Instituto · 2017. 12. 13. · MÉXICO D.F. Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de...

Instituto Politécnico Nacional

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Unidad Profesional “Adolfo López Mateos”

“Propuesta de diseño de automatización para

el control de Incubadoras de aves.”

TESIS

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE:

INGENIERO EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN

PRESENTA:

RODRÍGUEZ MARTÍNEZ HÉCTOR

JURADO:

Martínez Sánchez Ignacio.

Miranda Toledo Antonio.

Muñoz Cesar Juan José.

MÉXICO D.F. NOVIEMBRE 2007

Índice.

Introducción ...................................................................................................................... i

Planteamiento. .............................................................................................................. ii

Objetivo. ...................................................................................................................... iii

Justificación ................................................................................................................ iv

Capitulo 1 “Generalidades”. ............................................................................................ 1

1.1 Condiciones generales de incubación, según especies de ave. .............................. 2

1.1.1 Codorniz .......................................................................................................... 3

1.1.2 Faisán .............................................................................................................. 4

1.1.3 Gallos de pelea. ............................................................................................... 6

1.2 Antecedentes ........................................................................................................ 11

1.2.1 Primeros Métodos De Incubación ................................................................. 11

1.2.2 Las Primeras Incubadoras ............................................................................. 12

1.2.3 Incubación Mecánica Contemporánea .......................................................... 13

1.2.4 Incubadoras Tipo Horizontal ........................................................................ 15

1.2.5 Incubadoras Tipo Vertical ............................................................................. 18

1.2.6 Incubadoras Tipo Vertical Para Una Sola Etapa ........................................... 22

1.3 Situación actual. ................................................................................................... 23

Capitulo 2 “Estudio Técnico” ........................................................................................ 24

2.1 Filosofía de operación .......................................................................................... 28

2.1.1 Diagrama y circuito para un termómetro y termostato digital ...................... 28

2.1.2 Diagrama y circuito para control de nivel en bandeja de agua ..................... 31

2.1.3 Circuito para rotación por intervalos definidos de tiempo ............................ 33

Capitulo 3“Micro controladores PIC”............................................................................ 35

Hardware. ................................................................................................................... 36

Micro controlador. ................................................................................................. 36

Arquitectura básica. ................................................................................................... 37

Procesador. ............................................................................................................. 37

Memoria de programa. ........................................................................................... 38

Memoria de datos. .................................................................................................. 40

Líneas de E/S. ........................................................................................................ 40

Recursos auxiliares. ............................................................................................... 41

Software ..................................................................................................................... 45

Programación de Micro controladores. .................................................................. 45

MPLAB ...................................................................................................................... 45

EL EDITOR ........................................................................................................... 45

Programación del PIC 16F70 .................................................................................... 49

Control de nivel en bandeja y sisterna. .................................................................. 51

PIC 16F84 .................................................................................................................. 53

Termómetro-termostato digital. ................................................................................. 54

Biblioteca BUS_1LIN.INC .................................................................................... 62

Biblioteca DS128.INC ........................................................................................... 65

Biblioteca RETARDOS.INC ................................................................................. 66

Biblioteca BIN_BCD.INC ..................................................................................... 69

Biblioteca LCD_4BIT.INC .................................................................................... 70

Biblioteca LCD_MENS.INC. ................................................................................ 75

Biblioteca EEPROM.INC. ..................................................................................... 77

Contador ..................................................................................................................... 78

Programa de temporización para movimiento de bandejas. ...................................... 81

Capitulo 4 “Estudio económico”.................................................................................... 94

Reporte Ejecutivo ....................................................................................................... 95

Referencias de consulta. ................................................................................................. 98

Anexos ......................................................................................................................... 101

Índice de Figuras

Figura 1 Cambios de peso y forma del embrión de pollo. ............................................... 9

Figura 2 Incubadora tipo horizontal calentada con lámpara de petróleo ............. 16

Figura 3 Juego de bandejas para incubadora tipo vertical de armario. .......................... 19

Figura 4 Circuito de termómetro-termostato digital ...................................................... 28

Figura 5 Diagrama del circuito para termómetro-termostato digital ............................ 29

Figura 6 Circuito para control de nivel en charola ........................................................ 32

Figura 7 Diagrama del circuito para controlador de la bomba ..................................... 32

Figura 8 Circuito para movimiento programado de bandejas ........................................ 33

Figura 9 Diagrama de circuito para movimiento programado de bandejas. .................. 34

Figura 10 Arquitectura Von Neumann........................................................................... 37

Figura 11 Arquitectura Harvard ..................................................................................... 37

Figura 12 Diagrama de bloques donde se muestra las diferentes áreas de memoria del

micro controlador. ................................................................................................................ 39

Figura 13 Mapa de memoria del PIC ............................................................................. 40

Figura 14 Diagrama de Pines (E/S)................................................................................ 41

Figura 15 Organigrama de la secuencia a seguir para el grabado del PIC..................... 47

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Índice de Diagramas

Diagrama de Flujo 1 Operación general de incubación ................................................. 26

Diagrama de Flujo 2 Operación general para automatizar en el nivel de charola. ........ 49

Diagrama de Flujo 3 Sistema de operación en modo automático. ................................. 50

Diagrama de Flujo 4 Operación de termómetro-termostato. ......................................... 53

Diagrama de Flujo 5 Menú principal del programa para temporización de volteo de

bandejas [menú para modo de programación de horas o días]. ........................................... 78

Diagrama de Flujo 6 Menú principal del programa para temporización de volteo de

bandejas [operación de botoneras] ....................................................................................... 79

Diagrama de Flujo 7 Menú de botoneras B_MAS y B_MENOS. ................................. 79

Diagrama de Flujo 8 Menú de botoneras B_ENTER y B_RESET. ............................. 80

Índice de Tablas

Tabla 1 Disposiciones generales para incubación de huevos de distintas especies de

aves. ........................................................................................................................................ 2

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“Introducción” .

i

Introducción


ii

Planteamiento.

En la actualidad se cuenta con diversos modelos de incubadoras, que funcionan de

forma muy aceptable, pero hay que supervisar constantemente los parámetros de operación

y modificarlos haciendo uso de instrumentos analógicos (como son los termostatos de

diafragma y termómetros analógicos), además de que su respuesta es lenta, se tienen que

calibrar estos instrumentos cada vez que se hace un cambio de lote para incubación.


iii

Objetivo.

El implantar un sistema de control y supervisión de variables dentro de una incubadora

para aves, entre las cuales destacan el faisán, codorniz y los gallos de pelea. No sólo diseñar

el sistema de control, sino que también realizar una interfaz gráfica que muestre al usuario

los parámetros de control de temperatura y frecuencia en el movimiento de los huevos, para

que se tenga una temperatura adecuada y un calentamiento uniforme de todos los huevos,

así como un intervalo de tiempo adecuado para cada tipo de huevo, lo cual contribuye a que

el embrión no se adhiera al cascaron y se pueda nutrirse mejor.


iv

Justificación

La avicultura se puede catalogar como la rama de la ganadería con mayores

antecedentes históricos en México, ya que desde antes del arribo de los españoles al

continente americano se practicaba la cría de aves de corral, principalmente de guajolote o

pavo.

Con el arribo de los colonizadores, se introdujeron a los territorios conquistados razas y

variedades de aves que fueron adaptadas a las condiciones de explotación de México,

iniciándose la producción a baja escala. Cabe señalar que en la época de la colonia se

permitía a los empleados de las haciendas mantener aves para autoabastecimiento, lo cual

se considera como el origen del actual sistema de traspatio o de avicultura rural, practicada

en amplias regiones marginadas del país.

Debido al momento en que se encuentra el sector agropecuario, las producciones

denominadas "alternativas" surgen como una posible solución a esta situación. Se trata de

las actividades que se dedican a explotar e investigar nuevos sectores productivos no

tradicionales. Dentro de la avicultura, la cría intensiva de aves de corral atípicas, como los

faisanes, perdices o codornices y gallos de pelea, comienza a tener una gran aceptación

entre los pequeños productores.

