Diseño y construcción de un prototipo automatizado de persiana verde fijadora de dióxido de carbono (CO2)

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(1)DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN PROTOTIPO AUTOMATIZADO DE PERSIANA VERDE FIJADORA DE DIÓXIDO DE CARBONO (CO2). RUBEN DARIO GÓMEZ HORTUA CÓDIGO: 20081078044. UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA TECNOLOGÍA EN SISTEMATIZACIÓN DE DATOS BOGOTÁ 2018.

(2) DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN PROTOTIPO AUTOMATIZADO DE PERSIANA VERDE FIJADORA DE DIÓXIDO DE CARBONO (CO 2). RUBEN DARIO GÓMEZ HORTUA CÓDIGO: 20081078044. TRABAJO DE GRADO PARA OPTAR AL TÍTULO DE TECNÓLOGO EN SISTEMATIZACIÓN DE DATOS.. DIRECTOR DARIN JAIRO MOSQUERA PALACIOS JURADO HECTOR JULIO FUQUENE ARDILA. UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA TECNOLOGÍA EN SISTEMATIZACIÓN DE DATOS BOGOTÁ 2018.

(3) Nota de aceptación.. El trabajo de grado titulado DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN PROTOTIPO AUTOMATIZADO DE PERSIANA VERDE FIJADORA DE DIÓXIDO DE CARBONO (CO2), realizado por el estudiante RUBEN DARIO GÓMEZ HORTUA, cumple con los requisitos exigidos por la UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JÓSE DE CALDAS para optar al título de TECNOLÓGO EN SISTEMATIZACIÓN DE DATOS.. ______________________________ Firma del presidente del jurado. ______________________________ Firma del jurado. ______________________________ Firma del director. Bogotá, 23 de marzo de 2018..

(4) TABLA DE CONTENIDO. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. 12 1.. FASE DE PLANEACION. ......................................................................................... 14 1.2.. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. ............................................................... 14. 1.2.1. DESCRIPCION DEL PROBLEMA. ............................................................. 14. 1.2.2.. FORMULACION DEL PROBLEMA. ............................................................ 15. 1.3.. ALCANCES Y DELIMITACIONES. .................................................................... 16. 1.3.1.. ALCANCES. ............................................................................................... 16. 1.3.2.. DELIMITACIONES. .................................................................................... 16. 1.4.. OBJETIVOS. ..................................................................................................... 18. 1.4.1.. OBJETIVO GENERAL. ............................................................................... 18. 1.4.2.. OBJETIVOS ESPECIFICOS. ...................................................................... 18. 1.5.. JUSTIFICACION................................................................................................ 19. 1.6.. ESTADO DEL ARTE. ........................................................................................ 20. 1.7.. MARCO DE REFERENCIA. .............................................................................. 22. 1.7.1.. MARCO TEORICO. .................................................................................... 22. 1.7.2.. MARCO CONCEPTUAL. ............................................................................ 25. 1.7.2.1.. ¿Qué es un muro verde? ........................................................................ 25. 1.7.2.2.. Beneficios de un muro verde o jardín vertical. ......................................... 25. 1.7.2.3.. Desventajas de los modelos existentes. .................................................. 26. 1.7.2.4.. Dióxido de carbono. ................................................................................ 26. 1.7.2.5.. Selección de especie vegetal fijadora de dióxido de carbono. ................. 27. 1.7.2.6.. ¿Qué es un sistema automatizado? ........................................................ 28. 1.7.2.7.. Prototipos automatizados. ....................................................................... 29. 1.7.2.8.. Dispositivos móviles. ............................................................................... 29. 1.7.2.9.. Aplicaciones móviles. .............................................................................. 30. 1.7.2.10.. Plataforma android. ................................................................................. 31. 1.7.2.11.. Arquitectura de la plataforma android...................................................... 31. 1.7.2.12.. Componentes del núcleo principal de android. ........................................ 34. 1.7.2.13.. Ciclo de vida de un activity. ..................................................................... 34.

(5) 1.7.2.14.. Bluetooth. ................................................................................................ 36. 1.7.2.15.. ¿Qué es un arduino? .............................................................................. 37. 1.7.2.16.. ¿Qué es un sensor?................................................................................ 38. 1.7.2.17.. Sensores de humedad. ........................................................................... 38. 1.7.2.18.. Sensores de temperatura. ....................................................................... 38. 1.7.3.. 2.. 1.8.. PRESUPUESTO................................................................................................ 41. 1.9.. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES. ................................................................. 44. FASE DE ANALISIS. ................................................................................................ 46 2.1.. ANÁLISIS DE REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA Y DEL SOFTWARE ........... 46. 2.1.1.. Requerimientos funcionales. ................................................................... 46. 2.1.1.2.. Requerimientos no funcionales. .............................................................. 47. 2.2.. REQUERIMIENTOS FUNCIONALES DEL PROTOTIPO. .......................... 47. DIAGRAMA DE CASOS DE USO. ..................................................................... 48. 2.2.1.. DESCRIPCIÓN DE LOS CASOS DE USO. ................................................ 48. 2.2.2.. REQUISITOS DE LOS CASOS DE USO. ................................................... 48. 2.3.. DIAGRAMA DE FLUJO DE DATOS Y DICCIONARIO DE DATOS. .................. 55. 2.3.1. 2.4.. DESCRIPCIÓN DE LOS DIAGRAMAS DE FLUJO DE DATOS.................. 55. SELECCIÓN DE LA HERRAMIENTA DE PROGRAMACION ............................ 58. 2.4.1.. HERRAMIENTA DE PROGRAMACIÓN DE LA APLICACIÓN. ................... 58. 2.4.2.. HERRAMIENTA DE PROGRAMACIÓN DEL ARDUINO. ........................... 60. FASE DE DISEÑO .................................................................................................... 61 3.1.. DISEÑO ENTIDAD RELACION. ........................................................................ 61. 3.1.1.. DISEÑO ENTIDAD RELACIÓN. ................................................................. 61. 3.1.2.. DICCIONARIO DE DATOS......................................................................... 62. 3.2.. DISEÑO PROCEDIMENTAL. ............................................................................ 63. 3.3.. ARQUITECTURA LÓGICA Y FÍSICA. ............................................................... 64. 3.3.1.. ESQUEMA LÓGICO. .................................................................................. 64. 3.3.2.. ESQUEMA FÍSICO. .................................................................................... 65. 3.4. 4.. REQUERIMIENTOS DEL SOFTWARE. ..................................................... 46. 2.1.1.1.. 2.1.2.. 3.. MARCO REFERENCIAL ............................................................................ 39. DISEÑO DE INTERFAZ CON EL USUARIO. .................................................... 66. FASE DE IMPLEMENTACIÓN. ................................................................................ 70.

