos

Arduino cuenta con amplia gama de placas electrónicas programables (sensores,

motores, módulos de telecomunicación, etc.), están dirigidos a la realización de

proyectos específicos y resolver problemas puntuales.

FIGURA N. 6 PLACAS ELECTRÓNICAS ARDUINO

Fuente: Página Oficial de Arduino

Elaborado por: Henry Pinargote – Leonardo Barrera

Las placas usadas para este proyecto son fáciles de encontrar en el mercado

ecuatoriano, son las siguientes:

Arduino One. Ideal para comenzar a usar la electrónica y la codificación. Para los

que recién empiezan en la programación en Hardware, la ONE es la placa más

completa. Además, es la más utilizada y documentada de toda la familia Arduino.

21

Basado en un procesador ATmega328P, cuenta con 14 pines digitales de

entrada/salida, de ellos 6 se pueden usar como salidas analógicas (PWM).

(ARDUINO, 2007)

Arduino Mega. Está construido con un microcontrolador modelo Atmega2560,

cuenta con 54 pines de entrada/salida digital de las cuales 14 pueden ser usadas

como salidas analógicas (PWM), 16 entradas analógicas, conexión USB, cristal

oscilador de 16Mhz. Además, a diferencia de Arduino One y la razón principal por

la que se eligió este modelo, es que el Arduino mega cuenta con 4 UARTs o

puertos serial por hardware, lo que permite comunicación simultánea con varios

dispositivos.

Ethernet Shield. Permite conectar Arduino a Internet o a algún otro equipo en la

red. Para usarla debe conectarse sobre la placa Arduino Mega o One. Entre sus

características más destacables están:

Lector para tarjetas microSD

Jack RJ45

Voltaje de funcionamiento 5V (suministrado por la placa Arduino)

Conexión con Arduino en el puerto SPI

Protección contra sobrecargas y cortocircuitos

Velocidades entre 10/100Mb (ARDUINO, 2007)

Sensor de Corriente SCT-013-030. Es un elemento que censa la corriente

alterna, basa su funcionamiento en el electromagnetismo, el modelo SCT-013-30

usado en este prototipo proporciona lecturas hasta 30 amperios.

Este sensor está disponible en varios modelos:

22

FIGURA N. 7 CARACTERÍSTICAS DE SENSORES SCT-013

Fuente: Página Oficial de Arduino. Elaborado por: Barrera Gallegos Miguel – Pinargote Henry.

La respuesta del sensor es lineal, los milivoltios que entrega son directamente

proporcional a la potencia consumida.

FIGURA N. 8 TABLA DEL COMPORTAMIENTO DEL SENSOR SCT-013

Fuente: Página Oficial de Arduino

Elaborado por: Barrera Miguel – Pinargote Henry.

23

Librerías

Arduino cuenta con una serie de librerías por defecto que permiten comunicar al

procesador con otras placas electrónicas, protocolos de comunicación, sensores,

bases de datos, etc.

Al ser Open Source, la comunidad dedicada al desarrollo de software también

genera y personaliza sus propias librerías haciendo que se ajusten a sus

necesidades y compartiéndola con los demás usuarios.

Las librerías usadas en el prototipo son las siguientes:

FIGURA N. 9 LIBRERÍAS ARDUINO

Fuente: Henry Pinargote – Leonardo Barrera

Elaborado por: Henry Pinargote – Leonardo Barrera

SoftwareSerial.h: Permite monitorear los datos capturados por los

módulos mediante la interfaz gráfica del IDE Arduino.

Ethernet.h: Permite configurar el puerto Ethernet

MySQL_Connection.h: Facilita la comunicación y ejecución de

comandos de una base de datos

LiquidCrystal.h: Controla lo que muestra la pantalla LCD

RTClib.h: Permite configurar y tener control sobre el calendario y reloj.

24

RASPBERRY PI

Es una microcomputadora que trabaja con su propio sistema operativo “Raspbian”

en Linux. Cuenta con 4 puertos USB comúnmente usados para conectar Wifi,

teclado, mouse, etc., salida HDMI o RCA para monitores o televisión, entrada

Micro USB para alimentación, slot para MicroSD, procesador BCM2835, puerto

Ethernet, 256 Mb de memoria RAM. (Rayo Cedillo, Valdivieso Armendariz,

Cusme, & Alfonso, 2014)

FIGURA N. 10 RASPBERRY PI 2

Fuente: Página Oficial de Raspberry.

Elaborado por: Barrera Gallegos Miguel – Pinargote Henry.

Su puerto GPIO es lo que diferencia a Raspberry Pi de otros sistemas embebidos,

ya que permite realizar muchas funciones, mediante estas entradas y salidas de

propósito general se puede lograr que Raspberry Pi interactúe con el mundo

exterior abriendo y cerrando sus pines digitales, encender LEDs, conocer estado

de interruptores, leer datos de sensores, enviar datos digitales a otras plataformas,

etc. (Gordon Sánchez & Tacurí Romero, 2016)

25

FUNDAMENTACIÓN SOCIAL

Milton Ruíz en su proyecto presenta un estudio sobre la evolución que han tenido

los medidores a lo largo de la historia. Menciona cómo la empresa Enel, desde el

año 2001 y con sede en Italia fue la primera compañía en el mundo en sustituir los

medidores electromecánicos por los electrónicos, cambió más de 32 millones de

medidores en el transcurso de 5 años, permitiendo adaptar mejor la producción

de energía eléctrica al consumo real. Presenta también un análisis de lo viable

que resulta el uso del celular para obtener información a tiempo y lo útil de la red

móvil como medio de comunicación usando SMS. (Ruiz & García, 2015)

Victoria Vélez, en su estudio expone los beneficios que ofrece la medición eléctrica

inteligente, para los proveedores son los siguientes: ahorro de energía y dinero ya

que aumenta la eficiencia y se reducen costos operacionales, incrementa la

seguridad al suministrar energía, los cortes de energía y su reanudación necesitan

de menos tiempo cuando existan deudas por incumplimiento del usuario, además

de mejorar la información sobre los patrones de consumo de estos. Los beneficios

para el usuario son: menos índice de fraudes, detección de fallas restauración del

sistema con menos demora, facturación más precisa, información comprensible

del consumo, etc. (Pérez Vélez, 2014)

Este proyecto proporcionará al abonado una alternativa para monitorear su

consumo eléctrico con parámetros fáciles de comprender, ahorrándole tiempo ya

que no estará a la espera de que le llegue o no la planilla del consumo mensual

para saber lo que debe cancelar, el usuario podrá solicitar esa información desde

una aplicación instalada en el celular, fácil de usar y que no requiere de costes

adicionales por implementarla. Además, al estar al tanto de la energía que

consume en tiempo real, puede tomar medidas que reduzcan el consumo de este

recurso.

26

FUNDAMENTACIÓN LEGAL

CONSTITUCIÓN DE LA REPÚBLICA DEL ECUADOR

TÍTULO VII

CAPÍTULO PRIMERO

SECCIÓN PRIMERA (EDUCACIÓN)

De acuerdo con la Constitución del Ecuador, Título VII (Régimen del buen vivir),

Capítulo Primero (Inclusión y equidad), Sección primera (Educación).

Art. 350. El sistema de educación superior tiene como finalidad la formación

académica y profesional con visión científica y humanista; la investigación

científica y tecnológica; la innovación, promoción, desarrollo y difusión de los

saberes y las culturas; la construcción de soluciones para los problemas del país,

en relación con los objetivos del régimen de desarrollo. (Asamblea Constituyente

de Montecristi, 2008)

DE LA LEY ORGÁNICA DE EDUCACIÓN SUPERIOR (LOES)

SECCIÓN TERCERA, DEL FUNCIONAMIENTO DE LAS INSTITUCIONES DE

EDUCACIÓN SUPERIOR.

Art. 144. -Tesis Digitalizadas. - Todas las instituciones de educación superior

estarán obligadas a entregar las tesis que se elaboren para la obtención de títulos

académicos de grado y posgrado en formato digital para ser integradas al Sistema

27

Nacional de Información de la Educación Superior del Ecuador para su difusión

pública respetando los derechos de autor. (LOES, 2010)

LEY DE PROPIEDAD INTELECTUAL

SECCIÓN V

DISPOSICIONES ESPECIALES SOBRE CIERTAS OBRAS

PARÁGRAFO PRIMERO DE LOS PROGRAMAS DE ORDENADOR

Art. 28. Los programas de ordenador se consideran obras literarias y se protegen

como tales. Dicha protección se otorga independientemente de que hayan sido

incorporados en un ordenador y cualquiera sea la forma en que estén expresados,

ya sea en forma legible por el hombre (código fuente) o en forma legible por

máquina (código objeto), ya sean programas operativos y programas aplicativos,

incluyendo diagramas de flujo, planos, manuales de uso, y en general, aquellos

elementos que conformen la estructura, secuencia y organización del programa.

Art. 29. Es titular de un programa de ordenador, el productor, esto es la persona

natural o jurídica que toma la iniciativa y responsabilidad de la realización de la

obra. Se considerará titular, salvo prueba en contrario, a la persona cuyo nombre

conste en la obra o sus copias de la forma usual.