Capitulo 1 “Generalidades”

1

Capitulo 1 “Generalidades”.


2

Capitulo 1 “Generalidades”.

1.1 Condiciones generales de incubación, según especies de ave.

La siguiente tabla enumera los requisitos de la incubación para varias especies de

aves. Estas especies se pueden incubar haciendo uso de la misma incubadora, pero los

periodos de incubación y rotación del huevo deben de ser manipulables, así como la

temperatura dentro del cajón de incubación.

Tabla 1 Disposiciones generales para incubación de huevos de distintas especies de aves.

Especies

Incube.

Periodo

(días)

Temp.

(F.) ¹

Humedad

(F.) ²

No le de vuelta después

del

Humedad los últimos 3

días

Ventilación totalmente

abierta

Gallina 21 100 85-87 Día 18 90 Día 18

Pavo 28 99 84-86 Día 25 90 Día 25

Pato 28 100 85-86 Día 25 90 Día 25

Muscovy

Duck 35-37 100 85-86 Día 31 90 Día 30

Ganso 28-34 99 86-88 Día 25 90 Día 25

Gallina de

Guinea 28 100 85-87 Día 25 90 Día 24

Pheasant 23-28 100 86-88 Día 21 92 Día 20

Peafowl 28-30 99 84-86 Día 25 90 Día 25

Bobwhite

Quail 23-24 100 84-87 Día 20 90 Día 20

Coturnix

Quail 17 100 85-86 Día 15 90 Día 14

Chukar 23-24 100 81-83 Día 20 90 Día 20

Grouse 25 100 83-87 Día 22 90 Día 21

Pigeon 17 100 85-87 Día 15 90 Día 14

El 1; mide los grados F. en una incubadora de aire forzado. Para las incubadoras de ventilación

natural, agregue 2-3 grados ² la humedad. medida en grados F. utilizando un termómetro de bulbo

seco. Utilice la tabla para convertir a humedad relativa.


3

1.1.1 Codorniz

La incubación dura un periodo de 16 días, iniciándose el picado de los huevos el

día 14. La incubación, al igual que las gallinas, puede realizarse de forma natural o

artificial.

Los huevos cuya cáscara está rota o con fisuras deben ser eliminados, así como

los que no presenten un aspecto común.

Los porcentajes de eclosión más elevados se obtienen en los huevos de tamaño

mediano con forma normal y coloración típica.

Los huevos fecundados pueden ser conservados en una habitación fresca y

oscura, aunque no deben de sobrepasar un periodo de una semana.

Hacia el sexto día, se puede realizar la operación de miraje para la eliminación de

los huevos no fecundados, o, los que hayan muerto del segundo al quinto día. A

trasluz, un huevo fecundado presenta una coloración rosácea, siendo de color blanco

uniforme en los no fecundados.

La incubación más comúnmente utilizada es la de tipo artificial, se realiza en

incubadoras que pueden ser eléctricas, de gas o de queroseno. En cuanto a su

funcionamiento se refiere, son las mismas que las que se utilizan huevos de gallina,

ya que lo esencial es mantener durante el periodo de incubación una temperatura y

humedad adecuada así como una ventilación apropiada.

De acuerdo al desarrollo, y, a medida que se acerca la eclosión, la temperatura y

la humedad varían, siendo recomendable las siguientes pautas:

La incubadora debe estar situada en un lugar ventilado, fresco y donde no reciba

sol, o esté afectada por cambios bruscos de temperatura.

Debe de estar bien nivelada.


4

No se debe comenzar la incubación hasta que no esté bien graduada la

temperatura dentro de la incubadora.

Los procedimientos a seguir durante la incubación nos arrojan las siguientes

instrucciones:

Disponer de huevos para iniciar la incubación una vez que la temperatura dentro

de la incubadora esté perfectamente graduada.

Colocar los huevos en la bandeja de la incubadora con la punta hacia abajo.

A partir del tercer día de incubación, voltear los huevos por la mañana, al

mediodía y por la tarde (en el caso de que la máquina no los voltee automáticamente).

Durante el tiempo que dura la rotación, dejar la incubadora abierta para que los

huevos se ventilen.

Cabe mencionar que durante el periodo de eclosión deberemos aumentar la

temperatura así como la humedad para facilitar el nacimiento de nuestros polluelos, y

esta ayuda puede ser complementada con ayuda manual por parte del operario. Una

vez terminada la eclosión los pequeños pollos de codorniz permanecerán durante uno

o dos días en la nacedora para que su plumón se seque, durante este tiempo los pollos

sobrevivirán a costa de sus propias reservas.

1.1.2 Faisán

Para seleccionar los huevos a poner en la incubadora estos deben tener un brillo

suave, estar limpios y no tener manchas, de lo contrario lo más probable es que sean

infértiles.

Los huevos deben poseer un período de incubación de alrededor de 22 a 24 días.

1 a 2 días antes del nacimiento, los huevos deben ser pasados a una nacedora. Una

vez que el polluelo nace, no debe ser sacado de la nacedora hasta que esté


5

completamente seco, período en el cual tampoco debe ser alimentado ya que aún está

consumiendo el resto del saco de la yema del huevo.

Una vez que el polluelo está seco, se debe pasar a la criadora, la cual posee una

campana de calefacción, y debe permanecer ahí por alrededor de 40 días antes de ser

pasado a piso. Una vez que el ave está en la criadora comienza el ciclo alimenticio

indicado anteriormente.

Algunas recomendaciones importantes para el uso de la incubadora:

Los huevos que ingresan a la incubadora no deben tener más de una semana

desde el momento de su postura. A medida que pasa el tiempo el huevo va perdiendo

fertilidad.

Los huevos que se pondrán en la incubadora deben tener un brillo suave. Si los

huevos están manchados, opacos y sucios, probablemente no son fértiles. Es

importante recoger diariamente los huevos para evitar que se dañen o que las mismas

aves se los coman.

La incubadora debe estar siempre a una temperatura de 38 a 39 ºC.

En caso de haber un corte de luz, no abrir la incubadora.

Abrir la incubadora la menor cantidad de veces posible o sólo cuando sea

necesario (Ej.: Para cambiar agua, para mover los huevos, para pasar huevos a la

nacedora, etc.).

Se debe observar constantemente la cantidad de agua que se tiene en la bandeja

destinada para ello. Se debe tratar de mantener siempre el nivel de agua, que

generalmente indica la bandeja.

Los polluelos no se deben sacar de la incubadora hasta estar bien secos, lo que

corresponde alrededor de 12 a 24 horas. Los polluelos no deben ser alimentados

durante este período porque están absorbiendo el resto del saco de la yema del huevo.


6

No es recomendable incubar huevos de faisán junto con huevos de gallina u otras

aves, ya que se pueden transmitir enfermedades.

Los huevos se deben voltear 2 o 3 veces al día. En el caso de incubadoras con

bandeja de volteo automático no hay problema ya que la misma máquina controla esa

labor.

Tratamiento de huevos fértiles

El agua puede suministrarse a través de tomas automáticas, con tuberías por

completo de plástico o hierro galvanizado. Esto es para evitar que de las superficies

metálicas puedan liberarse óxidos, los cuales interfieren la acción de los

medicamentos que eventualmente podrían administrarse. Las aguas con elevado nivel

de hierro están particularmente contraindicadas en el lavado de huevos destinados a la

incubación.

1.1.3 Gallos de pelea.

El proceso de incubación, bien se realice de modo natural, por una gallina clueca,

bien se haga mecánicamente en incubadoras, precisa el cumplimiento de ciertas

condiciones físicas respecto a temperatura, humedad, volteo y ventilación. La gallina

clueca, en condiciones adecuadas da anidamiento, cuidará de estos factores y se

separará por lo menos una vez al día del nido para permitir una adecuada ventilación

de los huevos que está incubando. La forma normal del nidal, con una depresión

similar a la de un plato llano, asegurará que el extremo más ancho del huevo quede

ligeramente por encima del más estrecho. Los movimientos naturales de la gallina

asegurarán un calentamiento uniforme de los huevos y un volteo adecuado para evitar

que los embriones se adhieran a las membranas.