(6) 4.1.. ENTORNO DE HARDWARE. ............................................................................ 70. 4.2.. PROGRAMACIÓN DE LA APLICACIÓN ........................................................... 70. 4.2.1.. AndroidManifest.xml ................................................................................... 70. 4.2.2.. Activiy_main.xml ......................................................................................... 70. 4.2.3.. Activity_control.xml ..................................................................................... 72. 4.2.4.. Android y Bluetooth. ................................................................................... 76. 4.2.5.. MainActivity.java ......................................................................................... 78. 4.2.6.. Control.java ................................................................................................ 80. 4.3.. PROGRAMACIÓN DEL ARDUINO. ................................................................... 87. 4.3.1.. CONFIGURACION DEL MODULO BLUETOOTH. ..................................... 87. 4.3.1.1.. Cambiar nombre de nuestro módulo HC-05 ............................................ 87. 4.3.1.2.. Cambiar Código de Vinculación .............................................................. 87. 4.3.1.3.. Configurar la velocidad de comunicación: ............................................... 87. 4.3.2. TOPOLOGÍA DEL SENSOR DE TEMPERATURA Y HUMEDAD IMPLEMENTADO AL PROTOTIPO (DHT11) ........................................................... 88. 5.. 4.3.3.. CONEXIÓN DEL PROTOTIPO. .................................................................. 89. 4.3.4.. CODIGO ARDUINO.................................................................................... 90. FASE DE PRUEBAS DEL SISTEMA. ....................................................................... 95 5.1.. 6.. PRUEBAS FUNCIONALES. .............................................................................. 95. FASE DE IMPLANTACIÓN. .................................................................................... 102 6.1.. HARDWARE.................................................................................................... 102. 6.1.1.. ESTRUCTURA. ........................................................................................ 102. 6.1.1.1.. Sistema de riego. .................................................................................. 103. 6.1.1.2.. Sistema de movimiento. ........................................................................ 104. 6.1.1.3.. Sistema de proteccion térmica .............................................................. 105. 6.1.2. 6.2.. CAJA DE COMUNICACIÓN. .................................................................... 105. SOFTWARE. ................................................................................................... 107. 6.2.1.. CONECCION DE LA APLICACIÓN CON LA CAJA DE COMUNICACIÓN 107. 7.. CONCLUSIONES ................................................................................................... 109. 8.. RECOMENDACIONES ........................................................................................... 111. BIBLIOGRAFIA. ............................................................................................................. 112.

(7) LISTA DE TABLAS Tabla 1. Factibilidad Económica Recursos Humanos. ............................................................. 41 Tabla 2. Factibilidad Económica materiales y equipos. ........................................................... 42 Tabla 3 Factibilidad Económica otros recursos. ........................................................................ 43 Tabla 4. Factibilidad Económica Costo Total ............................................................................. 43 Tabla 5. Descripción caso de uso: ver dispositivos vinculados. ............................................. 50 Tabla 6.Descripción caso de uso: Seleccionar dispositivo. ..................................................... 50 Tabla 7. Descripción caso de uso: Sincronizar. ........................................................................ 51 Tabla 8 Descripción caso de uso: Mover. .................................................................................. 51 Tabla 9. Descripción caso de uso: Riego.. ................................................................................. 52 Tabla 10. Descripción caso de uso: Duración.. ......................................................................... 52 Tabla 11.Descripción caso de uso: Protección. ....................................................................... 53 Tabla 12. Descripción caso de uso: Desconectar.. ................................................................... 53 Tabla 13. Descripción caso de uso: Salir ................................................................................... 54 Tabla 14. Diccionario de datos ..................................................................................................... 57 Tabla 15. Comparativo entre Android Studio y ADT................................................................. 59 Tabla 16. Comparativo Arduino IDE vs Arduino Web Editor .................................................. 60 Tabla 17.Diccionario de datos ...................................................................................................... 62 Tabla 18. Clases Bluetooth para Android. .................................................................................. 77 Tabla 19. Caso de prueba 1 Ver dispositivos vinculados. .................................................... 95 Tabla 20. Caso de prueba 2 Seleccionar dispositivo ................................................................ 96 Tabla 21. Caso de prueba 2 Seleccionar dispositivo ................................................................ 97 Tabla 22. Caso de prueba 4. Mover. ........................................................................................... 98 Tabla 23. Caso de prueba 5. Riego............................................................................................. 98 Tabla 24. Caso de prueba 6: Duración.. ..................................................................................... 99 Tabla 25. Caso de prueba 7: Protección .................................................................................... 99 Tabla 26. Caso de prueba 8: Desconectar ................................................................................. 99 Tabla 27. Caso de prueba 9: Salir ............................................................................................. 100 Tabla 28. Lista de cumplimiento de pruebas funcionales. ..................................................... 101.

(8) LISTA DE FIGURAS Figura 1. Ciclo de carbono ............................................................................................................ 22 Figura 2. Pila de software de Android ......................................................................................... 32 Figura 3. Ciclo de vida de una activity ........................................................................................ 35 Figura 4. Diagrama de Gantt. ....................................................................................................... 45 Figura 5. Diagrama de casos de uso general de la aplicación móvil ..................................... 49 Figura 6. Diagrama de flujo de datos general de la aplicación movil .................................... 55 Figura 7. Diagrama de flujo de datos especifico de la aplicación movil. ............................... 55 Figura 8. Diagrama de tipo de datos. .......................................................................................... 56 Figura 9. Diseño entidad relación. .............................................................................................. 61 Figura 10. Algoritmo del software en diagrama de flujo ........................................................... 63 Figura 11. Esquema lógico de la aplicación ............................................................................... 64 Figura 12. Esquema físico de la aplicación. ............................................................................... 65 Figura 13. Diseño de pantalla 0. .................................................................................................. 66 Figura 14. Diseño de pantalla 1. .................................................................................................. 67 Figura 15. Diseño de pantalla 2. ................................................................................................. 68 Figura 16. Diseño de panel de control principal ........................................................................ 69 Figura 17. Diseño resultante activity_main.xml ......................................................................... 72 Figura 18. Diseño resultante activity_control.xml ...................................................................... 76 Figura 19. Circuito sensor. Micropik ............................................................................................ 89 Figura 20. Conexión del prototipo ................................................................................................ 89 Figura 21. Prueba 1 Ver dispositivos vinculados; Exitosa. ...................................................... 95 Figura 22. Prueba 2 Seleccionar dispositivo; Exitosa. ............................................................ 96 Figura 23 Prueba 3: Sincronizar; Exitosa. .................................................................................. 97 Figura 24 Prueba 8: Desconectar. Exitosa............................................................................... 100 Figura 25. Estructura del prototipo. ............................................................................................ 102 Figura 26. Sistema de riego por goteo ...................................................................................... 103 Figura 27. Sistema de riego y recolección de aguas lluvia .................................................... 103 Figura 28. Sistema de movimiento ............................................................................................ 104 Figura 29. Sistema de proteccion térmica encendido............................................................. 105 Figura 30. Caja de comunicación .............................................................................................. 106 Figura 31 Panel de control principal. ......................................................................................... 107.

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(10) RESUMEN. En este trabajo de grado se diseña y construye un prototipo automatizado de persiana verde fijadora de dióxido de carbono (CO 2) que aporta a la mitigación de la concentración de dióxido de carbono en la atmosfera mediante el cuidado y mantenimiento desatendido de plantas, ya que la concentración de gases contaminantes y de efecto invernadero principalmente (CO2) ha venido aumentando desde el inicio de la era de la industrialización (1750), y se ha mantenido en aumento gracias a diferentes factores antrópicos, dicho aumento de la concentración de dióxido de carbono en la atmosfera genera problemas ambientales, económicos, y sociales, por lo cual se implementan al prototipo plantas de Chlorophytum laxum, excelentes fijadoras de dióxido de carbono (CO2) que ayudan a la mitigación de los impactos ambientales que le implica el ser humano al planeta tierra. Con el prototipo además se ocupan espacios desaprovechados como lo son las paredes, con plantas que crecen con poco cuidado y atención, ya que el prototipo cuenta con la implementación de sistemas automatizados; sistema de riego, sistema de recolección aguas lluvia, sistema de movimiento, sistema de protección térmica, mediante los cuales el prototipo realiza las funciones de riego, de desplazamiento de las plantas y de elevación de la temperatura cada que se le ordene, las ordenes son impartidas desde un dispositivo móvil mediante una aplicación desarrollada en Android Studio, todo con el fin de facilitarle al usuario el cuidado del prototipo de persiana verde. El prototipo se puede implementar en cualquier superficie vertical, paredes, muros, columnas de viviendas, edificios, centros comerciales, museos y demás mejorando la calidad del aire y generando espacios óptimos y confortables a la vista. Palabras clave: Android, automatización, bluetooth, muro verde, dióxido de carbono CO2.. 10.