Dicho titular está además legitimado para ejercer en nombre propio los derechos

morales sobre la obra, incluyendo la facultad para decidir sobre su divulgación. El

productor tendrá el derecho exclusivo de realizar, autorizar o prohibir la realización

de modificaciones o versiones sucesivas del programa, y de programas derivados

28

del mismo. Las disposiciones del presente artículo podrán ser modificadas

mediante acuerdo entre los autores y el producto.

Art. 30. La adquisición de un ejemplar de un programa de ordenador que haya

circulado lícitamente autoriza a su propietario a realizar exclusivamente:

a) Una copia de la versión del programa legible por máquina (código objeto)

con fines de seguridad o resguardo;

b) Fijar el programa en la memoria interna del aparato, ya sea que dicha

fijación desaparezca o no al apagarlo, con el único fin y en la medida

necesaria para utilizar el programa;

c) Salvo prohibición expresa, adaptar el programa para su exclusivo uso

personal, siempre que se limite al uso normal previsto en la licencia. El

adquirente no podrá transferir a ningún título el soporte que contenga el

programa así adaptado, ni podrá utilizarlo de ninguna otra forma sin

autorización expresa, según las reglas generales.

d) Se requerirá de autorización del titular de los derechos para cualquier otra

utilización, inclusive la reproducción para fines de uso personal o el

aprovechamiento del programa por varias personas, a través de redes u

otros sistemas análogos, conocidos o por conocerse.

Art. 31. No se considerará que exista arrendamiento de un programa de ordenador

cuando éste no sea el objeto esencial de dicho contrato. Se considerará que el

programa es el objeto esencial cuando la funcionalidad del objeto materia del

contrato, dependa directamente del programa de ordenador suministrado con

dicho objeto; como cuando se arrienda un ordenador con programas de ordenador

instalados previamente.

29

Art. 32. Las excepciones al derecho de autor establecidas en los artículos 30 y 31

son las únicas aplicables respecto a los programas de ordenador.

Las normas contenidas en el presente Parágrafo se interpretarán de manera que

su aplicación no perjudique la normal explotación de la obra o los intereses

legítimos del titular de los derechos. (Congreso Nacional del Ecuador, 1998)

CONSTITUCIÓN DE LA REPÚBLICA DEL ECUADOR

DECRETO 1014

SOBRE EL USO DEL SOFTWARE LIBRE

Art. 1. Establecer como política pública para las entidades de administración

Pública central la utilización del Software Libre en sus sistemas y equipamientos

informáticos.

Art. 2. Se entiende por software libre, a los programas de computación que se

pueden utilizar y distribuir sin restricción alguna, que permitan el acceso a los

códigos fuentes y que sus aplicaciones puedan ser mejoradas. Estos programas

de computación tienen las siguientes libertades:

Utilización del programa con cualquier propósito de uso común

Distribución de copias sin restricción alguna.

Estudio y modificación de programa (Requisito: código fuente disponible)

Publicación del programa mejorado (Requisito: código fuente disponible)

30

Art. 3. Las entidades de la administración pública central previa a la instalación

del software libre en sus equipos deberán verificar la existencia de capacidad

técnica que brinde el soporte necesario para este tipo de software.

Art. 4. Se faculta la utilización de software propietario (no libre) únicamente

cuando no exista una solución de software libre que supla las necesidades

requeridas, o cuando esté en riesgo de seguridad nacional, o cuando el proyecto

informático se encuentre en un punto de no retorno.

Art. 5. Tanto para software libre como software propietario, siempre y cuando se

satisfagan los requerimientos.

Nacionales que permitan autonomía y soberanía tecnológica

Regionales con componente nacional

Regionales con proveedores nacionales

Internacionales con componente nacional

Internacionales con proveedores nacionales

Internacionales

Art. 6. La subsecretaría de Informática como órgano regulador y ejecutor de las

políticas y proyectos informáticos en las entidades de Gobierno Central deberá

realizar el control y seguimiento de este Decreto.

Art. 7. Encargue de la ejecución de este decreto los señores Ministros

Coordinadores y el señor Secretario General de la Administración Pública y

Comunicación. (Correa Delgado, 2008)

31

LEY ORGÁNICA DEL SERVICIO PÚBLICO DE ENERGÍA ELÉCTRICA

Título I

DISPOSICIONES FUNDAMENTALES

Art. 1.- Objeto y alcance de la ley.- La presente ley tiene por objeto garantizar que

el servicio público de energía eléctrica cumpla los principios constitucionales de

obligatoriedad, generalidad, uniformidad, responsabilidad, universalidad,

accesibilidad, regularidad, continuidad, calidad, sostenibilidad, ambiental,

precaución, prevención y eficiencia, para lo cual, corresponde a través del

presente instrumento, normar el ejercicio de la responsabilidad del Estado de

planificar, ejecutar, regular, controlar y administrar el servicio público de energía

eléctrica.

La presente ley regula la participación de los sectores público y privado, en

actividades relacionadas con el servicio público de energía eléctrica, así

como también la promoción y ejecución de planes y proyectos con fuentes

de energías renovables, y el establecimiento de mecanismos de eficiencia

energética.

Capítulo III

RÉGIMEN TARIFARIO

Art. 54.- Precios sujetos a regulación. Tarifas. - El ARCONEL, dentro del primer

semestre de cada año, determinará los costos de generación, transmisión,

distribución y comercialización, y de alumbrado público -general, que se aplicarán

en las transacciones eléctricas, que servirán de base para la determinación de las

tarifas al consumidor o usuario final para el año inmediato subsiguiente.

32

En los casos, expresamente establecidos en la regulación correspondiente, se

podrán revisar las tarifas aprobadas para el año de vigencia.

ARCONEL, previo el estudio correspondiente, podrá fijar tarifas que promuevan e

incentiven el desarrollo de industrias básicas, considerando para el efecto la

utilización de energías renovables y amigables con el medio ambiente, a precios

competitivos y estables, o subsidios, de ser necesarios.

Así mismo, ARCONEL podrá establecer tarifas para lograr el uso eficiente de la

energía. El ajuste, modificación y reestructuración del pliego tarifario, implicará la

modificación automática de los contratos de suministro del servicio público de

energía eléctrica que incluya el servicio público de alumbrado general.

Art. 55.- Principios tarifarios. - Los pliegos tarifarios serán elaborados por el

ARCONEL, observando los principios de solidaridad, equidad, cobertura de

costos, eficiencia energética, mismos que deberán ser desarrollados en la

regulación respectiva. La tarifa será única en todo el territorio

nacional según las modalidades de consumo y niveles de tensión. Adicionalmente,

se deberán considerar principios de responsabilidad social y ambiental.

Excepcionalmente podrán fijarse tarifas diferenciadas a los consumidores que a

la fecha de expedición de esta ley mantienen tarifas diferentes a la tarifa única

fijada a nivel nacional.

Los contratos de inversión en el sector eléctrico que se suscriban con la República

del Ecuador al amparo de lo dispuesto en el artículo 25 del Código Orgánico de la

Producción, incluirán una cláusula de estabilidad de precios de compra de la

energía o, en su defecto, de reajuste programado

de los mismos.

Art. 56.- Costo del servicio público de energía eléctrica.- El costo del servicio

público y estratégico de energía eléctrica comprenderá los costos vinculados a las

33

etapas de generación, de transmisión, de distribución y comercialización; y del

servicio de alumbrado público general, los mismos que serán determinados por el

ARCONEL.

El costo de generación corresponde al valor que tendrá que pagar un consumidor

o usuario final del suministro de energía eléctrica, para cubrir los costos de la

actividad de generación operada en forma óptima.

Para las empresas de generación privadas o de economía popular y solidaria, los

costos deberán considerar la remuneración de los activos en servicio, así como

los rubros por concepto de administración, operación y mantenimiento; y, los

costos asociados con la responsabilidad ambiental.

Para las empresas públicas y mixtas de generación y transmisión, los costos

deberán considerar los rubros por concepto de calidad, confiabilidad,

disponibilidad, administración, operación y mantenimiento; y, los costos asociados

con la responsabilidad ambiental.

Para los generadores de energía eléctrica a cargo de empresas públicas, el 30%

del superávit que se obtenga en la fase de operación será destinado a proyectos

de desarrollo territorial en el área de influencia del proyecto; en tanto que para el

caso de los generadores de capital privado y de economía mixta, a partir de la

entrada en vigencia de esta ley, el 3% de las utilidades será destinado

a los trabajadores y el 12% restante será destinado a proyectos de desarrollo

territorial en el área de influencia del proyecto. En ambos casos, los criterios de

asignación a proyectos de desarrollo territorial, así como el periodo de asignación,

serán determinados en el reglamento general de aplicación a esta ley.

Los costos de distribución y comercialización y alumbrado público general cubrirán

el valor correspondiente a los rubros por concepto de calidad, confiabilidad,

administración, operación y mantenimiento, y la expansión de cada sistema

resultantes del estudio técnico-económico elaborado por el ARCONEL.

34

Art. 59.- Subsidios.- Si por circunstancias de carácter social o económico, el

Estado hubiere otorgado o decidiera otorgar compensaciones, subsidios o rebajas

directos y focalizados en el servicio público de energía eléctrica, a un determinado

segmento de la población, mediante leyes, o políticas sectoriales, o si por

intermedio de ARCONEL, aprobare o hubiere aprobado pliegos

tarifarios que se ubiquen por debajo de los costos del servicio público de energía

eléctrica, los valores que correspondan a estos subsidios, compensaciones o

rebajas serán cubiertos por el Estado ecuatoriano, y constarán obligatoriamente

en el Presupuesto General del Estado.