7

Estas condiciones quedan satisfechas por el Instinto natural de la mayoría de las

gallinas, pero una máquina que no tiene instinto tiene que ser manejada

meticulosamente, si se quieren conseguir los máximos resultados.

La temperatura normal de la gallina oscila entre 40,6 y 41,7°C, dependiendo en

cierto grado de su actividad en un momento determinado. La temperatura óptima en

el centro de un huevo que se está incubando es aproximadamente de 37,8° C. En la

incubación natural con gallina clueca, la superficie superior del huevo puede alcanzar

la temperatura de 39,2° C a 39,4° C, pero en el centro del mismo ésta no será superior

de 37,8° C.

En las incubadoras tipo horizontal la temperatura que debe haber depende del

modelo de las mismas y de la altura a que se encuentra el bulbo del termómetro con

relación a los huevos, debiéndose especificar con exactitud para cada modelo. Una

temperatura normal es 39,4 ° C, con el centro del bulbo colocado unos cinco

centímetros por encima de la bandeja de los huevos.

Para incubadoras tipo vertical, la temperatura es por lo general de 37,5 a 37,8° C,

ya que éste es el valor óptimo para el centro del huevo, habiendo escasa o ninguna

diferencia entre las superficies superior e inferior del mismo, como ocurre en las

incubadoras tipo horizontal en las que la diferencia es de 3,3° a 4,4° C. La producción

de calor del embrión va en aumento durante todo el período de incubación, siendo

este aumento mucho mayor y más rápido durante los dos últimos días. Esto hará que

la temperatura Interior del huevo sea 2°C superior a la del ambiente de la Incubadora.

Por esta razón, algunos operadores prefieren utilizar Incubadoras separadas, en las

que consiguen una temperatura de 1/2 a 1°grado inferior, para evitar una mortalidad

embrionaria tardía debido a una alta temperatura.

Es cierto que la humedad relativa en el interior de una incubadora puede oscilar

más que la temperatura sin que repercuta sobre la incubabilidad de los huevos, pero


8

existe un margen dentro del cual se conseguirán los mejores resultados. La humedad

relativa se representa por lo general como un porcentaje de la humedad atmosférica a

saturación, y ésta a su vez está relacionada con la temperatura atmosférica, ya se trate

del aire que rodea la tierra, ya la porción de él confinada temporalmente en el interior

de la Incubadora.

Un huevo debe perder del 11% al 13% de humedad durante la incubación. Si la

humedad relativa es demasiado baja, la perdida de humedad será excesiva, la

incubación se retrasara y muchos embriones no nacerán, aunque se llegue a buen

término. Si la humedad relativa es muy alta, los pollos se ven forzados a salir antes de

tiempo y salen húmedos y pegajosos. La humedad se debe reducir a partir del día 19,

esto con el fin de obtener una cascara seca que facilita el intercambio de aire duales

durante un período de 36 horas. La humedad debe elevarse entonces hasta que e]

termómetro de bulbo dé una lectura de 32,2° C hasta una o dos horas antes de que se

produzca el nacimiento del pollito. En este momento se debe hacer que la temperatura

baje de nuevo hasta los 29,4° C.

La posición Ideal de un huevo durante la Incubación es la de completamente

horizontal, con el eje longitudinal paralelo a la bandeja o también con el polo ancho

mes elevado que el estrecho, como se muestra en la figura 1. En ambos casos se

dispone del máximo espacio para el desarrollo del embrión y la mejor situación de la

cascara que recubre la cámara de aire para permitirle la respiración. Los huevos

incubados con el polo más estrecho hacia arriba muestran un alto porcentaje de

embriones muertos, debido a que éstos encuentran dificultad en llegar hacia la cámara

de aire en el momento de iniciarse la respiración pulmonar y, por otra parte, evitar la

pérdida de sangre al romperse el alantoides. En la mayoría de las incubadoras

verticales los huevos se colocan verticalmente con el polo más ancho hacia arriba,

aunque algunas bandejas pueden llevar los huevos echados. En incubadoras de tipo

horizontal los huevos se colocan horizontalmente.


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Figura 1 Cambios de peso y forma del embrión de pollo.

El volteo o cambio de posición del huevo durante la incubación tiene una

Influencia decisiva sobre la mortalidad del embrión. Es necesario asegurarse de que el

embrión es movido suave pero frecuentemente en el Interior del huevo para evitar que

se fije y adhiera a otras estructuras, cosa que ocurriría si estuviese los 21 días en la

misma posición. Este volteo favorece un calentamiento uniforme en las incubadoras

tipo horizontal, no siendo preciso en las de tipo vertical, que se calientan con más

uniformidad. El volteo necesita ser más frecuente en los primeros estadios de la

incubación, antes que se desarrollen por completo los sacos extra-embrionarios y sus

fluidos, si bien es necesario durante los 13 primeros días, tanto estén en incubadoras o

debajo de las gallinas. No es necesario durante los tres últimos días de incubación. El

intervalo entre los volteos puede ser hasta de un cuarto de hora, siempre que se

volteen en sentido contrario cada vez. Si se voltean siempre en la misma dirección se

interferirá posiblemente la acción centralizadora de las chalazas, siendo alta la

mortalidad embrionaria. En la actualidad no se precisa voltear los huevos con tanta


10

frecuencia, pero es necesario tomar las medidas necesarias para que se efectúe de

forma regular.

En algunas Incubadoras el volteo es totalmente automático, verificándose a

intervalos que van de 1 a 4 horas. Si el volteo se hace manualmente, y no resulta

económico disponer turnos de noche, puede hacerse de tres a cinco veces al día. Es

importante que se voltee un número impar de veces para evitar que en los largos

periodos de reposo el embrión descanse sobre el mismo lado. El volteo de las

incubadoras tipo horizontal es casi siempre manual, aunque algunos fabricantes les

han Incorporado algunos mecanismos de volteo, mediante los cuales los huevos giran

alrededor de un eje longitudinal. En las incubadoras tipo vertical, provistas de

bandejas planas, se emplea el mismo sistema, pero en la mayoría de incubadoras de

este tipo en las que los huevos se colocan en posición vertical, el volteo se lleva a

cabo inclinándolas de 40 a 45° C a uno y otro lado de la horizontal. Es preciso

recalcar la importancia de que los huevos no sufran golpes ni sacudidas durante la

recogida y almacenamiento si se pretende emplearlos para la incubación. Es aún más

importante evitar tales accidentes durante las 24 primeras horas de incubación, ya que

puede quedar inhibido el desarrollo normal de los vasos sanguíneos vitelinos a partir

de los islotes sanguíneos. Esto podría dar lugar a que el 60 % de los embriones

muriesen al segundo o tercer día de incubación y que el resto tuviese un bajo índice

de nacimientos.

Ya hemos visto que con excepción de los períodos muy precoces de su

desarrollo, el embrión depende del suministro de oxigeno que le proporciona el aire

que le rodea en el nido o en la incubadora. Es importante que el dióxido de carbono y

otros gases producidos por el metabolismo sean alejados de la proximidad del huevo,

de forma que nunca alcancen un nivel peligroso perjudicando el equilibrio del cambio

de gases.


11

La ventilación de la incubadora tiene, por consiguiente, dos finalidades:

proporcionar el oxigeno necesario y eliminar el exceso de dióxido de carbono en

proporción adecuada. Un huevo normal de unos 56 gramos necesita unos cinco litros

de oxígeno para desarrollar su embrión hasta la madurez y al mismo tiempo produce

tres litros de dióxido de carbono. El aire fresco contiene aproximadamente un 21% de

oxigeno, que es también la concentración óptima para el desarrollo del huevo durante

la incubación. Se ha comprobado que el nivel de oxígeno puede reducirse hasta el

17,50% sin que ello afecte a la incubabilidad, pero la reducción hasta un 15%

disminuye la supervivencia del embrión. Cuanto más continua sea la penetración de

aire fresco y expulsión de aire viciado menor será el riesgo de falta de oxígeno en

condiciones atmosféricas normales. Por ello, es vital que la habitación destinada a

incubadora esté totalmente ventilada, ya que es de donde toma el aire que necesita.