(11) ABSTRACT. In this project, an automated prototype of green blind carbon dioxide (CO2) fixer is designed and built to mitigate the carbon dioxide concentration in the atmosphere through the care and maintenance of plants. Since the concentration of Polluting gases and greenhouse gases mainly (CO2) has been increasing since the beginning of the era of industrialization (1750), and has been increasing due to different anthropogenic factors, the increase of carbon dioxide concentration in the atmosphere generates environmental, economic, and social problems, for which Chlorophytum laxum are excellent plants carbon dioxide (CO2) fixers, that help to mitigate the environmental impacts that human beings have on the planet earth, are implemented to the prototype. The prototype also deals with unused spaces such as walls, with plants that grow with little care and attention, since the prototype has the implementation of automated systems; irrigation system, rainwater collection system, movement system, thermal protection system, through which the prototype performs the functions of irrigation, displacement of the plants and elevation of the temperature whenever it is ordered, the orders are delivered from a mobile device through an application developed in Android Studio, all in order to facilitate the user's care of the green blind prototype. The prototype can be implemented in any vertical surface, walls, columns of houses, buildings, shopping centers, museums and others. improving the quality of the air and generating optimal and comfortable spaces in sight. Keywords: Android, automation, bluetooth, Green wall, dioxide carbon CO 2.. 11.

(12) INTRODUCCIÓN. A través de los siglos el hombre se ha propuesto mejorar sus condiciones de vida, facilitar sus labores cotidianas, mejorar los procesos de producción, y ser más competitivo, evitando desgastarse e incluso, tener que hacer las labores por sí mismo, para lo cual ha logrado crear la automatización de procesos, que ha hecho más fácil y a la vez más productiva su vida. La automatización de procesos es un tema que adquiere gran fuerza en la actualidad en el mundo, cada vez se requiere más de soluciones tecnológicas más integrales, que permitan optimizar diferentes procesos, simplificando actividades. Este aspecto es uno de los que más ha evolucionado en la industria global y está ocurriendo en diferentes áreas como la agricultura, minería, vivienda, y para el presente trabajo de grado en la jardinería y cuidado de especies vegetales de acceso limitado como lo son los jardines verticales o paredes verdes. En el presente proyecto se realiza el diseño y construcción de un prototipo automatizado de persiana verde fijadora de dióxido de carbono (CO2), el prototipo surge como una innovación a los actuales jardines verticales y difiere en su uso y funcionamiento, pero mantiene en común el concepto de utilizar espacios desaprovechados como los muros y paredes. En cuanto a su funcionamiento el prototipo de persiana verde cuenta con diferentes sistemas automatizados que le ayudan al usuario a realizar las funciones de cuidado y mantenimiento de las especies vegetales; los sistemas implementados son: sistema de riego por aspersión o goteo, sistema de recolección de aguas lluvia, sistema de protección térmica para cuidar a la especie vegetal de heladas o temperaturas muy bajas, sistema de movimiento para cuando el usuario desee tener acceso a una planta ubicada en lo alto de la persiana, y sistema de conectividad mediante el cual el usuario monitorea las variables temperatura y humedad, y controla los demás sistemas, lo que significa que este sistema de conectividad es el encargado de recibir los datos obtenidos de las variables y de impartir las ordenes que ejecuta el usuario a la persiana verde; el monitoreo y control se realiza desde un dispositivo móvil mediante conexión bluetooth haciendo uso de una aplicación creada en Android Studio que a su vez hace la función de interfaz gráfica y de control. En cuanto a su uso el prototipo de persiana verde cuenta con especies de cinta (Chlorophytum laxum) buenas para la fijación de dióxido de carbono (CO2) con el 12.

(13) fin de generar un aporte a la disminución de la concentración de dióxido de carbono atmosférico ya que este se ha visto en aumento desde el inicio de la era de la industrialización, causando efectos como el aumento de la temperatura, conocido como calentamiento global, el deshielo de los glaciares, las lluvias torrenciales, y problemas de salud pública en zonas industriales y urbanas.. 13.

(14) 1. FASE DE PLANEACION. 1.2.. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.. 1.2.1 DESCRIPCION DEL PROBLEMA. Las actividades humanas como la quema de combustibles fósiles (gas natural, petróleo, carbón), la fabricación de cemento, y la deforestación de los trópicos, llegan con el inicio de la era de la industrialización y en la actualidad se desarrollan inmoderadamente, estas actividades representan una fuente de generación de dióxido carbono aumentando así la presencia de este gas en la atmosfera en gran escala, tanto que la tasa de crecimiento del dióxido de carbono atmosférico es significativamente mayor que la de los años ochenta y los noventa, que eran de 1,58 ppm y 1,49 ppm por año, respectivamente, la concentración atmosférica actual es de 381 ppm, la más grande en los últimos 650.000 años. 1 Incluso se piensa que de los últimos 2,1 millones años.2 Dicho aumento de la concentración de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera supone problemas para el ambiente y para el ser humano como lo son: el calentamiento global, las lluvias acidas, el aumento en el nivel del mar, la perdida de la biodiversidad, sequias, hambruna, extinción de especies, catástrofes naturales, perdida de espacios habitables, entre otros. Dichos problemas generan además conflictos económicos, políticos y sociales por el manejo de los recursos, reparación de impactos ambientales y búsqueda del sostenimiento humano. Este incremento en la concentración de dióxido de carbono se debe también a aspectos como el aumento de la población, y a la migración de la población rural a las ciudades como es el caso de Bogotá, lo que implica mayor urbanización, perdida de espacios verdes que de por sí ya son escasos en las ciudades y una mayor cantidad de emisores de dióxido de carbono. Como respuesta a la escases de espacios verdes en la ciudad se han implementados jardines verticales, los cuales sirven de referencia a la presente propuesta ya que con base en los limitantes que se han presentado con los diseños actuales de jardines verticales se elabora el diseño del prototipo automatizado de persianas verdes, algunos de estos limitantes son: el difícil acceso a las plantas que se encuentran a una altura. 1. Autor desconocido. El aumento de CO2 en la atmósfera se acelera con el crecimiento económico. Solo Ciencia. {En línea}. {19 de noviembre del 2017} Disponible en: https://www.solociencia.com/ecologia/07121003.htm. 2 LAMONT-Doherty Earth observatory {En línea} 18/06/2009. Disponible en: http://www.ldeo.columbia.edu/news-events/research-news/2009. 14.

(15) elevada lo que dificulta procesos necesarios para el crecimiento de las plantas como lo son el riego, la poda, la fertilización de la tierra con nutrientes y la protección de las mismas de plagas, heladas y condiciones climatológicas que la especie no tolere. Otro limitante que se ha presentado con los diseños de jardines verticales es la falta de tiempo disponible para su cuidado, ya que la sociedad actual está conformada por una población cada vez más ocupada en sus tareas diarias, con menos tiempo y dedicación a actividades como el cuidado de plantas, y en las ocasiones que se contrata personal para su cuidado el costo de mantenimiento llega a ser bastante elevado además de riesgoso. 1.2.2. FORMULACION DEL PROBLEMA. ¿Cómo implementar un sistema automatizado en una persiana verde que ayude a mitigar la concentración de dióxido de carbono atmosférico?. 15.