El Ministerio de Electricidad y Energía Renovable será el encargado de informar,

al Ministerio de Finanzas, sobre el monto de las compensaciones, subsidios o

rebajas indicadas en el párrafo anterior, aplicables para el año inmediato siguiente.

El Ministerio de Electricidad y Energía Renovable gestionará la entrega oportuna

de los referidos montos a las empresas eléctricas que corresponda, a fin de

garantizar la estabilidad económica y financiera del sector. El Ministerio de

Finanzas cubrirá mensualmente, con base en la información

consolidada por el ARCONEL los valores correspondientes a los subsidios y

rebajas.

Los consumidores o usuarios finales residenciales de bajo consumo podrán ser

subsidiados por los restantes consumidores o usuarios finales residenciales, de

conformidad con la regulación que para el efecto emita el ARCONEL.

35

Título VI

EFICIENCIA ENERGÉTICA

Art. 74.- Objetivos. - La eficiencia energética tendrá como objetivo general la

obtención de un mismo servicio o producto con el menor consumo de energía. En

particular, los siguientes:

1. Fomentar la eficiencia en la economía y en la sociedad en general, y en

particular en el sistema eléctrico;

2. Promover valores y conductas orientados al empleo racional de los

recursos energéticos, priorizando el uso de energías renovables;

3. Propiciar la utilización racional de la energía eléctrica por parte de los

consumidores o usuarios finales;

4. Incentivar la reducción de costos de producción a través del uso eficiente

de la energía, para promover la competitividad;

5. Disminuir el consumo de combustibles fósiles;

6. Orientar y defender los derechos del consumidor o usuario final;

7. Disminuir los impactos ambientales con el manejo sustentable del

sistema energético. (Asamblea Nacional, 2015)

36

IDEA A DEFENDER

Los medidores utilizados actualmente en el Ecuador si bien son prácticos al indicar

los kilovatios-hora acumulados, deberían complementarse con los valores

correspondientes a pagar y dar la facilidad para que el abonado obtenga estos

valores en sus teléfonos.

Los abonados tienen el derecho de estar informados en todo momento de los

valores a pagar (la tecnología es parte esencial en la actualidad, económica y de

fácil de comprender).

Dar la oportunidad a los abonados de utilizar la información descargada para que

se den cuenta del valor a pagar y puedan de alguna manera crear conciencia del

gasto o desperdicio de energía e incluso crear el hábito del ahorro energético.

Por lo tanto, se plante la siguiente idea a defender:

A través de un sistema de prototipo (hardware/software) los usuarios podrán

monitorear efectivamente en su smartphone y en tiempo real el acumulado del

consumo eléctrico en kWh expresado en dólares

37

DEFINICIONES CONCEPTUALES

MYSQL

El Software MySQL proporciona un servidor de base de datos SQL veloz, multi-

hilo, multiusuario y robusto. El servidor está proyectado tanto como para sistemas

críticos en producción soportando intensas cargas de trabajo como para

empotrarse en sistemas de desarrollo masivo de software. El software MySQL

tiene licencia dual, pudiéndose usar de forma gratuita bajo licencia GNU o bien

adquiriendo licencias comerciales de MySQL AB en el caso de no desear estar

sujeto a los términos de la licencia GLP. (Diccionario de Computación e Internet,

n.d.)

BLUETOOTH

Norma internacional abierta para una tecnología que posibilita la conexión

inalámbrica de corto alcance de voz y datos entre computadores, agendas

digitales, teléfonos móviles, impresoras, y demás dispositivos electrónicos a través

de una banda disponible a nivel global (2.4Ghz) y mundialmente compatible. En

otras palabras, es la posibilidad de comunicación entre equipos digitales sin

necesidad de utilizar cables. (Diccionario de Computación e Internet, n.d.)

APP INVENTOR

Es una plataforma de programación desarrollada por Google para la creación de

aplicaciones Android, es mantenida por el Instituto de Tecnología de

Massachusetts. Está dirigida a cualquier persona, inclusive a quienes no estén

familiarizadas con la programación o suite SDK de Android, su interfaz gráfica de

bloques permite a los usuarios comprender fácilmente la lógica de programación.

(BENAVIDES, 2012)

38

CORRIENTE

Es una magnitud eléctrica cuya unidad de medida es el amperio (A) y se define

como el flujo de electrones que pasa en un determinado tiempo a través de un

conductor. Para explicarlo mejor, es símil en cierto sentido al caudal de agua que

pasa por una tubería, que circule más o menos agua es análogo a la cantidad de

electrones que fluyen. (Artero, 2013)

CORRIENTE ALTERNA (AC)

Es aquella en que la polaridad y magnitud del voltaje e intensidad varían ya que

los polos positivos y negativos se intercambian alternativamente a lo largo del

tiempo. Es el tipo de corriente es suministrada por la empresa eléctrica y llega a

los hogares, es más sencillo de transportar en grandes distancias ya que sufre

menos pérdidas que la continua. (Artero, 2013)

CORRIENTE CONTINUA (CC)

También conocida como Corriente Directa (DC), es aquella en la que los

electrones fluyen de manera constante en una misma dirección ya que los polos

positivos y negativos son siempre los mismos, es suministrada por pilas y baterías.

(Artero, 2013)

MAGNITUD ANALÓGICA

Una magnitud analógica es aquella que toma valores continuos, la mayoría de las

cosas que se pueden medir cuantitativamente están en la naturaleza de manera

analógica (ruido, temperatura, velocidad, distancia, etc.), por ejemplo: la

temperatura en el día no cambia bruscamente de 15 a 30 grados centígrados, esta

39

debe pasar por todos los intervalos infinitesimales que hay en este rango. (Floyd,

Caño, & de Turisi, 1997)

FIGURA N. 11 MAGNITUD ANALÓGICA EN FUNCIÓN DEL TIEMPO

Fuente: Libro “Fundamento de sistemas Digitales”

Elaborado por: Thomas Floyd

MAGNITUD DIGITAL

Es aquella que tiene un número finito de valores posibles (valores discretos). Se

puede tomar como ejemplo al semáforo, ya que sólo está compuesto por 3 valores

concretos y diferenciados: rojo amarillo y verde, no hay colores intermedios. Su

forma característica es una gráfica cuadrada y es representada en el dominio del

tiempo. Las señales digitales no se producen naturalmente, son creadas por el

hombre aplicando técnicas de conversión analógica-digital.

VOLTAJE

También llamada diferencia de potencial es el trabajo necesario para desplazar la

unidad de carga eléctrica positiva de un punto al otro en contra o a favor de las

fuerzas del campo. Su unidad de medida es el voltio (V). (Cevallos, 2007)

40

CAPÍTULO III

METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN

DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN

Modalidad de la Investigación

Ciencia Aplicada

Tiene como objetivo la creación de nuevas tecnologías a partir de los

conocimientos adquiridos y permite determinar si éstos pueden ser útilmente

aplicados. La información obtenida a través de este tipo de investigación debe

ser aplicable en cualquier lugar y, por lo tanto, ofrece oportunidades

significativas para su difusión. La mayoría de las investigaciones

proporcionadas por la industria son de este tipo. (MALAA, Giova, & RAos,

n.d.)

Tipo de Investigación

Para alcanzar los objetivos planteados el tipo de investigación más adecuada

es, la investigación experimental. Las pruebas que se realizarán con el

prototipo serán expuestas y analizadas en un ambiente controlado, las

diferentes variables usadas cambiarán constantemente para estudiar su

comportamiento y que éstos se ajusten a la realidad del consumo eléctrico de

los usuarios.

“La investigación experimental consiste en la manipulación de una (o más)

variable experimental no comprobada, en condiciones rigurosamente controladas,

41

con el fin de describir de qué modo o por qué causa se produce una situación o

acontecimiento particular. El experimento provocado por el investigador, le permite

introducir determinadas variables de estudio manipuladas por él, para controlar el

aumento o disminución de esas variables y su efecto en las conductas

observadas”. (Grajales, 2000)

POBLACIÓN Y MUESTRA

Población

También llamado “universo”, se refiere al conjunto de personas u objetos de los

que se quiere conocer algo en una investigación. Puede estar constituido por

personas, animales, registros hospitalarios, muestras de laboratorio, accidentes

automovilísticos, entre otros. (López, 2004)

Para este proyecto la población está compuesta por los 23 abonados del servicio

eléctrico que se encuentran en el condominio “La Universal”,

ubicada en Maldonado 307 E/ Chile y Chimborazo en la ciudad de Guayaquil.

CUADRO N. 2 CUADRO DISTRIBUTIVO DE LA POBLACIÓN

Detalle Cantidad %

Usuarios del condominio “La Universal” 23 100

Total 23 100

Fuente: Datos de la Investigación.

Elaborado por: Barrera Migue l - Pinargote Henry

42

Muestra

“Es una fracción del universo o población que serán seleccionados para llevar a

cabo la investigación. Existen diversos procedimientos para conseguir la cantidad

de elementos que formarán parte de la muestra como: fórmulas, lógica, etc. La

muestra es una parte representativa de la población”. (López, 2004)

Al ser la población relativamente pequeña, para este proyecto se considerará

como muestra al total de la población.