1.2 Antecedentes

1.2.1 Primeros Métodos De Incubación

La incubación artificial de los huevos de aves ha sido practicada por el hombre

desde las primeras civilizaciones de China y Egipto, más da 1,000 años A. C. Aún se

practican hoy, aunque en pequeña escala, estos antiguos métodos o ligeras

modificaciones de los mismos. Al parecer los antiguos chinos practicaban dos

métodos de incubación: en el primero colocaban los huevos en la parte superior de un

montón de estiércol en descomposición y los cubrían con una ligera capa del mismo

para aprovechar el calor de la fermentación, y esto bastaba para conseguir buenas

carnadas.

En el segundo método, encendían carbón vegetal en un horno cilíndrico alto,

hecho a base de arcilla refractaria o materiales férreos y provistos en la parte inferior

de un agujero combinado con un regulador de chimenea variable; un cono invertido

de arcilla refractaria parcialmente relleno con cenizas se fijaba en la parte superior


12

interna del horno y en él, sobre las cenizas, se ponía la cesta con los huevos, que a su

vez se cubría con otro cono construido con paja. Al parecer la cesta contenía varias

capas de huevos, pero no existen noticias sobre el volteo de los huevos.

En este punto es Interesante observar que en Australia existen por lo menos dos

especies de aves que utilizan el calor de la fermentación de los vegetales en

descomposición para Incubar sus huevos artificialmente. El pavo del bosque y la

gallina amontonan vegetales y en el momento en que se inicia la descomposición de

los mismos ponen sus huevos y los entierran en el montón, dejándolos abandonados

(preocupándose tan sólo de mantener la forma del montón) hasta que eclosionan o se

pudren, como puede suceder. No parece ser necesario el volteo de los huevos.

Es difícil comprender cómo se ventilan los huevos, ya que están enterrados a 30 o

38 centímetros de profundidad en el montón. Sin embargo, la ventilación puede

controlarse parcialmente removiendo o añadiendo las capas superficiales del material.

Esta actividad parece estar relacionada con la temperatura ambiente. Al parecer el

pavo del bosque as la única ave que incuba sus huevos verticalmente; una desviación,

aunque sea de pocos grados, parece ser fatal para el desarrollo embrionario. En el otro

extremo de la escala natural se sitúa el pingüino. El pingüino padre incuba un solo

huevo, colocándolo entre sus patas sobre el hielo, durante un periodo de Incubación

de nueve semanas.

1.2.2 Las Primeras Incubadoras

Los antiguos egipcios utilizaron la incubación artificial en gran escala y algunas

de sus incubadoras a las que podríamos llamar criadoras albergaban hasta 90,000

huevos. Estas estructuras se construían con ladrillo de barro y constaba de un pasillo

suficientemente alto para que un hombre pueda caminar por él, con agujeros en el

tejado para proporcionarle luz y ventilación. Al otro lado del corredor, y en

comunicación directa con él, estaba una serie de estufas de un modelo estándar.


13

La cámara destinada a los huevos estaba a nivel del suelo y disponía de una

abertura en el corredor por la que podía deslizarse el vigilante para tener cuidado de

los huevos o de los pollitos. Por encima de la cámara de huevos se hallaba el

compartimento de calefacción en el que se prendía fuego a estiércol de camello en

una pila circular que bordeaba a un hoyo abierto en el suelo. Como el agujero

calefactor estaba situado a poco más del nivel de la cintura era fácil graduar la altura

de la cámara de huevos. El edificio contenía también almacenes para el combustible y

vivienda para el personal.

Al parecer los antiguos egipcios fueron los primeros en conseguir un récord de

"incubación industrial, y obtuvieron dos pollos por cada tres huevos fértiles

incubados, consiguiendo mantener un cierto equilibrio entre la venta de los pollos y el

pago del personal. Un testimonio de la eficiencia de este tipo de incubadoras es saber

que en 1958 varias da éstas estaban aún en uso en Egipto con un rendimiento de un

70% sobre huevos fértiles, sabiéndose que producían del 90 al 95% de los pollos

incubados en este país. En tales métodos de incubación el éxito o fracaso dependían

casi por entero del juicio sobre la temperatura y humedad, constituyendo un arte más

que una ciencia. Este arte ha sido eliminado casi por completo en la incubadora tipo

vertical, pero aún persista en cierto grado en la de tipo horizontal.

1.2.3 Incubación Mecánica Contemporánea

Puede decirse que los actuales métodos de incubación datan desde que apareció

el trabajo del físico Réaumur, publicado en París en 1749, en el que informó acerca

del éxito obtenido al incubar huevos en un cajón, diseñado especialmente, en el que

se controlaba la temperatura mecánicamente. En 1770, John Campion incubó huevos

en un local calentado especialmente por las chimeneas de una caldera. Las primeras

incubaciones fueron llevadas a cabo en América en 1783 por Jacob Graves. En 1881

Mr. Hearson, en Inglaterra, Inventó la primera incubadora auto regulada, y la

incubación masiva fue iniciada en 1855, cuando C. A. Cypher construyó la primera


14

incubadora americana a gran escala que, en la actualidad, tiene capacidad para 20.000

huevos de pata.

Los primeros pasos en la incubación fraccionada se produjeron en 1911, con lo

que fue posible añadir nuevas unidades a las ya existentes, una vez que empezaron a

difundirse. La incubadora de aire forzado Smith, la primera en su clase, se mostró en

la Convención de la International Baby Chick Association celebrada en Ohio en

1922, y en el mismo año otro americano, Petersime, lanzó al mercado la primera

incubadora totalmente eléctrica. Desde entonces se han conseguido grandes avances

en este sentido en ambos lados del Atlántico, existiendo marcas de probada garantía

en el mercado británico.

Las primeras incubadoras tipo vertical tenían los compartimentos destinados a

nacimiento he incubación unidos y bajo las mismas condiciones de control de

temperatura y humedad. Pero pronto se dieron cuenta de la necesidad de separar

ambos compartimentos, en lugares distintos de la estructura general, con sus propios

mecanismos de control de calefacción, ventilación y humedad. Este desarrollo

permitió que la variación de humedad y ventilación se aplicase solamente en el

compartimento de incubación sin que tuviese que aplicarse a los demás huevos, y de

esta forma el plumón de la nacedera quedaba separado del resto de la maquinaria

permitiendo una mejor desinfección. Un mayor perfeccionamiento se consiguió con

una nacedora totalmente separada que puede manejarse y colocarse en una habitación

separada. Esto constituye un nuevo avance en la higiene de la incubación.

Las incubadoras se pueden considerar fundamentalmente como cajones, o

cámaras cerradas, en los que se puede controlar rigurosamente la temperatura dentro

de los límites deseados, pero con un control menos rígido de la ventilación y de la

humedad. La mayoría de las Incubadoras están provistas de un panel de vidrio a

través del que pueden examinarse y controlarse los diversos mecanismos desde fuera,

o bien sus controles situados en el exterior. Ambos sistemas están diseñados de forma


15

que no sea preciso abrir la incubadora cada vez que se precise llevar a cabo cualquier

lectura. La ventilación debe regularse por algún mecanismo controlador, bien

mediante un sistema de puertas variables o por medio de fieltros planos colocados de

forma que retengan la corriente de aire. Las Incubadoras actuales se pueden clasificar

en horizontales, verticales, con acceso al interior.

1.2.4 Incubadoras Tipo Horizontal

La Incubadora tipo horizontal (Figura 2) es por lo general de poca capacidad.de

50 a 500 huevos, que se incuban en una sola hilera, estando los huevos colocados

horizontalmente. Estas incubadoras se calientan desde el exterior, recibiendo los

huevos el calor por la parte superior, viéndose afectada la ventilación por los cambios

de temperatura interna.