(16) 1.3.. ALCANCES Y DELIMITACIONES.. 1.3.1. ALCANCES. .   .    . El proyecto tiene como alcance diseñar y construir un prototipo automatizado de persiana verde fijadora de CO2 que ayude a mitigar la concentración de dióxido de carbono atmosférico. El prototipo realiza las funciones de riego, protección térmica y movimiento evitando al usuario esfuerzo físico. El prototipo de persiana verde aporta beneficios como un aire más limpio con más oxigeno disponible, menos partículas de polvo y contaminantes. No se garantiza que con la implementación de una persiana verde se hagan grandes aportes en la reducción de impactos ambientales como el calentamiento global y las lluvias acidas, pero si se lograría un aporte si se implementan en diferentes puntos. El prototipo de persiana verde tiene un uso estético, genera espacios óptimos y confortables para observar. El prototipo de persiana verde habilita espacios urbanos no usados, las paredes, columnas y muros. Con la automatización del prototipo se reduce el tiempo dedicado al cuidado y mantenimiento de las plantas. Con la automatización y control del prototipo desde un dispositivo móvil se facilita el proceso de riego, poda, fertilización, y cuidado en general. 1.3.2. DELIMITACIONES.. . . . Falta de instrumentos disponibles para mediciones técnicas; para la determinación cuantitativa de los resultados obtenidos en cuanto a la disminución de la concentración de dióxido de carbono (CO 2) se requiere de instrumentos de medición específicos, con los cuales no se cuenta, lo cual hace imposible la determinación. Al implementar electrónica de bajo costo por cuestiones de presupuesto el prototipo no recibirá instrucciones mientras esté en funcionamiento el sistema de riego. Al implementar el sistema de movimiento no fue posible utilizar un motor que dependa de una fuente de energía renovable, debido a que el peso de las plantas requiere de un motor de mayor consumo energético. 16.

(17) . . A la hora de hacer las materas no fue posible adquirir material geo textil, el cual es el material óptimo para permear y transferir el caudal de agua restante a la demás materas. Al implementar sensores de bajo costo es importante realizar su adecuada calibración o se puede optar por adquirir sensores de mayor precisión aumentando el costo del prototipo.. 17.

(18) 1.4.. OBJETIVOS.. 1.4.1. OBJETIVO GENERAL. . Diseñar un prototipo automatizado de persiana verde que ayuden a mitigar la concentración de dióxido de carbono atmosférico. 1.4.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS.. . Diseñar y construir la estructura del prototipo de jardín vertical.. . Diseñar e implementar un sistema de riego automatizado para el cuidado del prototipo de persiana verde.. . Diseñar e implementar un sistema automatizado que permita la movilidad de las plantas en el prototipo mediante piñones y cadenas con el fin de facilitar su cuidado y mantenimiento cuando el acceso es limitado.. . Implementar un sistema automatizado de protección térmica que responda a los datos obtenidos del monitoreo de las variables temperatura y humedad.. . Desarrollar una aplicación que permita el control del sistema automatizado desde dispositivos móviles.. . Desarrollar el software e implementar el hardware que permita monitorear la temperatura y humedad del prototipo de jardín vertical.. . Seleccionar la especie vegetal óptima en tolerancia al medio y buena captación de dióxido de carbono mediante investigación botánica.. 18.

(19) 1.5.. JUSTIFICACION.. Partiendo del principio de equidad intergeneracional que supone que debemos entregar a las generaciones venideras un mundo que desde la estabilidad ambiental les brinde las mismas oportunidades de desarrollo que tuvimos nosotros y con el apoyo de las nuevas tecnologías como lo es la producción en masa de micro controladores y sensores, disminuyendo su costo y consumo energético, lo cual los hace de más fácil acceso; además del aprovechamiento del espectro electromagnético como las ondas de radio de corto alcance (bluetooth). Se brinda a las nuevas generaciones ideas y alternativas para la construcción de un mundo mejor. De lo anterior surge la idea de aprovechar un sistema de transferencia de datos vía “bluetooth” el cual se encuentra en numerosos dispositivos móviles en su mayoría integrados bajo una distribución de sistema operativo Android, facilitando el desarrollo y control del prototipo automatizado de persiana verde generando un aporte al medio ambiente en este caso la mitigación de la concentración de dióxido de carbono implementando electrónica de bajo costo, y software libre. Aprovechando también los avances en estudios botánicos actuales donde se demuestra que las actividades antrópicas como la deforestación traen consigo diferentes impactos ambientales como el calentamiento global, y la perdida de flora y fauna es importante pensar en la reubicación y redistribución de especies vegetales en donde el espacio no es un factor a favor, por tal motivo se vio la necesidad de implementar la mayor cantidad de especies vegetales en el menor espacio posible pensando en facilitar su cuidado y mantenimiento haciendo uso de diferentes sistemas automatizados como sistema de riego, sistema de movimiento y sistema de protección térmica que garantizan su crecimiento sin esfuerzo físico y dedicación de tiempo con el fin de que mayor cantidad de personas implementen especies vegetales buenas fijadoras de dióxido de carbono (CO 2) en muros y paredes aportando así a la mitigación de dióxido de carbono atmosférico y aprovechando espacios desaprovechados.. 19.

(20) 1.6.. ESTADO DEL ARTE.. Países industrializados con alta incidencia de contaminación ambiental, gran cantidad de edificaciones con poco espacio verde y sobre población en sus núcleos urbanos están recurriendo a solucionar estos problemas construyendo muros verdes que además de brindar un valor estético son eco amigables, ya que cubren muros, paredes y estructuras con plantas que crecen sin la necesidad de suelo o medio orgánico como lo hacen las plantas epifitas, hongos, helechos , y líquenes que usan de soporte las piedras, ramas u otras especies en vez de enraizar en el suelo. Incluso países en vía de desarrollo como lo es Colombia han incluido muros verdes en su infraestructura, en el año 2015 Ignacio Solano diseñó y coordinó la construcción del jardín vertical más grande del mundo, construido en el edificio Santalaia del barrio Chapinero Alto de Bogotá. Un jardín vertical de 3.100 metros cuadrados, conformado por cerca de 115.000 plantas de diez especies y cinco familias diferentes que batió un récord mundial. Este proyecto contó con algo innovador y es que se tuvo en cuenta la biodiversidad, “puesto que la biodiversidad en un ecosistema vertical permite la interacción entre las especies que lo forman, tanto vegetales como de microorganismos; reforzando el crecimiento de las plantas y protegiéndolas de posibles amenazas como pueden ser las plagas”3 añade el responsable del proyecto Ignacio Solano. Aunque se han realizado varios diseños de jardines verticales ninguno ha incluido en sus funcionamiento un sistema de automatización completo, y se ha encontrado que las principales desventajas de los diseños existentes son: el difícil acceso a las plantas que se encuentran a una altura elevada, lo que dificulta procesos necesarios para el crecimiento de las plantas como lo son el riego, la poda, la fertilización de la tierra con nutrientes y la protección de las mismas de plagas, heladas y condiciones climatológicas que la especie no tolere, la falta de tiempo disponible de los propietarios de muros verdes para las actividades de cuidado de este mismo y los elevados costos de jardinería que conlleva el mantenimiento de un jardín vertical. En cuanto a automatizaciones algunos agricultores han implementado sistemas automatizados de riego para el cuidado de sus cultivos, para conseguir mejoras 3. NOVO. Laura. Ignacio Solano crea el jardín vertical más grande del mundo en Bogotá. {En línea} 08.02.2017 {10/01/2018} Disponible en: https://www.experimenta.es/noticias/arquitectura/el-jardinvertical-mas-grande-del-mundo-en-bogota/. 20.