CUADRO N. 3: CUADRO DISTRIBUTIVO DE LA MUESTRA

Población Tamaño de Población Muestra

Usuarios 23 23

Total 23 23



INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS

El instrumento de recolección de datos que se adapta al tipo de investigación es

la encuesta.

Las encuestas serán llenadas por los habitantes (usuarios del servicio eléctrico)

del condominio “La Universal”, mediante un cuestionario preparado

respectivamente.

43

Recolección de la Información

La encuesta se la realizó el miércoles 27 de diciembre del 2017 a los 23 abonados.

Los resultados son los siguientes:

Pregunta #1

¿Sabe usted qué parámetros le ofrece su medidor para calcular el consumo

eléctrico?

CUADRO N. 4 RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 1

Opciones Frecuencia Porcentaje

Si 2 8,7%

No 15 65,2%

Tiene alguna idea 6 26,1%

Total 23 100%

Fuente: Datos de la encuesta.


FIGURA N. 12 RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 1



Análisis: El 8,7% de los encuestados si conoce sobre los parámetros del medidor

eléctrico, mientras que el 65,2% afirma que no los conoce, el 26,1% indican que

tiene alguna idea, pero no con exactitud.

Si; 8,70%; 9%

No; 65,20%; 65%

Tiene alguna idea; 26,10%; 26%

44

Pregunta #2

¿Qué tan a menudo revisa las lecturas de consumo que ofrece su medidor

Eléctrico?



Elaborado por: Barrera Miguel - Pinargote Henry.




Análisis: El 8,7% de encuestados indican que siempre revisan las lecturas de su

consumo eléctrico, revisan a veces el 17,4%, casi nunca el 47,8% y el porcentaje

de encuestados que nunca revisan es 26,10%.

Siempre; 8,70%

A veces; 17,40%

Casi nunca; 47,80%

Nunca; 26,10%


Siempre 2 8,7%

A veces 4 17,4%

Casi nunca 11 47,8%

Nunca 6 26,1%

Total 23 100%

45

Pregunta #3

¿Considera que la información que le ofrece la planilla eléctrica es de fácil

Interpretación?



Si 4 17,4%

No 8 34,8%

No toda 11 47,8%

Total 23 100%






Análisis: Observamos que el 17,4% de los encuestados considera que la

información es de fácil interpretación, el 34,8% que considera que no toda la

información es de fácil comprensión y el 47,8% menciona que no es fácil

interpretar las planillas.

Si; 17,40%; 17%

No toda; 34,80%; 35%

No; 47,80%; 48%

46

Pregunta #4

¿Guarda usted sus planillas eléctricas de tal manera que pueda consultar su

consumo en algún otro momento?



Si 9 39,1%

A veces 8 34,8%

No 6 26,1%

Total 23 100%






Análisis: El 39,1% de los encuestado si guarda sus planillas de consumo

eléctrico, mientras que el 34,8% a veces, por último, el 26,1% no las guarda.

Si ; 39,10%

A veces ; 34,80%

No; 26,10%

47

Pregunta #5

¿Considera usted que el valor a pagar dado por la planilla eléctrica está

acorde a lo que consumió en ese mes?



Si 6 26,1%

No estoy seguro 14 60,9%

No 3 13%

Total 23 100%






Análisis: En la gráfica se observa que un 26,1% de los encuestados están de

acuerdo en que el valor a pagar es acorde a lo que ha consumido, el 60,9% no

están seguros, mientras el 13% no está de acuerdo.

Si ; 26,10%

No estoy seguro; 60,90%

No; 13,00%

48

Pregunta #6

¿Considera factible que desde su casa pueda saber cuánto debe pagar sin

tener que esperar a que llegue la planilla?



Si 21 91,3%

No 2 8,7%

Total 23 100%





Análisis: EL 91,3% opina que sería factible conocer los valores de kilovatios-hora

consumidos en cualquier momento mientras que el 8,7% indica que no lo es

Si; 91,30%

No; 8,70%


49

Pregunta #7

¿Qué tan a menudo utiliza las aplicaciones instaladas del celular?

CUADRO N. 10

RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 7 Opciones Frecuencia Porcentaje

Siempre 19 82,6%

A veces 4 17,4%

Nunca 0 0,0%

Total 23 100%



FIGURA N. 18

RESULTADO DE ENCUESTA: PREGUNTA 7



Análisis: El 82,6% de los encuestados siempre usan las aplicaciones en su

celular, el 17,4% a veces las utiliza y por otro lado no hay nadie que nunca las

utilice.

Siempre; 82,60%

A veces; 17,40%Nunca; 0,00%

50

Pregunta #8

¿Considera viable la idea de usar una aplicación para monitorear el consumo

de electricidad que gasta cada día?



Si 21 91,3%

No 2 8,7%

Total 23 100%






Análisis: EL 91,3% de los encuestados están de acuerdo en utilizar una

aplicación para monitorear el consumo eléctrico, mientras que el 8,70 % indica

que no.

Si; 91,30%

No; 8,70%

51

Pregunta #9

¿Considera que, conociendo el valor de su consumo eléctrico en tiempo real

y expresado en dólares, crearía el hábito de ahorro eléctrico?



Si 12 52,2%

Es posible 8 34,8%

No 3 13 %

Total 23 100%






Análisis: El 52,20% de los encuestados indican que sí crearían el hábito del

ahorro, el 34,8% indican que es posible, el 13 % no está de acuerdo.

Si; 52,20%

Es posible; 34,80%

No; 13,00%

52

Pregunta #10

De existir una aplicación para Smartphone que le permita ver cuánta energía

consume y el valor que debe pagar en tiempo real ¿la usaría?



Si 23 100 %

No 0 0%

Total 23 100%






Análisis: El 100% de los encuestados está de acuerdo en usar una aplicación

para monitorear el consumo.

Si; 100,00%

No; 0,00%

53

Procesamiento y Análisis

El 8,7% de los encuestados si conoce sobre los parámetros del medidor eléctrico,

mientras que el 65,2% afirma que no los conoce, el 26,1% indican que tiene alguna

idea, pero no con exactitud.

En la pregunta 1, se analizaron los resultados y se observa que casi la totalidad

de la muestra (91.3%) no conoce los parámetros ofrecidos por el medidor eléctrico.

Esto demuestra el escaso conocimiento que tienen los usuarios sobre este tema.

Los resultados de la pregunta 2 muestran que más del 73% no revisan las lecturas

de consumo directamente en el medidor, esto indica que dicha información es

difícil de interpretar o les resulta poco relevante.

La pregunta 3 demuestra que más del 80% de los encuestados no saben

interpretar los valores ofrecidos por el medidor, es necesario ofrecerles

información fácil de comprender.

En la pregunta 4 el 39,1% de los encuestado si guarda sus planillas de consumo

eléctrico, mientras que el 34,8% a veces, por último, el 26,1% no las guarda. Más

del 50% no cuenta con una ubicación física donde guarden sus facturas y

revisarlas en otra ocasión, además el 39% que sí lo hace podría organizar mejor

esta información en una base de datos lógica y dejar de usar papel.

Respecto a la pregunta 5, se observa que un 26,1% de los encuestados están de

acuerdo en que el valor a pagar es acorde a lo que ha consumido, el 60,9% no

están seguros, mientras el 13% no está de acuerdo. Más del 60% no confían en

que el valor de sus planillas sea el correcto, esto al no tener algún otro punto de

referencia con el cual poder comparar precios.

En la pregunta 6 se observa que el 91,3% opina que sería factible conocer el valor

a pagar de los kilovatios-hora consumidos en cualquier momento mientras que el

8,7% indica que no lo es. A la mayoría de los usuarios les gustaría no estar a la

espera de la llegada de su planilla, este porcentaje es importante ya que indica

54

que los usuarios están dispuestos a usar un sistema que les brinde esa facilidad

y ahorre tiempo.

En la pregunta 7, el 82,6% de los encuestados siempre usan las aplicaciones en

su celular, el 17,4% a veces las utiliza, por otro lado, no hay nadie que nunca las

utilice. Esto es determinante, el 100% de los abonados cuenta con un smartphone,

por tanto, están familiarizados con su funcionamiento y como adquirirlas.

Acostumbrarse a usar la aplicación de este proyecto es sencillo.

En la pregunta 8, el 91,3% de los encuestados están de acuerdo en utilizar una

aplicación para monitorear el consumo eléctrico mientras que el 8,70 % indica que

no. Al ser el smartphone una herramienta potente que cabe en el bolsillo y que

gestiona muchas de nuestras actividades diarias, el 91% de los usuarios no

dudaron en usar esta aplicación para que los mantenga al tanto de sus consumos

eléctricos.

En la pregunta 9, el 52,20% de los encuestados indican que sí crearían el hábito

del ahorro, el 34,8% indican que es posible, el 13 % no está de acuerdo. Mas del

80% está de acuerdo en que crearían el hábito de utilizar conscientemente la

energía eléctrica, esto se debe no solo porque gestionarían mejor el uso de este

tipo de energía, sino también, porque al hacerlo ahorrarían dinero.

En la pregunta 10, el 100% de los encuestados están de acuerdo en usar una

aplicación para monitorear el consumo. Esto se debe a lo fácil y cómodo que es

usar una aplicación, además de la información útil que ofrece y a los beneficios

que brinda en el ahorro económico y energético.