En la máquina de aire caliente, el aire fresco entra, es calentado por los tubos de

aire caliente situados en la parte superior de la incubadora y cuando se enfría

desciende hasta el nivel del suelo escapando a través de las puertas u orificios da

salida.

En la máquina de agua caliente el aire entra por la parte inferior y sale, después

de haberse calentado, a través de los orificios superiores. Las lengüetas o fieltros

sirven para controlar la ventilación, siendo costumbre empezar con tres en la base de

la incubadora, retirándolas de una en una en determinados días de la incubación. La

figura 8 representa una Incubadora tipo horizontal, calentada en asta caso por una

lámpara de petróleo.

El calentador de petróleo (A) tiene dos orificios de salida del calor, uno (B) que

envía el aire caliente dentro de la cámara de calefacción (D), que puede estar llena de

aire o agua; el otro (C) es un conducto de expulsión que permite que el calor no

utilizado salga hacia el exterior sin influir sobre la temperatura Interna.


16

La cámara de calefacción (D) se calienta por medio del aire caliente que procede del

calentador y que a su vez calienta a los huevos situados en la bandeja (E). Suspendido

por encima de ésta hay un termómetro (F) y el soporte de la cápsula (G), que es una

estructura rígida que sostiene firmemente la cápsula o mecanismo termostático para

regular la temperatura. Una varilla de metal (H) descansa verticalmente sobre la parte

superior de la cápsula y asciende a través de un tubo hueco hasta ponerse en contacto

con la base de un tornillo [J], especialmente modelado, incorporado a un brazo

colgante (K). Este brazo lleva un peso ajustable (L) que se desliza hacia fuera a lo

largo del mismo hasta ejercer la suficiente presión para trabajar libremente, aunque

no con demasiada facilidad. Su extremo remoto termina en gancho y de él cuelga el

regulador de tiro (M) que, en reposo, se adapta firmemente sobre el borde del

conducto de expulsión [C).

Figura 2 Incubadora tipo horizontal calentada con lámpara de petróleo

El principio de regulación del calor es muy sencillo. Cuando la temperatura de la

incubadora se eleva por encima del límite normal, la cápsula que está formada por

dos hojas de metal delgado soldadas y conteniendo una pequeña cantidad de éter (o


17

algún otro líquido volátil que pueda dilatarse o contraerse cuando la temperatura sube

o baja) se dilata y fuerza la varilla (H) hacia arriba; esta a su vez Impulsa a la barra

colgante y levanta el regulador. Si la temperatura de la incubadora es correcta, el

regulador se sitúa Justamente encima del conducto de expulsión, pero tan pronto

desciende por debajo de la temperatura requerida, el regulador se cierra y todo el

calor penetra en la Incubadora.

Aunque este mecanismo es sencillo, sólo resulta eficaz al máximo si se pone

particular interés en el montaje de la incubadora. Esta debe estar totalmente nivelada

y la barra colgante debe fijarse de tal forma que el regulador de tiro cubra perfecta

menta el conducto de expulsión cuando está en posición cerrada. Al principio es

difícil encontrar la posición correcta para el peso (L), de modo que la presión sobre la

cápsula, que es delicada, no sea demasiado grande para conseguir una reacción no

demasiado duradera, ni demasiado ligera, que no asa capaz de accionar el regulador

de tiro adecuadamente.

El termómetro debe ajustarse de forma que el depósito tenga su centro sobre la

bandeja de los huevos a la altura recomendada por los fabricantes; cualquier

desviación de esta posición dará lugar a un calentamiento incorrecto de los huevos,

debido a que en estas incubadoras todo el aire del interior no está a la misma

temperatura como ocurre en las incubadoras tipo vertical.

En algunos tipos de incubadoras horizontales los pollitos permanecen en la

bandeja de huevos después de nacer, pero otros disponen de bandejas (N) para

pollitos que están situadas debajo de las destinadas a los huevos.

Si no se dispone de bandejas para pollitos será necesario oscurecer la ventana de

inspección para evitar que los pollitos estén expuestos a la luz mientras nacen otros.

En caso de disponerse de máquinas con bandejas para pollitos, debe cuidarse de que

éstas estén provistas de puertas sólidas en el compartimento de bandejas para pollitos.


18

En este tipo de bandejas es corriente colocar una tela metálica transportable en el

suelo frente a la bandeja de huevos. Esta tela puede retirarse después que una tercera

parte de los pollitos han salido del cascarón, y los pollos que van buscando la luz

caen suavemente sobre el material blando del fondo de la bandeja para pollos.

El calentador (A) puede funcionar con petróleo, gas o electricidad, de forma que

este tipo de máquina puede adaptarse a cualquier lugar. El elegir el aire o el agua

caliente para la cámara de calefacción es cuestión de criterio personal; la cámara de

aire caliente no necesita llenarse y es más sensible al control de la temperatura, pero

el de agua caliente presenta la ventaja de retener su calor durante más tiempo si se

produce cualquier fallo en el calentador.

En la mayoría de las Incubadoras tipo horizontal el volteo de los huevos se hace a

mano, debiendo recordarse que el movimiento debe hacerse cada vez en dirección

opuesta a la anterior. Este volteo se hace automáticamente en las incubadoras

provistas de mecanismos da volteo.

1.2.5 Incubadoras Tipo Vertical

Sin duda alguna los mayores avances en incubación se han hecho en incubadoras

de tipo vertical. Las principales diferencias entre estas máquinas y las de tipo

horizontal son: los huevos se sitúan en posición vertical con el polo más ancho hacia

arriba, el volteo de los huevos se lleva a cabo inclinando las bandejas 80 a 90°, o sea,

de 40 a 45° hacia cada lado de la línea horizontal, y la ventilación y circulación

interna del aire se efectúa mecánicamente mediante ventiladores o agitadores da aire.

Una de las mayores ventajas de la incubadora tipo vertical es el ahorro de espacio

que permite. Por ejemplo, una Incubadora moderna de este tipo aloja unos 10.000

huevos y con calefacción eléctrica requiere un espacio de 2.40 X 1.50 metros y

pueden manejarse en una habitación de 3.65 x 3.00 metros: mientras que el tipo

antiguo de máquinas fraccionadas de la misma capacidad y dobla costo necesitaban


19

un espacio de 25.90, 13.10 ó 9.10 metros de longitud, según se trate de construcción

de uno, dos o tres compartimentos, y 3.60 ó 3,90 metros de anchura. Este ahorro de

espacio se consigue principalmente colocando las bandejas de huevos en pilas y con

ventilación mecánica que impide la formación de bolsas de aire estático.

En la actualidad existen en el mercado muchas marcas de este tipo de incubadora

y cada una tiene sus características propias, pero se muestra el diagrama que muestra

la disposición de las bandejas en una Incubadora tipo vertical (Figura 3) que tiene los

compartimentos de incubación y nacimiento separados, tipo que se ha utilizado

ampliamente en los últimos años.

Figura 3 Juego de bandejas para incubadora tipo vertical de armario.

El mayor de estos compartimentos es el destinado a la colocación de los huevos,

que contiene una hilera doble de varillas dentadas de metal que sostienen 24

bandejas. Estas barras están íntimamente conectadas de forma que puedan inclinarse

todas al mismo tiempo, cada mitad en sentido opuesto a la otra.


20

Según vemos, en el diagrama, las bandejas están dirigidas de izquierda a

derecha, pero en el siguiente giro lo estarán de derecha a izquierda. Teniendo en

cuenta la estructura y mecanismo de volteo, sólo se podrán introducir o quitar huevos

de las bandejas cuando las barras de soporte están en posición horizontal. Sólo se

carga una tercera parte de las bandejas cada semana, distribuyéndose éstas

uniformemente a lo largo de las barras de soporte, de la incubadora.