(21) sustanciales como ahorro de mano de obra, agua y energía, mayor eficiencia del riego, control de operaciones adicionales como la facturación del agua consumida, aumento de la producción o la calidad y reducción del uso de productos químicos y han obtenido buenos resultados.4 Los sistemas automatizados han sido implementados en varios sectores, como el industrial donde es mayormente aplicado con el fin de reducir la intervención humana, homogenizar y hacer constantes las condiciones del proceso5, también se ha implementado la automatización cacera en el control de las luces, los calentadores, los sistemas de sonido, el control del flujo de agua en caso de fugas o escapes, incluso algunos sistemas trabajan en conjunto con sensores, por ejemplo si el sensor detecta una fuga automáticamente cerrara las fuentes de agua y generara una alarma para informar la falla6, en la actualidad los sistemas autómatas tiene diferentes usos más nunca se han implementado sistemas autómatas en jardines verticales. Respecto a la mitigación de dióxido de carbono atmosférico se han realizado investigaciones científicas que comprueban que el crecimiento en la concentración atmosférica de CO2 ha sido relativamente menor que en las décadas anteriores, Investigadores de la Universidad de Berkeley, en Estados Unidos, interpretan a partir de esos datos que una mayor capacidad para absorber CO2 por parte de la vegetación terrestre es responsable de la reducción en las emisiones que permanecen en la atmósfera7, por ende se propone la plantación de especies vegetales en gran escala.. 4. RUIZ CANALES, Antonio; MOLINA MARTÍNEZ José Miguel. Automatización y telecontrol de sistemas de riego. Barcelona: Marcombo, 2010. 69 p. 5 BUENO MÁRQUEZ, Pedro. Operatividad con sistemas mecánicos, hidráulicos, neumáticos y eléctricos de máquinas e instalaciones para la transformación de polímeros y su mantenimiento. IC Editorial, 2014.290p. 6 Editors of CPi. La Guía Completa sobre Instalaciones Eléctricas. Black & Decker Complete Guide. 4 ed. Creative Publishing international, 2009. 301p. 7 KEENAN, T. F. et al. Pausa reciente en la tasa de crecimiento del CO2 atmosférico debido a una mayor absorción de carbono terrestre. Nature. Communications. Vol 7, Articulo No 13428 (30 de septiembre del 2016).. 21.

(22) 1.7.. MARCO DE REFERENCIA.. 1.7.1. MARCO TEORICO. El crecimiento de las ciudades y de la industria se considera generalmente como indicativo del progreso. Pero aunque la sociedad industrial ha facilitado al hombre el ascenso del estándar económico, ha creado como producto colateral un problema de gran preocupación: la contaminación, esta se ha convertido en el espectro invisible de la sociedad que amenaza con acabar todo vestigio de vida. 8 Los contaminantes del aire proceden de muchas fuentes, pero, salvo la excepción de las erupciones volcánicas, el hombre es el responsable de ella. El uso de carburantes fósiles como fuente de energía constituye el principal medio con que el hombre contamina la atmosfera. Estos productos (carbón, petróleo, gas natural, etc.) son, casi todos, hidrocarburos o materiales carbónicos y su uso óptimo exige la oxidación completa en el proceso de combustión generando emisiones de CO2. Por lo tanto el dióxido de carbono es el principal gas contaminante de la atmosfera.9 Todos los procesos en que interviene el CO2 se resumen en el ciclo del carbono, representado en la figura 1.. Figura 1. Ciclo de carbono. Fuente. https://es.khanacademy.org 8 9. PARKER, Albert. Contaminación del aire por la industria. Londres. Reverte, 1983. 495p. 709 p. SPEDDING. D. J. Contaminación atmosférica. Barcelona. Editorial Reverte, S.A. 1981. 19 p.. 22.

(23) Como una breve descripción, el carbono existe en el aire mayoritariamente como dióxido de carbono (CO2) gaseoso, el cual se disuelve en el agua y reacciona con las moléculas de esta para producir bicarbonato. La fotosíntesis que llevan a cabo las plantas terrestres, las bacterias y las algas, convierte el dióxido de carbono o el bicarbonato en moléculas orgánicas. Las moléculas orgánicas producidas por los organismos foto sintetizadores pasan a través de las cadenas alimenticias, y la respiración celular convierte nuevamente el carbono orgánico en dióxido de carbono gaseoso10. Por ende el dióxido de carbono es un componente normal del aire atmosférico, el problema radica en que se ha excedido la producción de este gas, lo que es motivo de preocupación por su incidencia no solo sobre los seres vivos sino también sobre los climas. El CO2 es responsable de diferentes problemas de tipo ambiental, como el llamado efecto invernadero fenómeno por el que determinados gases componentes de una atmosfera planetaria retienen parte de la energía que el suelo emite al haber sido calentado por la radiación solar. Las investigaciones de Manabe y Wetheral detectaron que cuanto mayor es la concentración de CO2 más alta es la temperatura de equilibrio en la superficie de la tierra y de la troposfera. Teniendo en cuenta que a principios de siglo la concentración promedio de CO2 era de 290 ppm, y actualmente se encuentra oscilando las 400 ppm, 11 se ha producido un aumento que supone un incremento en la temperatura, se estima que el aumento en la temperatura puede llegar hasta de 2°C. Este valor, aparentemente pequeño tendría importantísimas repercusiones en el clima: como el deshielo de los casquetes polares, aumento del nivel del mar, las lluvias torrenciales, el calentamiento de los mares, aumento de la desertificación, cambios estacionarios que afecten la migración y reproducción de los seres vivos, etc. Existen regulaciones por parte del ecosistema como los sumideros, la vegetación y los océanos, que reabsorben este gas, de no ser así la cantidad total de CO2 existente en la atmosfera aumentarían de forma continua. Se mantiene un cierto equilibrio dinámico a causa de la acción amortiguadora que realiza la fotosíntesis, esta incorpora dióxido de carbono y devuelve oxigeno limpio a la atmosfera. Este proceso natural, base del funcionamiento de la biosfera desde hace 3800 millones 10CILLONIZ.. Bruno. El ciclo del carbono en el ecosistema, las plantas y la huella de carbono. {En línea} 14/11/2017 {26/12/2017} Disponible en: http://www.agroforum.pe/agro-noticias/ciclo-delcarbono-ecosistema-plantas-y-huella-de-carbono-12578/ 11 ONU Organización de las naciones unidas. La concentración de dióxido de carbono en la atmósfera alcanza niveles récord. FAO. Noticia disponible en: http://www.un.org/spanish/News/story.asp?NewsID=38340#.Wn0iOKjibIU. 23.

(24) de años, es un magnífico ejemplo de control de la concentración de dióxido de carbono, y debería ser potenciado por el ser humano en el escenario del elemento más genuino en su evolución: las ciudades. La vegetación secuestra dióxido de la atmosfera a través de su proceso de crecimiento. La vegetación también libera oxígeno, se estima que 1 km2 de bosque genera 1000 toneladas de oxígeno al año, también que un árbol sano de 20 años puede absorber una cantidad de carbono, en un año, equivalente a lo que produce un vehículo conduciendo entre 10.000 y 20.000 kilómetros. El carbono se almacena en las hojas, ramas, tronco, rizomas y raíces. Un parque público es un gran sumidero de dióxido de carbono, el arbolado, con el que nos cruzamos cada día es una maquina energética basada en energías limpias, que estabiliza nuestra atmosfera en niveles saludables de dióxido de carbono y oxígeno, a la par que depura la atmosfera urbana de contaminantes. En el marco urbano, en los parques, jardines y en el caso del presente proyecto en edificaciones se puede aprovechar la vegetación para la captación de dióxido de carbono atmosférico, potenciando su funcionamiento con sistemas automatizados. Los sistemas autómatas surgen como una segunda revolución industrial en respuesta a nuevas necesidades, como las dificultades energéticas, el costo elevado de la mano de obra, la superproducción que precisa el hombre para satisfacer sus necesidades, etc. Estos han permitido la proliferación de sistemas inteligentes especializados. El hombre en su continua búsqueda de bienestar consigue que máquinas y equipos muy elaborados efectúen todas aquellas labores rutinarias o peligrosas. Interviene cada vez más en la concepción, construcción y mantenimiento de estos ingenios y sobre todo, aprende a explotarlos en beneficio de sus semejantes, mejorando la dignidad humana de ser pensante, dejando para sus amigos los autómatas la realización de tareas que no le son explícitamente propias 12, en este caso el cuidado y mantenimiento de especies vegetales. Las razones que existen para automatizar un proceso son numerosas, entre ellas podemos citar como más significativas: La seguridad; La calidad; la rapidez: un sistema autómata puede realizar numerosas operaciones a partir de una orden constante y estricta; La precisión; La optimización de recursos al eliminar toda posible interrupción del proceso debida a factores humanos, con las maquinas no 12. MOMPIN POBLET; José. Autómatas y robots industriales Barcelona. Marcombo Boixareu Editores: Ediciones Orbis. 1986. 5-8 p.. 24.