55

Validación de la Idea a Defender

Los resultados de las encuestas realizadas a los habitantes del condominio “La

Universal” demostraron que están de acuerdo con el desarrollo de un prototipo

para monitoreo de energía eléctrica que consumen en sus domicilios, ya que el

presente proyecto busca que los abonados puedan observar estos parámetros de

una manera más cómoda y sobre todo comprensible desde su teléfono inteligente,

además, les brindaría la certeza que el monto que se genera en su planilla es el

correcto.

56

CAPÍTULO IV

PROPUESTA TECNOLÓGICA

Este proyecto de titulación tiene como propósito brindar al usuario del servicio

eléctrico, un sistema que le permita conocer los costes ocasionados por los

kilovatios que ha consumido. Usando una aplicación instalada en el smartphone y

un prototipo software/hardware ubicado a continuación del disyuntor principal del

domicilio, éste tomará las muestras con la ayuda de un sensor de corriente,

enviará los datos al celular y almacenará los datos consumidos cada mes en una

base de datos para ser consultados cuando se requiera.

A continuación, se detallan las etapas que se llevaron a cabo para el desarrollo

del prototipo.

INICIO

Primera etapa de la metodología PMI que está compuesta por aquellos procesos

que permiten definir un nuevo proyecto u obtener la autorización para ejecutar

éste. (Guide, 2004)

En esta fase hubo reuniones con las autoridades de la “Unidad de Titulación”, los

cuales otorgaron un cronograma del proceso de titulación con las siguientes

actividades:

Elaborar y entregar un tema de anteproyecto

Asignación de tutor y reuniones

Asignación de Revisor y reuniones

57

Entrega de anexos que formalicen la participación de los alumnos en la

elaboración del proyecto

Durante esta etapa también se realizó un estudio de los diferentes términos

que se usarían, costos iniciales, participantes y tecnologías aplicables al

proyecto.

PLANEACIÓN

Segunda etapa de la metodología PMI en la que se “establece el alcance total del

proyecto, define y refina los objetivos y se desarrollar la línea de acción requerida

para alcanzar dichos objetivos”. (Guide, 2004)

En este período se definieron los alcances del proyecto, conjuntamente el objetivo

general y los específicos. Se elaboró el diseño operacional del prototipo de

monitoreo inalámbrico y su estructura

En la siguiente ilustración se presenta el diseño planteado.

58

FIGURA N. 22 DISEÑO DEL SISTEMA DE MONITOREO INALÁMBRICO



Como se observa en la figura, el sistema se divide 4 partes operacionales:

Entrada de Datos (Corriente y Voltaje)

Procesado de Datos en placa Arduino Mega (programada en C)

Servicio MY SQL En placa Raspberry pi 2 (servicio LAMP)

Aplicación para smartphone (Desarrollado en App Inventor)

La placa Arduino procesa los datos recibidos por el sensor de corriente y los

almacena en la placa Raspberry, en ella se encuentra instalada una base de

datos donde serán almacenados los KWh consumidos con su respectivo mes.

Cuando el usuario quiera estar al tanto de los kilovatios-Hora que va

consumiendo o consultar algún registro de meses anteriores, simplemente

abrirá la aplicación instalada en su teléfono Android, se conectará al bluetooth

y hará la consulta.

59

EJECUCIÓN

Tercera etapa de la metodología PMI y está compuesta por aquellos procesos

definidos en el diseño del sistema (FIGURA 21) a fin de cumplir con las

especificaciones del mismo. Este grupo de Procesos implica coordinar

personas y recursos, gestionar las expectativas de los interesados,

así como integrar y realizar las actividades del proyecto. (Guide, 2004)

A continuación, se especifica el desarrollo de cada una de las etapas que

compondrán al prototipo.

ENTRADA DE DATOS (CORRIENTE AC)

El primer paso para el desarrollo del prototipo es obtener datos de la corriente que

circula en determinado circuito eléctrico, es decir, hay que transformar la señal

eléctrica analógica en señales digitales para que pueda ser procesada por el

Arduino. Esto se logra con la ayuda del sensor TCS-013-30, el cual determina la

corriente que se consume y soporta hasta 30 amperios.

FIGURA N. 23 SENSOR DE CORRIENTE SCT-013-30

Fuente: Datos de la investigación.


60

El sensor configurado toma las muestras de corriente alterna que consuman las

cargas y se las digitaliza, para realizar el procesamiento en tiempo real en la placa

Arduino.

Este sensor entrega en sus terminales un voltaje AC de 1V, luego se debe sumar

2,5V DC. Básicamente consiste en poner un divisor de tensión y un condensador.

FIGURA N. 24 DIAGRAMA DEL TRANSFORMADOR DE CORRIENTE SCT-013-30

Fuente: Página oficial de Arduino sección de accesorios.


RA = RB = 10 Kilo ohmios a medio vatio.

Capacitor = 10uF a 10 v, para filtrar el posible ruido.

V in: 5V DC provenientes de Arduino.

GND: Tierra del Arduino

V (analog in): 2.5V que será la entrada del sensor SCT.

0_- 1 Vac

http://www.gonzalogalvan.es/wp-content/uploads/2015/10/diagramaFinal.jpg

61

ENTRADA DE DATOS (VOLTAJE AC)

El voltaje será determinado por un selector de 2 posiciones, cada posición

equivale a un estado diferente que es enviado al procesador de Arduino. En estado

“ON” se envían 5 voltios que indican que el sistema funciona a 110V y en “OFF”

al no enviar voltaje indica que el sistema funciona a 240V)

PROCESADO DE DATOS EN LA PLACA ARDUINO MEGA

La placa Arduino mega será la encargada de realizar las siguientes funciones:

Recibir y procesar los datos del sensor de corriente para determinar los

KWh basados en capturas de muestras en el tiempo

Reloj y calendario en tiempo real para guardar datos en el momento

correcto

Conectarse con Raspberry para enviarle la información que se desea

almacenar

Transmitir la información al celular mediante un módulo bluetooth HT-05

Mostrar la información procesada en el display

Para su correcto funcionamiento necesita alimentarse de una fuente externa

de 5V a 12V, se puede usar un adaptador de corriente o mediante el cable

USB conectándolo a la computadora. Encima de esta placa se inserta el

módulo Ethernet Shield el cual cuenta con un puerto RJ45 que servirá como

punto de comunicación con la interfaz de red de la placa Raspberry pi, en

donde se encuentra alzado el servicio de administración MY SQL.

62

FIGURA N. 25 ARDUINO MEGA CON ETHERNET SHIELD



FIGURA N. 26 ENTORNO DE DESARROLLO ARDUINO

Fuente: IDE de Arduino.


63

Para programar Arduino mega es necesario usar el entorno de desarrollo

provisto por ellos y se puede ejecutar en computadoras con sistema operativo

Windows, Linux o MacOS.

El código fuente puede ser revisado en la sección de anexos (ANEXO 1)

FIGURA N. 27 PORCIÓN DEL CÓDIGO DE ARDUINO

Fuente: IDE de Arduino.


INSTALAR MYSQL EN RASPBERRY PI 2 (SERVICIO LAMP)

El sistema operativo Raspbian de Raspberry está a cargo de ejecutar el servicio

LAMP, el significado de sus siglas es el siguiente:

64

Linux

Apache (Servidor web)

MySQL (Base de Datos)

PHP/Perl/Python (lenguaje de programación)

Con los siguientes comandos se puede levantar el servicio correctamente.

Actualizar el sistema

#sudo apt update

#sudo apt upgrade

Instalar servicio web apache

#sudo apt install apache2

Configuración de los permisos del sistema

#cd /var/www/

#sudo chown -R www-data:www-data html

#sudo find html -type d -print -exec chmod 777

#sudo find html -type f -print -exec chmod 777

Instalación de PHP

#sudo apt install php5 libapache2-mod-php5

#sudo /etc/init.d/apache2 restart

#sudo /etc/init.d/apache2 status

Instalación de MySQL

#sudo apt-get install mysql-server mysql-client php5-mysql phpmyad

65

APLICACIÓN PARA SMARTPHONE

La aplicación para Android fue desarrollada en la plataforma APP Inventor, en la

siguiente figura se muestra cómo es escrito el código fuente para que pueda ser

compilado, se observa que la estructura es por bloques como “legos”, así puede

ser interpretado fácilmente por otra persona que quiera estudiar su

funcionamiento.

FIGURA N. 28 INTERFAZ DE APP INVENTOR: CÓDIGO FUENTE

Fuente: Plataforma “App Inventor”.


Uso de la plataforma APP inventor

Para ingresar al IDE de desarrollo: se debe buscar en el navegador “App Inventor”.

Seleccionar “MIT App Inventor 2”, este enlace direccionará la interfaz de

programación.

66

FIGURA N. 29 APP INVENTOR: BÚSQUEDA



FIGURA N. 30 APP INVENTOR: INTERFAZ PRINCIPAL



67

Diseñar el Software:

El programa está estructurado en 2 partes:

Diseño del perfil gráfico o interfaz de usuario.

Diseño lógico en bloques.

Diseño del perfil gráfico o interfaz de usuario.

Se seleccionan las imágenes, combinación de colores, botones, cuadros de texto,

etc., necesarias para la interfaz y que serán visibles para el usuario.