A cada carga se le da un color con objeto de facilitar la retirada de los huevos que

tienen que pasarse a la cámara de nacimientos, ya que de esta forma es suficiente

buscar y retirar las bandejas con el color requerido. Los más utilizados son el rojo,

blanco y azul y éstos aparecerán en repetida secuencia de arriba hacia abajo. Esta

distribución uniforme asegura unas condiciones constantes cuando la incubadora está

cargada sólo parcialmente, y de esta forma se ayuda a equilibrar las variaciones de

temperatura cuando bandejas, cargadas con huevos fríos, se Introducen en la máquina

caliente.

En el compartimento destinado a nacimientos, como no es necesario voltear los

huevos, sólo se dispone de una serie de bandejas, sujetas a una barra rígida que alojan

la tercera parte de las bandejas que hay en el compartimento anterior, que representa

los nacimientos de una semana. Las bandejas de nacimiento son, por lo general, algo

mayores que las destinadas a contener huevos, de forma que los huevos que queden

después del último miraje, a los 18 días, pueden pasarse a la bandeja de nacimiento

poniendo la bandeja de nacimiento sobre la de incubación, dando la vuelta a todo el

conjunto, con lo que queda abajo la destinada a los nacimientos y se retira la de los

huevos. Esta inversión debe hacerse con suavidad y cuidado para no dañar los

embriones.

En algunos tipos modernos de incubadoras se ha eliminado esto, ahorrándose

tiempo cuando se trata de operaciones a gran escala. Otra reciente innovación

consiste en utilizar compartimentos de nacimiento de un solo piso, que han sido


21

adoptados por algunas Importantes empresas dedicadas a la incubación. En este

sistema cada grupo de nacimientos se verifica al mismo tiempo en un bloque de

bandejas que se sacan de una vez. Controles automáticos permiten satisfacer las

necesidades de los embriones durante los diferentes estadios del desarrollo.

El calentamiento del interior de la incubadora puede conseguirse por electricidad

o por agua, calentada por electricidad, petróleo, carbón o gas. En las Incubadoras en

las que sólo se utiliza la electricidad se emplea la misma energía para el

funcionamiento de los ventiladores (u otro sistema de ventilación), debiendo

Incorporarse mecanismos de funcionamiento automático. Cuando se utiliza otro

sistema de calefacción, se precisa un motor aparte para el funcionamiento de los

ventiladores, etc. La incubadora que funciona eléctricamente presenta grandes

ventajas y economía de espacio, pero presenta el inconveniente de que es vulnerable

al fallo de energía eléctrica y por ello debe disponerse de una fuente de energía

supletoria.

La regulación de la temperatura se realiza por medio de interruptores de

encendido y apagado, en las incubadoras totalmente electrificadas. Si se dispone de

otro medio de calefacción, la regulación se consigue mediante dispositivos en la

cápsula y regulador de tiro. Se incorpora por lo general un sistema de alarma que se

pone en marcha cuando la temperatura sube o baja de niveles determinados como

aconsejables. Por lo general consiste en el toque de un timbre que suena en la

incubadora durante el día, y puede conectarse durante la noche a la casa del vigilante

que hace guardia nocturna.

La ventilación se lleva a cabo por medio de orificios dispuestos de forma que el

aire que penetra en la incubadora pase sobre el sistema de calefacción y esté a la

temperatura deseada cuando llegue donde están los huevos. La situación y

distribución da los orificios varía según el tipo de incubadora, no pudiéndose dar

normas generales que sirvan de guía para todas. Los agitadores de aire (si se trata de


22

ventiladores o paletas) evitan los espacios muertos, incluso en aquellos lugares en que

la concentración de anhídrido carbónico puede ser peligrosa, tales como en las

bandejas, los huevos y los soportes. El diseño adecuado de los ventiladores y los

conductos de aire es la clave para la eficiente circulación del aire a través de la

incubadora y es posiblemente el factor más importante en el diseño de ésta.

La humedad se obtiene por medio de bandejas planas que tienen grandes

superficies de evaporación, o por algún otro sistema de pulverización del agua

conectado con el circuito de ventilación.

El volteo puede hacerse a mano, por medio de una manivela ex-terna que evita el

abrir la Incubadora, o mecánicamente, mediante un dispositivo colocado de forma

que haga girar todo el contenido de la incubadora a intervalos regulares. Hay mucho

que decir acerca del volteo automático; es a la vea regular y suave, efectuándose de

día y noche, sin necesidad de turnos nocturnos. Y hay que tener en cuenta que un

volteo suave y regular es más ventajoso en los primeros estadios de la Incubación.

1.2.6 Incubadoras Tipo Vertical Para Una Sola Etapa

Este dispositivo, producido en la actualidad por numerosos fabricantes, supone la

incubación de los huevos en el mismo estadio de desarrollo en cada máquina. Cada

compartimento para huevos puede cargarse totalmente de una vez, permaneciendo

allí l0s huevos hasta los 18-19 días de Incubación y después de eliminar los no

fértiles, por iluminación, se llevan a un dispositivo para nacimientos. Si los

nacimientos tienen lugar una vez por semana, la relación ideal entre compartimentos

para incubación y nacimientos es de 3:1; si los nacimientos se producen dos veces por

semana, resulta más económica la proporción 6:1. Mediante este método se regula

mejor la higiene de los compartimentos para Incubación.


23

1.3 Situación actual.

En la actualidad se trabaja una producción de aves exóticas, la cual interesa que

el número de nacimiento de huevos por lote sea de la mayor cantidad posible, dado el

precio de cada ave lograda, que es lo más importante para el consumidor de nuestro

producto.

Pero debido a la maquinaria con que ahora se cuenta es un tanto rudimentaria, el

objetivo a lograr es difícil por el tipo de control que tiene, además que se necesita de

mucho tiempo para poder tener los ajustes de temperatura de acuerdo a la especie que

se va a incubar, siendo inclusive de hasta seis horas por cada ajuste y en veces se

tiene la perdida de los lotes de huevo, por lo inexacto de los módulos en el control de

temperatura, reflejándose en fuertes pérdidas económicas, debido a que algunas de

estas aves son para consumo de restauranteros.

Al inicio durante y al final, de cada ciclo de incubación es relevante la higiene en

el interior de las incubadoras con agua y desinfectantes, que con los módulos actuales

no es posible ya que como no son removibles no es posibles su limpieza generando

bacterias que se adhieren a los cascarones traspasando y eliminando cualquier

posibilidad de nacimiento

Capitulo 2 “Estudio Técnico”

24



25

“Estudio Técnico”

Para el proceso de incubación avícola se requiere un proceso especifico y adecuado de

la temperatura, el mantener abastecidas las charolas de agua para propiciar y conservar un

ambiente húmedo, movimientos para el volteo de los huevos por días predeterminados

dependiendo del tipo de huevo que se desee incubar y los procesos comienzan desde que se

selecciona el huevo adecuado para que este tenga más posibilidades de ser incubado,

seguido de la limpieza de los cascarones en la superficie y la revisión por ovoscopio,

continuando con el acomodo de estos en las charolas del cajón de la incubadora.

La descripción mas especifica que se lleva en el proceso de incubación de la cual nos

apoyamos para poder desarrollar nuestro sistema de automatización se explica en el

diagrama de flujo numero 1.


26

Diagrama de Flujo 1 Operación general de incubación


27

En el primer nivel del diagrama menciona la clasificación de la raza en la que se debe

de conocer la especie de la que proviene el huevo para el cual se ajustan los parámetros de

incubación.

En la limpieza del huevo se realiza en seco con ayuda de un cepillo de alambre (de ser

muy necesario se usara un paño húmedo y limpio), el aseo de cada uno de los huevos con el

fin de no desarrollar bacterias con el medio ambiente dentro de la incubadora y que el

embrión aproveche cada una de los nutrientes de la clara sin absorber bacterias.

Después de haber limpiado cada uno de los huevos se seleccionan por medio de un

ovoscopio, para determinar si es un huevo que pueda ser incubado.

En la limpieza de las charolas y el cajón (incubadora) se realiza una limpieza con

desinfectantes para evitar el desarrollo de bacterias durante la incubación.