(25) se presentan problemas éticos, morales o jurídicos; La reducción de los costos: al reducir el factor mano de obra. Usualmente dichos sistemas automatizados funcionan gracias a sensores. Un sensor es un dispositivo que detecta, o sensa manifestaciones de cualidades o fenómenos físicos, como la energía, velocidad, aceleración, tamaño, cantidad, en este caso la humedad y temperatura.13 Muchos de los sensores son eléctricos o electrónicos, aunque existen otros tipos. Un sensor es un tipo de transductor que transforma la magnitud que se quiere medir, en otra, que facilita su medida. Pueden ser de indicación directa (ej. un termómetro de mercurio) o pueden estar conectados a un indicador (posiblemente a través de un convertidor analógico a digital, un computador y un display) de modo que los valores sensados puedan ser leídos por un humano y gracias a estos datos obtenidos los sistemas automatizados ejecutan una respuesta o solución. 1.7.2. MARCO CONCEPTUAL. 1.7.2.1.. ¿Qué es un muro verde?. Un muro verde o jardín vertical es una superficie vertical cubierta de plantas que son cultivadas en una estructura especial, dando la apariencia de ser un jardín pero en vertical. Las plantas se enraízan en compartimientos anclados a la pared. El suministro de agua se provee entre los compartimentos y se cultivan muchas especies de plantas. Las bacterias en las raíces de las plantas metabolizan las impurezas del aire tales como los compuestos orgánicos volátiles.” 14 Los muros verdes pueden ser implementados en diferentes construcciones tanto de interiores como de exteriores y surgen como un nuevo uso del bien más escaso en la ciudad: El espacio. 1.7.2.2.. Beneficios de un muro verde o jardín vertical.. Esta técnica integra la vegetación y la arquitectura de una forma natural, entregando colores y formas al entorno urbano, calidad de vida a las personas,. 13. GONZALES. Josué. Sensores. ¿cómo elegir sensores adecuados para automatizar un proceso industrial? {En línea} {01/03/2018} Obtenido de: https://automatizacionute.wikispaces.com/sensores. 14 BLANC. Patrick. Jardines Verticales {En línea} 10 de febrero del 2012 {26 de diciembre del 2017} disponible en: http://www.aryse.org/patrick-blanc-jardines-verticales/. 25.

(26) beneficios medio ambientales”15 ya que incrementan los niveles de oxígeno en el aire, y reduce los niveles de concentración de dióxido de carbono gracias al proceso conocido como fotosíntesis, todo de una forma sustentable, innovadora y eco sostenible. Así, fachadas de edificios, apartamentos, viviendas, centros comerciales, colegios, universidades, hoteles, restaurantes son lugares aptos para la instalación de un muro verde. 1.7.2.3.. Desventajas de los modelos existentes.. Como bien ya se sabe un muro es una estructura de altura considerable, los muros verdes al estar anclados a la pared tienen la misma altura que la estructura que los sostiene, cosa que genera dificultad a la hora de acceder a la plantas que se encuentran en la parte más alta de la pared y limita actividades como el riego, la poda, la fertilización de la tierra, y el cuidado de infestación por plagas. Un muro verde depende directamente de la persona que lo tenga bajo su cuidado, por lo tanto exige más tiempo, cuidado y atención que los jardines tradicionales, tiempo con el que muchas personas no disponen, lo que implica la contratación de mano de obra que ejecute estas acciones que en la mayoría de ocasiones es de costo elevado. 1.7.2.4.. Dióxido de carbono.. El dióxido de carbono (CO2) es un gas incoloro, denso y poco reactivo. Forma parte de la composición de la tropósfera (capa de la atmósfera más próxima a la Tierra) actualmente está en una proporción de 350 ppm. (Partes por millón) y su ciclo en la naturaleza está vinculado al del oxígeno. 16 Forma parte de los ciclos respiratorios de las plantas y animales y es uno de los responsables del efecto invernadero, el cual permite que se mantenga la temperatura adecuada para la vida en el planeta. Si bien el hombre hace muchísimo tiempo que está emitiendo CO2 con actividades como la quema de leña, a partir de la revolución industrial a mediados del S XVIII, este gas se ha ido incrementando, debido al importante aumento de la quema de combustibles fósiles, derivados del petróleo. Actualmente el transporte y la construcción son los responsables de más del 70% de las emisiones, y el aumento de este gas ha incrementado el efecto invernadero, lo que hace que la 15. Integral Garden. Detalle jardín vertical. {En línea} {20 de noviembre del 2017} Disponible en: http://www.integralgarden.com/index.php/jardines-verticales 16 BRAGA. Liliana. Dióxido de Carbono. {En línea} {16 de noviembre del 2017} Disponible en: http://www.cricyt.edu.ar/enciclopedia/terminos/DioxiCar.htm. 26.

(27) temperatura del planeta esté ascendiendo. Este aumento de la temperatura, conocido como calentamiento global tiene múltiples efectos sobre los diversos ecosistemas terrestres. El deshielo de los glaciares así como las lluvias torrenciales, y el calentamiento de los mares son algunos de sus peores efectos. Y siendo que las emisiones de CO2 no se están reduciendo se estima que el cambio climático seguirá produciéndose con consecuencias que pueden escapar de los pronósticos. 17 1.7.2.5.. Selección de especie vegetal fijadora de dióxido de carbono.. Las plantas tienen la capacidad de captar el CO2 atmosférico y mediante procesos fotosintéticos metabolizarlo para la obtención de azúcares y otros compuestos que requieren para el normal desarrollo de su ciclo vital. En general, se puede decir que, las plantas, a través de la fotosíntesis, extraen el carbono de la atmósfera (en forma de CO2) y lo convierten en biomasa.18 Existen especies mejores en este proceso de fijación y transformación en biomasa que otras como lo es la cinta (Chlorophytum laxum) esta es una planta muy resistente a la intemperie, aunque es una planta aconsejada para el interior de casa por su capacidad de absorber la contaminación. Esta planta tiene una gran cantidad de follaje a forma de cintas y cuando florece hace unas pequeñas flores blancas. Es una de las mejores plantas para combatir contaminantes del aire como el benceno, el formaldehído, el estireno, el monóxido de carbono y el xileno. La NASA en una de sus investigaciones probo el efecto de algunas plantas sobre contaminantes como benceno, formaldehído y tricloroetileno, en sus naves espaciales, toxinas que son también muy comunes en hogares y empresas, muebles y materiales de construcción que las emiten, y que se acumulan en el aire, estos contaminantes pueden causar dolores de cabeza, mareos, náuseas e incluso irritación de los ojos. Los investigadores de la NASA en el laboratorio de tecnologías encontraron que algunas plantas también pueden eliminar dióxido de nitrógeno, formaldehído y monóxido de carbono del aire. Y entre ella se encuentra la (Chlorophytum laxum) o planta cinta. 17. Ocio Ultimate Magazine. Como afecta al planeta el exceso de dióxido de carbono en la atmosfera. {En línea} {16 de noviembre del 2017} Disponible en: https://www.ocio.net/estilo-devida/ecologismo/como-afecta-al-planeta-el-exceso-de-dioxido-de-carbono-en-la-atmosfera/ 18 CARVAJAL. Micaela. Investigación sobre la absorción de CO 2 por los cultivos más representativos de la región de Murcia. España, (Murcia) CEBAS-Consejo Superior de Investigaciones Científicas. 2 Pag.. 27.