FIGURA N. 31 APP INVENTOR: DISEÑO DE LA INTERFAZ DE USUARIO



68

Diseño de la “caja contenedora” que mostrará el voltaje detectado.

FIGURA N. 32 APP INVENTOR: DISEÑO DE SEGUNTA PANTALLA



Añadir botones que permitan la recolección de datos: actual e histórico.

FIGURA N. 33 APP INVENTOR: BOTONES DE RECOLECCION DE DATOS



69

FIGURA N. 34 APP INVENTOR: DISEÑO DE LOS BOTONES DEL HISTORIAL



Por último, añadir las etiquetas que mostrarán al usuario los datos recolectados.

FIGURA N. 35 APP INVENTOR: CUADROS DE TEXTO



70

Diseño lógico en bloques

Bloques del diseño lógico de la conexión inalámbrica.

FIGURA N. 36 APP INVENTOR: DISEÑO LÓGICO DE CONEXIÖN INALÄMBRICA



º

Diseño lógico de los botones de consumo actual y consumo histórico.

FIGURA N. 37 APP INVENTOR: DISEÑO LÖGICO DE LOS BOTONES DE CONSULTA



71

Usar un reloj que controle la sincronización de la recolección de datos y que

evite que el búfer se llene de datos basura.

FIGURA N. 38 APP INVETOR: RELOJ



Diseño lógico de los botones que representan a los meses del año.

FIGURA N. 39 APP INVENTOR: DISEÑO LÓGICO DE LOS MESES DEL AÑO



72

SUPERVISIÓN Y CONTROL

La cuarta etapa está compuesta por los procesos requeridos para analizar el

desempeño y el cumplimiento de los objetivos del proyecto, recomendar acciones

correctivas o preventivas que anticipen posibles problemas, además se identifican

áreas que precisen de cambios o modificaciones. (Guide, 2004)

Durante esta fase se verificó que el sistema de MONITOREO INALAMBRICO DE

PARAMETROS ELECTRICOS cumpla con las metas propuestas, se estudió el

comportamiento de hardware y software para que sea y permanezca estable, se

realizó un video en cámara rápida del prototipo capturando muestras de corriente

durante 3 horas en un ambiente controlado y sujeto a las condiciones de consumo

básicos de un hogar (luces, refrigerador, TV, etc.), para confirmar que los datos

sean correctos se necesitó usar un amperímetro y el medidor instalado en el

domicilio, el video será entregado como anexo en el CD que incluye este

documento.

FIGURA N. 40 VIDEO SOBRE EL FUNCIONAMIENTO Y CONTROL DEL PROTOTIPO

Fuente: Video del control del prototipo.


73

FIGURA N. 41 PROTOTIPO TERMINADO



CIERRE

Esta etapa se compone por aquellos procesos o actividades que permitan

completar formalmente el proyecto. (Guide, 2004)

En esta fase se realiza la entrega de los diferentes anexos a la unidad de titulación,

los mismos que deberán ser firmados por las autoridades correspondientes para

su respectiva validación.

74

ANÁLISIS DE FACTIBILIDAD

FACTIBILIDAD OPERACIONAL

Esta propuesta va dirigida en beneficio de los usuarios que tengan en sus hogares

un medidor eléctrico. En este caso se tomó como escenario un condominio

ubicado en el centro de Guayaquil. Es factible ya que mediante las encuestas se

determinó que a los abonados sí les interesa contar con un sistema que le permita

monitorear su consumo de energía mediante su celular. Además, no se necesita

modificar nada en la infraestructura del edificio para llevar a cabo la instalación y

posterior uso, solo es necesario un tomacorriente para alimentar el prototipo. Cabe

destacar que los mismos usuarios pueden utilizar el software del prototipo, ya que

es de fácil manejo e intuitivo, además se adjunta un manual de usuario al final de

este documento (Anexo 1)

FACTIBILIDAD TÉCNICA

Este prototipo cuenta con una serie de elementos hardware y software de fácil

adquisición en el mercado electrónico y además económicos.

La estructura es modular, esto asegura que los componentes pueden ser

reemplazados fácilmente por otro en caso de fallos al realizar las pruebas de

funcionamiento, así mismo, los elementos pueden ser actualizados cuando sea

necesario o cuando lleguen al mercado accesorios con nuevas funciones y

prestaciones.

75

El hardware necesario para levantar el prototipo es el siguiente:

Placa Raspberry pi 2

Placa Arduino Mega

Módulo Ethernet Shield

Módulo de Reloj DS3231

Módulo de Bluetooth HC-05

Displays LCD 16 x 2

Fuente de alimentación 5VDC.

Sensor de corriente SCT-013-030

Un selector o interruptor de 2 posiciones

Un diodo RGV

Un Potenciómetro 10k.

El Software es que se presenta a continuación:

IDE de Arduino

Entorno de Desarrollo Android App Inventor

Base de Datos MySQL Server

Sistema operativo Raspbian

76

FACTIBILIDAD LEGAL

Según la ley orgánica del servicio público de energía eléctrica del Ecuador, título

VI, sobre la eficiencia energética, en el artículo 74 establece que se debe

“promover valores y conductas orientadas al empleo racional de los recursos

energéticos, priorizando el uso de energías renovables” además “Incentivar la

reducción de costos de producción a través del uso eficiente de la energía, para

promover la competitividad”. (Asamblea Nacional, 2015)

Además, en su artículo 1, esta ley “regula la participación de los sectores público

y privado, en actividades relacionadas con el servicio público de energía eléctrica,

así como también la promoción y ejecución de planes y proyectos con fuentes de

energías renovables, y el establecimiento de mecanismos de eficiencia

energética”. (Asamblea Nacional, 2015)

Este proyecto pretende proveer al consumidor de un hábito de ahorro energético

y defender sus derechos, ya que podrá conocer en cualquier momento los KWh

consumidos, pudiendo así tener un punto de referencia para que en posteriores

días o semanas no sobrepase sus raciones de energía normales y sepa si está

pagando lo justo.

77

FACTIBILIDAD ECONÓMICA

Para la realización de este proyecto fueron necesarios varios componentes

electrónicos que se presentan a continuación. Cabe mencionar que los

diferentes entornos para desarrollo de software y base de datos (Arduino,

Android, MySQL) son Open Source, por tanto, no generaron costos adicionales.

CUADRO N. 14 COSTO DE LOS COMPONENTES DEL PROTOTIPO

CANTIDAD DESCRIPCIÓN TOTAL

1 Raspberry pi 2 $50

1 Tarjeta Arduino Mega $20

1 Módulo Ethernet Shield $15

1 Módulo de Reloj DS3231 $5

1 Módulo de Bluetooth HC-05 $10

1 Displays LCD 16 x 2 $6

1 Fuente de alimentación 5 vdc. $5

1 Sensor SCT-013-030 $20

1 Led RGV $0,5

1 Interruptor de 2 posiciones $0,5

Total $132



Como se puede observar, la implementación del prototipo es factible económicamente

ya que los componentes son de bajo coste, mejor aún si se decide fabricarlos en masa.

78

ETAPAS DE LA METODOLOGÍA DEL PROYECTO

El presente proyecto está basado en la metodología Project Management Institute

(PMI), el cual indica que la aplicación de conocimientos, procesos, habilidades,

herramientas y técnicas puede tener un impacto considerable en el éxito de un

proyecto. La guía del “PMBOK” es el documento oficial que explica este método y

proporciona pautas para el desarrollo de proyectos y define conceptos

relacionados con la dirección de éstos. PMI consta de 5 etapas: Inicio, Planeación,

Ejecución, Monitoreo y Control, Cierre. (Guide, 2004)

ENTREGABLES DEL PROYECTO

Código fuente de Arduino, se adjunta en anexos (anexo 1)

Video explicativo

Manual de usuario, se adjunta en anexos (anexo 2)

Documento empastado

CD

.

CRITERIOS DE VALIDACIÓN DE LA PROPUESTA

Para validar el proyecto se realizó una encuesta a los habitantes del

condominio la “La Universal”, situado en las calles Maldonado 307 E/ Chile y

Chimborazo de la ciudad de Guayaquil, esto con el fin de medir la aceptación

de los usuarios y demostrar la necesidad que tienen de usar un sistema de

monitoreo eléctrico que le permita ver su consumo en dólares desde una

herramienta de uso cotidiano: el smartphone.

79

CUADRO N. 15 VALIDACIÓN DE LA PROPUESTA

CRITERIO PORCENTAJE

Considera viable la idea de usar una

aplicación para monitorear el

consumo de electricidad que gasta

cada día

91.3%

Considera que, conociendo el valor

de su consumo eléctrico en tiempo

real y expresado en dólares, crearía

el hábito de ahorro eléctrico

52.20%

De existir una aplicación para

smartphone que le permita ver cuánta

energía consume y el valor que debe

pagar en tiempo real ¿la usaría?

100%



80

CRITERIOS DE ACEPTACIÓN DEL PRODUCTO O SERVICIO

Se evaluó cada proceso definido e implementado en el diseño del sistema de

monitoreo de parámetros eléctricos, mediante pruebas que se realizaron en la

cuarta etapa: Control del proyecto.