En la colocación de los instrumentos de la automatización se acomoda cada uno de

estos (el modulo de instrumentos o de automatización se quita para facilitar el lavado de la

incubadora, es removible.), conforme a la función que desarrolle cada uno de los

instrumentos siendo el termostato, el contador de volteos, y el control de nivel en la charola

de agua.

Para el ajuste del termostato solo se pone a la temperatura deseada conforme a la

especie de la que proviene el huevo y se enciende para un precalentamiento de la cámara de

incubación.

Se coloca el huevo (las charolas con huevos) dentro de la cámara de incubación.


28

Se ajustan los días en los que se debe de rotar el huevo así también el intervalo de

tiempo entre cada rotación.

2.1 Filosofía de operación

2.1.1 Diagrama y circuito para un termómetro y termostato digital

Utiliza el sensor de temperatura DS1820 que transmite la información vía serie a través

de un bus de una sola línea según el protocolo del fabricante de semiconductores Dallas

Semiconductors. El ajuste de la temperatura a la que conmuta el termostato se logra

mediante dos pulsadores: "MODO" e "INCREMENTAR", que se conectan a pines del

Puerto B y cuyo funcionamiento se basa en interrupción por cambio en la línea del Puerto

B.

Figura 4 Circuito de termómetro-termostato digital


29

Operación del termómetro-termostato digital

Se maneja de la siguiente forma: En estado de reposo funciona sólo como termómetro.

Aparece la temperatura en pantalla del módulo LCD. La salida del termostato está apagada.

Pulsa "MODO" y se ajusta la temperatura deseada mediante el pulsador

"INCREMENTAR".

Vuelve a pulsar "MODO", se activa el termostato. Si la temperatura medida es menor

que la deseada enciende la carga, que puede ser un calefactor. Si la temperatura medida es

mayor que la deseada, apaga la carga. Si se vuelve a pulsar "MODO", apaga la carga y pasa

a funcionar sólo como termómetro.

Figura 5 Diagrama del circuito para termómetro-termostato digital


30

Así pues, en el circuito se distinguen tres modos de funcionamiento que se identifican

mediante tres flags:

A) Modo "Termostato_OFF", donde funciona como termómetro normal sin termostato.

Se reconoce por el flag F_Termostato_OFF.

B) Modo "Termostato_Ajuste", donde se ajusta la temperatura deseada cuando

funcione como termostato. Se reconoce por el flag F_Termostato_Ajuste.

C) Modo "Termostato_ON", donde funciona como termómetro normal con termostato.

Se reconoce por el flag F_Termostato_ON.

El programa consigue que esté activado uno solo de los flags anteriores. Al apagar el

sistema debe conservar el valor de la temperatura deseada en el termostato para la próxima

vez que se encienda.

También para poder realizar el armado del circuito y su aplicación se tuvo que anexar

las bibliotecas correspondientes a retardo, LCD_4bit, LCD_mens, EEPROM, DS1820

La biblioteca de ¨ retardo ¨ es para cristal oscilador de 4 MHz desde 4 microsegundos

hasta 20 seg. Que se aplico al programa

La biblioteca del ¨ LCD_4bit ¨ fue utilizada para realizar las tareas básicas de controlar

el flujo los caracteres en la pantalla.


31

La biblioteca de ¨ LCD_mens¨ se utiliza para visualizar los mensajes fijos que se

deseen desplegar.

La biblioteca ¨ EEPROM ¨ permite guardar los datos no volátiles como el rango que se

desee para el termostato.

La biblioteca del ¨ DS1820¨ permite la comunicación con el sensor de acuerdo a las

características del fabricante.

2.1.2 Diagrama y circuito para control de nivel en bandeja de agua

Funciona por medio de dos electrodos principales que marcan los niveles ¨alto¨, ¨bajo¨.

Auxiliándose de un tercer electrodo en común que manda los pulsos para determinar el

estado del nivel en la charola, manejando de forma automática el llenado de esta, pero este,

está condicionado a otra señal que proviene de los estados del suministro principal de agua

que también maneja los estados de nivel ¨bajo¨ y ¨alto¨ ya que si el suministro principal de

agua esta hasta el nivel bajo el llenado de la charola no será posible por razones de

seguridad con respecto al funcionamiento de una bomba sumergible.


32

Figura 6 Circuito para control de nivel en charola

Figura 7 Diagrama del circuito para controlador de la bomba


33

2.1.3 Circuito para rotación por intervalos definidos de tiempo

Para poder realizar este programa se tomo en cuenta la clasificación de las especies que

se incuban de acuerdo a los días que se requieren para que el huevo pueda eclosionar. En

base a estos diferentes tiempos de incubación el sistema en el programa de temporización

por calendario fue realizado a modo de ser flexible para que el usuario pueda preestablecer

los días de incubación, y los intervalos de tiempo entre cada volteo

Figura 8 Circuito para movimiento programado de bandejas


34

Figura 9 Diagrama de circuito para movimiento programado de bandejas.

Capitulo 3 “Micro controladores PIC.”

35

Capitulo 3“Micro controladores PIC”


36

“Micro controladores PIC”

En realidad, el nombre completo es PICmicro, aunque generalmente se utiliza como

Peripheral Interface Controller (Controlador de Interfaz Periférico).

Hardware.

Micro controlador.

Un controlador es un dispositivo electrónico encargado de, valga la redundancia,

controlar uno o más procesos. Al principio, los controladores estaban formados

exclusivamente por componentes discretos. Más tarde, se emplearon procesadores rodeados

de memorias, circuitos de E/S, sobre una placa de circuito impreso (PCB).

Actualmente, los controladores integran todos los dispositivos antes mencionados en un

pequeño chip. Esto es lo que hoy conocemos con el nombre de micro controlador.

Diferencia entre micro controlador y microprocesador

Es muy habitual confundir los términos de micro controlador y microprocesador,

cayendo así en un error de cierta magnitud. Un micro controlador es un sistema completo,

con unas prestaciones limitadas que no pueden modificarse y que puede llevar a cabo las

tareas para las que ha sido programado de forma autónoma. Un microprocesador, en

cambio, es simplemente un componente que conforma el micro controlador, que lleva a

cabo ciertas tareas que y que, en conjunto con otros componentes, forman un micro

controlador.

Debe quedar clara por tanto la diferencia entre micro controlador y microprocesador: a

modo de resumen, el primero es un sistema autónomo e independiente, mientras que el

segundo es una parte, cabe decir que esencial, que forma parte de un sistema mayor.


37

Arquitectura básica.

Un micro controlador es un dispositivo complejo, formado por otros más sencillos. A

continuación se analizan los más importantes.

Procesador.

Es la parte encargada del procesamiento de las instrucciones. Debido a la necesidad de

conseguir elevados rendimientos en este proceso, se ha desembocado en el empleo

generalizado de procesadores de arquitectura Harvard frente a los tradicionales que seguían

la arquitectura de von Neumann.

Esta última se caracterizaba porque la CPU se conectaba con una memoria única,

donde coexistían datos e instrucciones, a través de un sistema de buses.

Figura 10 Arquitectura Von Neumann

En la arquitectura Harvard son independientes la memoria de instrucciones y la

memoria de datos y cada una dispone de su propio sistema de buses para el acceso. Esta

dualidad, además de propiciar el paralelismo, permite la adecuación del tamaño de las

palabras y los buses a los requerimientos específicos de las instrucciones y de los datos.

Figura 11 Arquitectura Harvard


38

El procesador de los modernos micros controladores responde a la arquitectura RISC

(Computadores de Juego de Instrucciones Reducido), que se identifica por poseer un

repertorio de instrucciones máquina pequeño y simple, de forma que la mayor parte de las

instrucciones se ejecutan en un ciclo de instrucción.

Otra aportación frecuente que aumenta el rendimiento del computador es el fomento

del paralelismo implícito, que consiste en la segmentación del procesador (pipe-line),

descomponiéndolo en etapas para poder procesar una instrucción diferente en cada una de

ellas y trabajar con varias a la vez.