(28) Por otro lado Chlorophytum Laxum (planta cinta) se encuentra entre las 120 especies vegetales ensayadas para la fitorremediación de contaminantes por la Biblioteca Nacional de Medicina de EE.UU y los Institutos Nacionales de Salud Donde se buscar eliminar del aire el formaldehído, dióxido de nitrógeno, monóxido, ozono, benceno, tolueno, humo de cigarrillo y Amoníaco, investigación donde demostraron que la planta cinta utiliza Formaldehído y dióxido de carbono como fuente de energía para la biosíntesis de nuevas moléculas19 tomándolo del medio y así limpiando el aire. 1.7.2.6.. ¿Qué es un sistema automatizado?. La automatización es un sistema donde se trasfieren tareas de producción, realizadas habitualmente por operadores humanos a un conjunto de elementos tecnológicos. Un sistema automatizado consta de dos partes principales:  . Parte de Mando Parte Operativa. La Parte Operativa es la parte que actúa directamente sobre la máquina. Son los elementos que hacen que la máquina se mueva y realice la operación deseada. Los elementos que forman la parte operativa son los accionadores de las máquinas como motores, bombas, compresores, y los captadores como sensores. La Parte de Mando puede ser un autómata programable (tecnología programada), o se puede utilizar relés electromagnéticos, tarjetas electrónicas o módulos lógicos neumáticos (tecnología cableada). En un sistema automatizado el autómata programable está en el centro del sistema. Este debe ser capaz de comunicarse con todos los constituyentes de sistema automatizado.”20. 19. GAWRONSKA H., BAKERA B., GAWRONSKI S.W. European Network on New Sensing Technologies for Air Pollution Control and Environmental Sustainability. Phytoremediation of particulate matter from indoor air by Chlorophytum comosum L. plants E.E.U.U. Laboratory of Basic Research in Horticulture Faculty of Horticulture, Biotechnology and Landscape Architecture, Warsaw University of Life Sciences-SGGW, Warsaw, Poland; 2016. 20 Pag. 20 MASER. Grupo tecnológico. La automatización. {En línea}{26 de diciembre del 2017} Disponible en: http://www.grupomaser.com/PAG_Cursos/Auto/auto2/auto2/PAGINA%20PRINCIPAL/Automatizacion/Automatizacio n.htm. 28.

(29) 1.7.2.7.. Prototipos automatizados.. Con el calificativo de domótica se denomina a un conjunto de tecnologías que conllevan a servicios encaminados al confort en cuanto a variados conceptos. Entre estos se puede mencionar: Lavavajillas y lavadoras que funcionan por ultrasonidos. Basura ubicada en unidades de reciclado según los materiales: papel o cartón, vidrio y residuos orgánicos. Sensores técnicos que miden la temperatura y envían órdenes a la calefacción. Cedulas fotoeléctricas que inciden luces cuando detectan algún movimiento. Cámaras de TV que comparan imágenes y cuando estas lo requieren (humo, personas etc.) dan la alarma. Televisión de alta definición que da una calidad fotográfica. Lavabo que se conecta al introducir las manos. Almohada con emisión a gusto con sonidos de la naturaleza u otros, puede combatir el insomnio. Jardín regado solo por medio de detectores de humedad introducidos en la tierra.21 Incluso existen edificaciones automatizadas que dan una respuesta a una solicitación y ejecuta el mecanismo correspondiente que actué en consecuencia. Los sistemas automatizados se están implementando y desarrollando en gran cantidad en la actualidad, cada vez el ser humano busca más formas de facilitar las diferentes actividades que deben realizar, reducir costos y minimizar el tiempo que invierten en dichas actividades, por ende es necesario investigar y crear más sistemas que funcionen desatendidamente. 1.7.2.8.. Dispositivos móviles.. Un dispositivo móvil es un pequeño dispositivo de computación portátil que generalmente incluye una pantalla y un método de entrada (ya sea táctil o teclado en miniatura). Muchos dispositivos móviles tienen sistemas operativos que pueden ejecutar aplicaciones dichas aplicaciones hacen posible que los dispositivos móviles y teléfonos celulares se utilicen como dispositivos para juegos, reproductores multimedia, calculadoras, navegadores y más.22 Los sistemas operativos y fabricantes más conocidos son:  . Android. Apple (iOS).. 21. VALDERRAMA, José. Información tecnológica. Chile: Centro de Información Tecnológica. 1996 Vol 7. No 4. ISSN 0716-8756- Pag 66. 22 Biblioteca multimedia SUD. Dispositivos móviles. {En línea} {04/03/2018}. Obtenido de: https://www.lds.org/media-library/accessing-media-mobile?lang=spa. 29.

(30)    . BlackBerry. Kindle Fire. Palm. Windows Mobile. 1.7.2.9.. Aplicaciones móviles.. Las aplicaciones móviles son programas para teléfonos inteligentes y otros dispositivos móviles, estas ayudan a los usuarios a realizar tareas especializadas que más comúnmente se hacían en las computadoras de escritorio y hacen que internet sea más accesible en los dispositivos móviles. Las aplicaciones también llamadas apps, están presentes en los teléfonos desde hace tiempo; de hecho, ya estaban incluidas en los sistemas operativos de Nokia o Blackberry años atrás. Los móviles de esa época, contaban con pantallas reducidas y muchas veces no táctiles, y son los que ahora llamamos feature phones, en contraposición a los smartphones, más actuales.23 En esencia, una aplicación no deja de ser un software. Para entender un poco mejor el concepto, podemos decir que las aplicaciones son para los móviles lo que los programas son para los ordenadores de escritorio. Actualmente encontramos aplicaciones de todo tipo, forma y color, pero en los primeros teléfonos, estaban enfocadas en mejorar la productividad personal: se trataba de alarmas, calendarios, calculadoras y clientes de correo. Hubo un cambio grande con el ingreso de iPhone al mercado, ya que con él se generaron nuevos modelos de negocio que hicieron de las aplicaciones algo rentables, tanto para desarrolladores como para los mercados de aplicaciones, como App Store, Google Play y Windows Phone Store. Al mismo tiempo, también mejoraron las herramientas de las que disponían diseñadores y programadores para desarrollar apps, facilitando la tarea de producir una aplicación y lanzarla al mercado, incluso por cuenta propia.. 23. CUELLO, Javier. VITTONE, José. Diseñando apps para móviles. Las aplicaciones. CreateSpace Independent Publishing Platform, 1 de febrero de 2014. ISBN-10: 1495433153. 30.

(31) 1.7.2.10. Plataforma android.. Plataforma Android es un entorno de software creado para dispositivos móviles. Incluye un núcleo basado en el sistema operativo Linux, una completa interfaz de usuario, aplicaciones finales de usuario, bibliotecas de código, aplicaciones frameworks, soporte multimedia, y mucho más. Mientras que los componentes del sistema operativo están escritos en C ó C++, las aplicaciones de usuario para Android se escriben en Java. Incluso las aplicaciones propias incorporadas están desarrolladas en Java. Una de las características de la plataforma Android es que no hay diferencia entre las aplicaciones que incorpora y las aplicaciones que se pueden desarrollar con el SDK. Esto significa que es posible crear aplicaciones que aprovechan todo el potencial de los recursos disponibles en el dispositivo. La característica más notable de Android podría ser que es de código abierto, y los elementos que le falten pueden o serán desarrollados por la comunidad global de programadores. El núcleo del sistema operativo basado en Linux no incluye un sofisticado intérprete de comandos o shell, pero, en parte, porque la plataforma es de código abierto y tú puedes desarrollar o instalar un shell en el dispositivo. Del mismo modo, los codecs multimedia, por ejemplo, pueden ser suministrados por desarrolladores de terceras partes y no depender de Google para proporcionar una nueva funcionalidad. Esto es el poder de la introducción de una plataforma de código abierto en el mercado móvil.24. 1.7.2.11. Arquitectura de la plataforma android. Android es una pila de software de código abierto basado en Linux creada para una variedad amplia de dispositivos y factores de forma. En el siguiente diagrama se muestran los componentes principales de la plataforma Android.. 24. PATIÑO. Angel. Aplicación móvil en Android para la gestión de entrenos de deportistas. Trabajo de grado. Ingeniero informática. España, Valencia. Escuela Técnica Superior de Ingeniería Informática. Universitat Politècnica de València 2013. 17 pag.. 31.