CUADRO N. 16 CRITERIOS DE ACEPTACIÓN DEL SISTEMA

PROCESO CRITERIO DE ACEPTACION ESTADO

Recolección de

datos

Corriente/Voltaje

La rapidez y exactitud del sensor de

corriente Aprobado

Procesamiento de

Datos

Procesamiento de datos de Arduino,

sincronización del reloj RTC y

transmisión eficiente del bluetooth

Aprobado

Base de Datos

Almacenamiento y posterior

recuperación con un tiempo de

consulta de 2-3 segundos

Aprobado

Transmisión y

Recepción de Datos

Velocidad de consulta entre la

aplicación de monitoreo del

smartphone y el módulo bluetooth de

Arduino, no sobrepasa 1 segundos

Aprobado



81

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CONCLUSIONES

El desarrollo de prototipos bajo las herramientas Arduino y Raspberry ofrecen

muchas ventajas debido a la amplia gama de posibilidades que brinda tanto

a los programadores como al usuario final. Con el sensor de corriente SCT-

013-030 fue posible capturar y procesar la carga normal en una vivienda sin

necesidad de hacer modificaciones en sus instalaciones eléctricas y sin

alterar su funcionamiento, solo se debe instalar el sensor en la entrada del

disyuntor principal para empezar a monitorear el consumo eléctrico.

Con la ayuda del módulo bluetooth HT-05, se realizó la comunicación entre la

aplicación móvil y el prototipo, permitiendo así, enviar y recibir los parámetros

eléctricos directamente al smartphone en un rango comprendido entre 0 a 15

metros y en un lapso entre 2 a 4 segundos.

El procesamiento de información que ofrece la tarjeta Raspberry permite que

la información sea almacenada en la base de datos MySQL instalada en ella,

los parámetros eléctricos guardados son enviados a la aplicación móvil

cuando el usuario solicita dicha información.

Gracias a la plataforma libre en línea “APP INVENTOR” ha sido posible la

creación del aplicativo para este proyecto de titulación, el cual permite no solo

recolectar los datos, sino que también los almacena. La aplicación ofrece una

interfaz amigable e intuitiva que le facilita a los usuarios interactuar con ella,

dejando de lado la necesidad de capacitarse para poder usarla.

Los resultados obtenidos de las pruebas realizadas al prototipo fueron

satisfactorios, cumple con las funcionalidades determinadas en los

objetivos para medir la corriente, además se demostró lo eficiente y

sencillo usar este sistema para el monitoreo de parámetros eléctricos.

82

RECOMENDACIONES

Para uso industrial es necesario configurar un sensor Sct-013 que soporte

cargas mayores (modelo 0100), este permitiría captar corrientes de entrada

entre 0 a 100 amperios. Cabe recalcar que el sensor SCT-013-30 soporta

hasta 30 amperios.

En el mercado existe un módulo bluetooth que emite señales hasta 1000m

(HC-12) difícil de conseguir en Ecuador, en futuras versiones es aconsejable

importar este componente y cambiarlo por el que se usa actualmente (HT-05).

El tiempo de almacenamiento, consulta, extracción y envío de los datos en

Raspberry pi pueden mejorar descartando el uso del Arduino, ya que se

eliminaría el tiempo de conexión existente entre estas dos placas. En

próximas versiones se puede emplear almacenamiento en la nube para

realizar consultas en cualquier parte del mundo

Es factible proveer a la aplicación móvil de una función que genere gráficos

basados en el historial guardado, así el usuario podría interpretar con mayor

facilidad los diferentes períodos de consumo eléctrico

Colocar entre los pines de alimentación del procesador un capacitor de 30

microfaradios a 12V, capacidad suficiente para que alimente durante 1

milisegundo al procesador y que este detecte la falta de fase, así el programa

grabará el ultimo valor de consumo y cuando regrese la energía eléctrica parta

desde ese dato guardado y no se pierda.

83

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procesamiento y facturación. Universidad Católica Andrés Bello.

ANEXO 3: FORMATO DE LA ENCUESTA


CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Encuesta sobre el grado de aceptación que puede tener un sistema para monitorear consumos eléctricos.

Género: _____ Edad: _____

1. ¿Sabe usted qué parámetros le ofrece su medidor para calcular el consumo eléctrico? SI ____ NO ____ TIENE ALGUNA IDEA______

2. ¿Qué tan a menudo revisa las lecturas de consumo que ofrece su medidor eléctrico? SIEMPRE____ A VECES____ CASI NUNCA____ NUNCA____

3. ¿Considera que la información que le ofrece la planilla eléctrica es de fácil interpretación? SI ____ NO ____ NO TODA_____

4. ¿Guarda usted sus planillas eléctricas de tal manera que pueda consultar su consumo en algún otro momento?

SI ____ NO ____ A VECES____

5. ¿Considera usted que el valor a pagar dado por la planilla eléctrica está acorde a lo que consumió en ese mes?

SI ____ NO ____ NO ESTOY SEGURO____

6. ¿Considera factible que desde su casa pueda saber cuánto debe pagar sin tener que esperar a que llegue la planilla?

SI ____ NO ____

7. ¿Qué tan a menudo utiliza las aplicaciones instaladas del celular? SIEMPRE____ A VECES____ NUNCA___

8. ¿Considera viable la idea de usar una aplicación para monitorear el consumo de electricidad que gasta cada día?

SI ____ NO ____

9. ¿Considera que, conociendo el valor de su consumo eléctrico en tiempo real y expresado en dólares, crearía el hábito de ahorro eléctrico?

SI ____ NO ____ ES POSIBLE____

10. De existir una aplicación para smartphone que le permita ver cuánta energía consume y el valor

que debe pagar en tiempo real ¿la usaría? SI ____ NO ___

ANEXOS

ANEXO 1: CÓDIGO ARDUINO

//L.Barrera_Henry MEDIDOR_ELECTRICO_INALAMBRICO // Trabajo de

titulación.

#include <SoftwareSerial.h> #include <Ethernet.h> #include <MySQL_Connection.h> #include <MySQL_Cursor.h> #include <LiquidCrystal.h>

EthernetClient EthClient; MySQL_Connection conexion ((Client *) &EthClient); #include "RTClib.h” //reloj RTC_DS3231 rtc; #include "EmonLib.h"// para monitorear la corriente ac EnergyMonitor energyMonitor;// Crear una instancia EnergyMonitor const int rs = 2, en = 3, d4 = 4, d5 = 5, d6 = 6, d7 = 7; LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7); DateTime fecha; float anterior ; float dato_ant ; int mes= 1; float recogido = 0; float consumo_mes = 0; int cont=0; int led =2; int estadoBt=0;int muestras_dia = 20; int muestras_hora = 3600; // muestras_hora debe ser 3600,segundos que tiene la hora , por cuestiones de visualizacion lo pondremos en 10 int estado1 = 0;int Voltaje = 123; int Nivel_voltaje = 0 ;int Indicador_voltaje = 0; int indicador_voltaje = A0; //pin lectura de voltaje 124 / 240 (1 o 0)de la pila, usando un selector float extras = 0; //valores por distribusion y extras que cobra la Empresa_electrica float Amp_s=0; float Amp_acum=0; float Kw_acum=7417;float Pago_acum=0; float Irms=0; float pago_Hora=0;float Kw_Dia=0; float Kw_Hora=0; int dato_leido =0;//int a = 0;int b = 0 ;int c = 0 ; int ledRojo = 13;int ledVerde = 12;int ledAzul = 11 ; byte mac_addr[] = {0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED}; IPAddress IPMySQL(192, 168, 2, 50); IPAddress IPArduino (192, 168, 2, 10); //IPAddress IPMySQL(192, 168, 0, 98); //IPAddress IPArduino (192, 168, 0, 10); char userMySQL[]="arduino"; char passMySQL[]="arduino"; /*void grabarDatoBD(int pdato1, float pdato2)

{if(conexion.connect(IPMySQL, 3306, userMySQL, passMySQL)) {char INSERTAR_MySQL[]= "INSERT INTO bdprueba1.tabla1 (dato1,dato2) VALUES (%d, %s)"; //insertando datos manualmente char query[128];char decimal[10];dtostrf(pdato2, 1, 1, decimal); sprintf(query, INSERTAR_MySQL, pdato1, decimal); MySQL_Cursor *cur_mem = new MySQL_Cursor(&conexion); cur_mem->execute(query); delete cur_mem;conexion.close(); Serial.println("Registro Grabado ");digitalWrite (ledVerde,HIGH);delay (1000);digitalWrite(ledVerde,LOW); }else {Serial.println("Conexion a Base de datos fallo grabar.");} }*/ float extraerDatoBD(int valor_mes) {if (conexion.connect(IPMySQL, 3306, userMySQL, passMySQL)) {row_values *fila = NULL; String resultado; char a[8]; MySQL_Cursor *cur_mem = new MySQL_Cursor(&conexion); char BUSCAR_MySQL[]= "select dato2 from bdprueba1.tabla1 where dato1 = %d"; char query[128]; sprintf(query, BUSCAR_MySQL, valor_mes); cur_mem->execute(query); column_names *columns = cur_mem->get_columns(); do {fila = cur_mem->get_next_row(); if (fila != NULL) {resultado = atol(fila->values[0]);}//Serial.println(resultado); } while (fila != NULL);delete cur_mem; conexion.close(); resultado.toCharArray(a,resultado.length()+1); return atof(a); }else {Serial.println("Fallo ..Extraer");} } void grabarDato(int pdato1, float pdato2) { char INSERTAR_MySQL[]= "INSERT INTO bdprueba1.tabla1 (dato1,dato2) VALUES (%d, %s)"; //insertando datos manualmente char query[128];char decimal[10];dtostrf(pdato2, 1, 1, decimal); sprintf(query, INSERTAR_MySQL, pdato1, decimal); MySQL_Cursor *cur_mem = new MySQL_Cursor(&conexion); cur_mem->execute(query); delete cur_mem; Serial.print("mes.. ");Serial.print(mes); Serial.print("..guardado : "); Serial.println (Kw_acum - (anterior) ); digitalWrite (ledVerde,HIGH);delay (500);digitalWrite(ledVerde,LOW); } float extraerDato(int valor_mes) { row_values *fila = NULL; String resultado; char a[8]; MySQL_Cursor *cur_mem = new MySQL_Cursor(&conexion); char BUSCAR_MySQL[]= "select dato2 from bdprueba1.tabla1 where dato1 = %d";