(32) Figura 2. Pila de software de Android. Fuente. Android Developers. 32.

(33)  Un núcleo Linux proporciona una capa fundamental de abstracción del hardware, así como servicios básicos, tales como gestión de procesos, memoria y sistema de archivos. En el núcleo es donde están implementados los drivers específicos del hardware, para Wi-Fi o Bluetooh por ejemplo. La pila de Android está diseñada para ser flexible con muchos otros componentes opcionales que dependerán en gran medida de la disponibilidad de hardware específico en un dispositivo determinado. Estos componentes incluyen características tales como el tacto en las pantallas, cámaras, receptores GPS y acelerómetros.  Importantes librerías que incluyen: .    . La tecnología de navegación de WebKit, el mismo motor de código abierto del navegador Safari de Mac e iPhone. WebKit se ha convertido, de hecho, en el estándar para la mayoría de las plataformas móviles. Soporte para acceso de base de datos SQLite, una base de datos liviana y de fácil uso. Soporte de gráficos avanzados, incluyendo 2D, 3D, motor gráfico SGL y OpenGL ES. Soporte de audio y vídeo de OpenCORE de PacketVideo y un framework multimedia propio de Google, Stagefright. Protocolo Secure Sockets Layer (SSL) de Apache..  Entorno de ejecución. Lo constituyen las Core Libraries, que son librerías con multitud de clases de Java, y la máquina virtual Dalvik. Las aplicaciones básicas y aplicaciones de terceros (que puede crear cualquier desarrollador) se ejecuta en la máquina virtual Dalvik sobre los componentes descritos.  Framework de aplicaciones. Representa fundamentalmente el conjunto de herramientas de desarrollo de cualquier aplicación. Toda aplicación que se desarrolle para Android, ya sean las propias del dispositivo, las desarrolladas por Google o terceras compañías, o incluso las que el propio usuario cree, utilizan el mismo conjunto de API y el mismo framework, representado por este nivel.  El último nivel del diseño arquitectónico de Android son las aplicaciones. Éste nivel incluye tanto las incluidas por defecto de Android como aquellas que el usuario vaya añadiendo posteriormente, ya sean de terceras empresas o que vaya desarrollando él. Todas estas aplicaciones utilizan los servicios, las API y librerías de los niveles anteriores.25. 25. PATIÑO. Angel. Aplicación móvil en Android para la gestión de entrenos de deportistas. Trabajo de grado. Ingeniero informática. España, Valencia. Escuela Técnica Superior de Ingeniería Informática. Universitat Politècnica de València 2013. 18 pag.. 33.

(34) 1.7.2.12. Componentes del núcleo principal de android. Se define una aplicación cuando se utiliza uno o más de los cuatro componentes del núcleo principal de Android. Dos de estos componentes de aplicación se definen como: Activity y Service. Los otros dos componentes son del paquete android.content y son BroadcastReceiver y ContentProvider. . . . . Un activity es un componente de aplicación que proporciona una pantalla con la que los usuarios pueden interactuar para hacer algo, como marcar el teléfono, tomar una foto, enviar un correo electrónico o ver un mapa. Un activity puede iniciar otras activities, incluso si están en aplicaciones separadas. Un service es un componente de aplicación que puede realizar operaciones de larga ejecución en segundo plano sin una interfaz de usuario. Por ejemplo, un service puede manejar transacciones de red, reproducir música o trabajar con un proveedor de contenido sin que el usuario esté al tanto del trabajo que está sucediendo.26 Un Broadcast Receiver es el componente que está destinado a recibir y responder ante eventos globales generados por el sistema, como un aviso de batería baja, un SMS recibido, un SMS enviado, una llamada, un aviso de la tajea SD, etc. y también a eventos producidos por otras aplicaciones.27 Un content provider es el mecanismo que se ha definido en Android para tener acceso a datos estructurados. Además de encapsular los datos, mediante estos componentes es posible compartir determinados datos, definiendo la seguridad, de nuestra aplicación sin mostrar detalles sobre su almacenamiento interno, su estructura, o su implementación. De la misma forma, nuestra aplicación podrá acceder a los datos de otra a través de los content provider que se hayan definido.28 1.7.2.13. Ciclo de vida de un activity.. Una actividad en Android puede estar en uno de estos cuatro estados: 26. Google. Android P Developer Preview. [En línea] [Extraído el:13/03/2018] Obtenido de: http://developer.android.com/ 27 SALAS. Ivan. Programando intentándolo. 27/082014 [En línea] [Extraído el:13/03/2018] Obtenido de: http://programandoointentandolo.com/2014/08/broadcast-receiver-android.html 28 PATIÑO. Angel. Aplicación móvil en Android para la gestión de entrenos de deportistas. Trabajo de grado. Ingeniero informática. España, Valencia. Escuela Técnica Superior de Ingeniería Informática. Universitat Politècnica de València 2013. 20 pag.. 34.

(35)  .  . Activa (Running): La actividad está encima de la pila, lo que quiere decir que es visible y tiene el foco. Visible (Paused): La actividad es visible pero no tiene el foco. Se alcanza este estado cuando pasa a activar otra actividad con alguna parte transparente o que no ocupa toda la pantalla. Cuando una actividad está tapada por completo, pasa a estar parada. Parada (Stopped): Cuando la actividad no es visible. El programador debe guardar el estado de la interfaz de usuario, preferencias, etc. Destruida (Destroyed): Cuando la actividad termina al invocarse el método finish(), o es matada por el sistema.. Cada vez que una actividad cambia de estado se van a generar eventos que podrán ser capturados por ciertos métodos de la actividad. A continuación se muestra un esquema que ilustra los métodos que capturas estos eventos.. Figura 3. Ciclo de vida de una activity. Fuente. https://developer.android.com 35.

(36) .   . .  . onCreate(Bundle): Se llama en la creación de la actividad. Se utiliza para realizar todo tipo de inicializaciones, como la creación de la interfaz de usuario o la inicialización de estructuras de datos. Puede recibir información de estado dela actividad (en una instancia de la clase Bundle), por si se reanuda desde una actividad que ha sido destruida y vuelta a crear. onStart(): Nos indica que la actividad está a punto de ser mostrada al usuario. onResume(): Se llama cuando la actividad va a comenzar a interactuar con el usuario. Es un buen lugar para lanzar las animaciones y la música. onPause(): Indica que la actividad está a punto de ser lanzada a segundo plano, normalmente porque otra actividad es lanzada. Es el lugar adecuado para detener animaciones, música o almacenar los datos que estaban en edición. onStop(): La actividad ya no va a ser visible para el usuario. Ojo si hay muy poca memoria, es posible que la actividad se destruya sin llamar a este método. onRestart(): Indica que la actividad va a volver a ser representada después de haber pasado por onStop(). onDestroy(): Se llama antes de que la actividad sea totalmente destruida. Por ejemplo, cuando el usuario pulsa el botón de volver o cuando se llama al método finish(). Ojo si hay muy poca memoria, es posible que la actividad se destruya sin llamar a este método.29 1.7.2.14. Bluetooth.. El estándar bluetooth surgió en 1994 creado por la compañía sueca Ericsson y la idea fue concebida inicialmente para reemplazar los cables de las redes existentes, sin embargo, conforme el sistema se fue desarrollando y debido a sus características, unas amplias gamas de aplicaciones sobrevinieron, de tal forma que al ver el potencial que se tenía, la compañía decidió trabajar en toda una infraestructura que pudiera soportar dichas aplicaciones. Bluetooth es una tecnología inalámbrica para el intercambio de datos en distancias cortas. El chip se puede conectar a computadoras, cámaras digitales y teléfonos móviles. Bluetooth es una forma de intercambiar datos de forma inalámbrica en distancias cortas, y es un intento de eliminar la jungla de cableado de su computadora. 29. Google. Android P Developer Preview. [En línea] [Extraído el:13/03/2018] http://developer.android.com/. 36. Obtenido de:.