char query[128]; sprintf(query, BUSCAR_MySQL, valor_mes); cur_mem->execute(query); column_names *columns = cur_mem->get_columns(); do {fila = cur_mem->get_next_row(); if (fila != NULL) {resultado = atol(fila->values[0]);}//Serial.println(resultado); } while (fila != NULL);delete cur_mem; resultado.toCharArray(a,resultado.length()+1); return atof(a); } void calculo () {// for (int f = 1; f <= muestras_dia; f++) //`para grabar por dia seria ( 3600 x 24) cantidad de muestras_dia // {for (int i = 1; i <= muestras_hora ; i++) {Irms = energyMonitor.calcIrms(1484);//corriente eficaz,arduino 1 tiene 106 mestras cada ciclo, ya que recomiendan tomar de 14 ciclos,la open enrgy monitor (106 x14) if (Irms <= 0.2 ) {Irms = 0.0;} Amp_s = Amp_s + Irms ; Amp_acum =(Amp_s/muestras_hora); Kw_acum =Kw_acum +((Amp_acum * Voltaje)/1000);Pago_acum =((Kw_acum * 0.091)+ extras); captura_bt(); Serial.print (" Amperios_s: "); Serial.print(Irms, 1); Serial.print (" Kw_acumulados: "); Serial.print(Kw_acum, 2); Serial.print (" Pago_acumulados: "); Serial.println(Pago_acum, 2) ;delay (1000);} lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Kw_H : "); lcd.setCursor(8, 0); lcd.print(Kw_acum); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Pag$ : "); //lcd.setCursor(12,0 ); lcd.print(mes); lcd.setCursor(8, 1); lcd.print(Pago_acum); //Serial.print("Lectura X Hora : ");Serial.println (Kw_acum);} // Serial.print("Lectura X Dia : "); Serial.println(Kw_acum); // grabarDatoBD(fecha.month(), Kw_acum); } void LimpiarBD() { if (conexion.connect(IPMySQL, 3306, userMySQL, passMySQL)) {char ELIMINAR_MySQL[]= "DELETE FROM bdprueba1.tabla1 "; //insertando datos manualmente MySQL_Cursor *cur_mem = new MySQL_Cursor(&conexion); cur_mem->execute(ELIMINAR_MySQL); delete cur_mem; conexion.close(); Serial.println("Registros Eliminados "); }else {Serial.println("Conexion a la base de datos fallo eliminar");}

} void inicia_reloj() {rtc.begin(); if (!rtc.begin()) {Serial.println(F("No se encontró RTC")); while (1);} if (rtc.lostPower()) // Si se ha perdido la corriente, fijar fecha y hora {rtc.adjust(DateTime(F(__DATE__), F(__TIME__))); // Fijar a fecha y hora de compilacion // rtc.adjust(DateTime(2016, 1, 21, 3, 0, 0)); // Fijar a fecha y hora específica. En el ejemplo, 21 de Enero de 2016 a las 03:00:00 }} void captura_bt() { if (estado1 ==LOW ) { Indicador_voltaje = 240;} if (estado1 == HIGH ){ Indicador_voltaje = 120;} estadoBt = Serial3.read(); switch(estadoBt){ case 'a':{ recogido = extraerDatoBD(1); impresion();break;} case 'b':{ recogido = extraerDatoBD(2); impresion();break;} case 'c':{ recogido = extraerDatoBD(3); impresion();break;} case 'd':{ recogido = extraerDatoBD(4); impresion();break;} case 'e':{ recogido = extraerDatoBD(5); impresion();break;} case 'f':{ recogido = extraerDatoBD(6); impresion();break;} case 'g':{ recogido = extraerDatoBD(7); impresion();break;} case 'h':{ recogido = extraerDatoBD(8); impresion();break;} case 'i':{ recogido = extraerDatoBD(9); impresion();break;} case 'j':{ recogido = extraerDatoBD(10); impresion();break;} case 'k':{ recogido = extraerDatoBD(11); impresion();break;} case 'l':{ recogido = extraerDatoBD(12); impresion();break;} case 'x':{Serial3.print(Indicador_voltaje); Serial3.print(","); Serial3.print(Kw_acum); Serial3.print(","); Serial3.println(Pago_acum);Serial.print ("Dato fue extraido");digitalWrite (ledAzul,HIGH);delay (500);digitalWrite(ledAzul,LOW); } }} void impresion() { consumo_mes = recogido * 0.09;Serial3.print(Indicador_voltaje);Serial3.print(",");Serial3.print(recogido);Serial3.print(",");Serial.print ("Dato fue extraido");Serial3.print(consumo_mes);digitalWrite (ledAzul,HIGH);delay (500);digitalWrite(ledAzul,LOW); } void setup() {pinMode (ledRojo,LOW);pinMode (ledVerde,LOW); pinMode (ledAzul,LOW);

pinMode(ledRojo,OUTPUT);pinMode(ledVerde,OUTPUT);pinMode(ledAzul,OUTPUT); pinMode(indicador_voltaje, INPUT); Serial.begin(9600); // monitor serial del arduino Serial3.begin(9600); //modulo blueto h06 inicia_reloj(); energyMonitor.current(1, 27.25);//entrada para medir corriente A5 y el 27.7 es variable de ajuste con el amperimetro Ethernet.begin(mac_addr, IPArduino); lcd.begin(16, 2); Serial.println(" SISTEMA DE MONITOREO DE CONSUMO ELECTRICO"); Serial.println(" ========================================") ;Serial.println(); } void loop() { Serial.flush();fecha = rtc.now(); estado1 = digitalRead(indicador_voltaje); calculo(); if(fecha.second() < 2 && (fecha.minute()%2 == 0) ) // 1 vez al mes { if(conexion.connect(IPMySQL, 3306, userMySQL, passMySQL)) { dato_ant=extraerDato(mes-1); Serial.println("Mes anterior");Serial.println (dato_ant); if(dato_ant == 0) {grabarDato (mes,Kw_acum ); conexion.close();mes=mes+1;}//Serial.println ("No hay datos anteriores"); else { grabarDato (mes,Kw_acum - (anterior));conexion.close();mes=mes+1;} } else {mes=mes+1;Serial.println("Error al grabar el mes....");Serial.print(mes);} anterior = Kw_acum; } if(mes > 12){LimpiarBD();mes = 1;} }

Código en el IDE de Arduino.

FIGURA N. 42 ANEXO 1: CÓDIGO ARDUINO






ANEXO 2: MANUAL DE USUARIO

Este manual pretende ayudar y guiar al usuario a usar la aplicación

“Monitor_Eléctrico”.

Este manual está dividido en 3 partes:

Instalación de la aplicación

Ingreso a la aplicación y comunicación con bluetooth

Operación de la aplicación.

1. Instalación de la aplicación

Pasar la aplicación a la memoria o tarjeta SD del celular y abrirla.

Si marca error se debe habilitar la opción “instalar desde fuentes desconocidas”

en las configuraciones de Android

Finalmente se habrá instalado la app y podrá verla desde el menú de aplicaciones.

2. Ingreso a la aplicación y comunicación con bluetooth

Lo primero que muestra la app al abrirla,

es un mensaje que dice “Active su

bluetooth” en caso de estar desactivado,

Cuando esté activado el bluetooth

se despliega un listado con los

diferentes dispositivos

vinculados, se debe seleccionar

el que se llama

“MONITOR_ELECTRICO”

Cuando esté entablada la

comunicación con el bluetooth de

Arduino, se abrirá la ventana

principal que permitirá realizar las

consultas de consumo actuales o

revisar los consumos históricos

como se muestra a continuación

3. Operación de la aplicación

EL botón “actual” muestra el

consumo en kWh y valor a pagar

hasta el momento de la consulta

Además, despliega varias opciones

adicionales

Guardar: almacenas los

datos en la base de datos

Ver datos: para solicitar

datos a la DB

Limpiar: limpia la pantalla

Al pulsar el botón histórico, se

despliegan 12 botones que

corresponden a los meses del año,

con ellos se pueden realizar

consultas de los consumos

eléctricos de meses anteriores

Para cerrar la aplicación debe pulsar el botón “atrás” del celular y cuando quiera

volver a conectarse se repite el proceso de vinculación al bluetooth visto en la

segunda parte de este documento.

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