Memoria de programa.

El micro controlador está diseñado para que en su memoria de programa se almacenen

todas las instrucciones del programa de control. Como éste siempre es el mismo, debe estar

grabado de forma permanente.

Existen algunos tipos de memoria adecuados para soportar estas funciones, de las

cuales se citan las siguientes:

- ROM con máscara: se graba mediante el uso de máscaras. Sólo es recomendable para

series muy grandes debido a su elevado coste.

- EPROM: se graba eléctricamente con un programador controlador por un PC.

Disponen de una ventana en la parte superior para someterla a luz ultravioleta, lo que

permite su borrado. Puede usarse en fase de diseño, aunque su coste unitario es elevado.

- OTP: su proceso de grabación es similar al anterior, pero éstas no pueden borrarse. Su

bajo costo les hace idóneas para productos finales.

- EEPROM: también se graba eléctricamente, pero su borrado es mucho más sencillo,

ya que también es eléctrico. No se pueden conseguir grandes capacidades y su tiempo de de

escritura y su consumo es elevado.


39

- FLASH: se trata de una memoria no volátil, de bajo consumo, que se puede escribir y

borrar en circuito al igual que las EEPROM, pero que suelen disponer de mayor capacidad

que estas últimas. Son recomendables aplicaciones en las que es necesario modificar el

programa a lo largo de la vida del producto. Por sus mejores prestaciones, está sustituyendo

a la memoria EEPROM para contener instrucciones. De esta forma Microchip comercializa

dos micro controladores prácticamente iguales que sólo se diferencian en que la memoria

de programa de uno de ellos es tipo EEPROM y la del otro tipo Flash. Se trata del

PIC16C84 y el PIC16F84, respectivamente.

Figura 12 Diagrama de bloques donde se muestra las diferentes áreas de memoria del micro

controlador.


40

Memoria de datos.

Los datos que manejas los programas varían continuamente, y esto exige que la

memoria que los contiene debe ser de lectura y escritura, por lo que la memoria RAM

estática (SRAM) es la más adecuada, aunque sea volátil.

Hay micro controladores que disponen como memoria de datos una de lectura y

escritura no volátil, del tipo EEPROM. De esta forma, un corte en el suministro de la

alimentación no ocasiona la pérdida de la información, que está disponible al reiniciarse el

programa.

Figura 13 Mapa de memoria del PIC

Líneas de E/S.

A excepción de dos pines destinadas a recibir la alimentación, otras dos para el cristal

de cuarzo, que regula la frecuencia de trabajo, y una más para provocar el Reset, las


41

restantes pines de un micro controlador sirven para soportar su comunicación con los

periféricos externos que controla.

Las líneas de E/S que se adaptan con los periféricos manejan información en paralelo y

se agrupan en conjuntos de ocho, que reciben el nombre de Puertos. Hay modelos con

líneas que soportan la comunicación en serie; otros disponen de conjuntos de líneas que

implementan puertas de comunicación para diversos protocolos, como el I2C, el USB, etc.

Figura 14 Diagrama de Pines (E/S)

Recursos auxiliares.

Según las aplicaciones a las que orienta el fabricante cada modelo de micro

controlador, incorpora una diversidad de complementos que refuerzan la potencia y la

flexibilidad del dispositivo. Entre los recursos más comunes se citan los siguientes:

- Circuito de reloj: se encarga de generar los impulsos que sincronizan el

funcionamiento de todo el sistema.

- Temporizadores, orientados a controlar tiempos.

- Perro Guardián o WatchDog: se emplea para provocar una reinicialización cuando el

programa queda bloqueado. - Conversores AD y DA, para poder recibir y enviar señales

analógicas.


42

- Sistema de protección ante fallos de alimentación

- Estados de reposos, gracias a los cuales el sistema queda congelado y el consumo de

energía se reduce al mínimo.

Organización de la memoria

El PIC es el micro controlador que fabrica la compañía Microchip. Aunque no son los

micro controladores que más prestaciones ofrecen, en los últimos años han ganado mucho

mercado, debido al bajo precio de estos, lo sencillo de su manejo y programación y la

ingente cantidad de documentación y usuarios que hay detrás de ellos.

¿Para qué sirve un PIC?

Un PIC, al ser un micro controlador programable, puede llevar a cabo cualquier tarea

para la cual haya sido programado.

No obstante, debemos ser conscientes de las limitaciones de cada PIC.

Generalmente se encuentran encapsulados en formato DIP. Puede apreciarse dicho

encapsulado y una breve descripción de cada una de los pines en la Figura 14.

-VDD: alimentación

-VSS: tierra

-OSC1/CLKIN-OSC2/CLKOUT: conexión del oscilador

-VPP/MCLR: tensión de programación y reset

- RA0-RA3: líneas de E/S de la puerta A

- RA4: línea de E/S de la puerta A o entrada de impulsos de reloj para TMR0

- RB0/INT: línea de E/S de la puerta B o petición de interrupción

- RB1-RB7: líneas de E/S de la puerta B


43

Organización de la memoria

A continuación podemos ver la organización de la memoria del 16F84:

Podemos comprobar cómo la memoria está dividida en dos bancos (cada una de las

columnas): banco 0 y banco 1. Las primeras 12 posiciones de cada banco (00h-0Bh y 80h-

8Bh) están ocupadas por los Registros de Propósito Especial (Special Purpose Registers).

Estos registros, en los que entraremos en detalle más adelante, son los encargados de

controlar ciertas funciones específicas del PIC.

Las 68 posiciones siguientes (0Ch-4Fh y 8Ch-CFh) son los denominados Registros de

Propósito General, del inglés General Purpose Registers. Éstos son empleados para guardar

cualquier dato que necesitemos durante la ejecución del programa.

BANCO 0

TMR0: es un temporizador/contador de 8 bits. Puede operar de dos modos distintos:

- Temporizador: el registro incrementa su valor en cada ciclo de instrucción (Fosc/4).

- Contador: el registro incrementa su valor con cada impulso introducido en el pin

RA4/TOSKI.

En ambos casos, cuando el registro se desborda, es decir, llega a su valor máximo (en

este caso 2^8 = 256. Como el 0 también se cuenta, el máximo valor sería 255), empieza de

nuevo a contar a partir del 0, no sin antes informar de este evento a través de la activación

de un flag y/o una interrupción.

PCL: es el contador del programa. Indica la dirección de memoria que se leerá a

continuación. En algunas ocasiones, como el empleo de las tablas, el uso de este registro es

imprescindible.

STATUS: registro de 8 bits que sirve para configurar ciertos aspectos del PIC. En la

siguiente figura se aprecia la disposición de los bits de dicho registro:


44

Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0

IRP RP0 TO# PD# Z DC C

- RP0: indica el banco de memoria con el que se está trabajando. Cuando vale 0 se

selecciona el Banco 0 y cuando vale 1 el Banco 1.

PORTA: representación de el puerto A. Cada bit representa una línea de E/S del puerto

A:

Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0

RA4 RA3 RA2 RA1 RA0

Como se puede comprobar, los tres bits de mayor peso no representan ninguna línea de

E/S, ya que la puerta A sólo tiene 5 líneas de E/S

PORTB: lo mismo que el puerto A, pero en este caso con 8 líneas de E/S

BANCO 1

TRISA: registro de 8 bits de configuración de la puerta A. Si un bit se encuentra en 1,

esa línea de E/S se configura como entrada; si, en cambio, se encuentra a 0, se configura

como salida

TRISB: lo mismo que TRISA, pero referente al puerto B.

Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0

RB7 RB6 RB5 RB4 RB3 RB2 RB1 RB0


45

Finalmente cabe destacar el registro W, también conocido como registro de trabajo (del

inglés work) o acumulador. Es de vital importancia ya que, entre otras, deberemos usarlo de

registro puente para llevar a cabo ciertas operaciones.

Software

Programación de Micro controladores.

La utilización de los lenguajes más cercanos a la máquina (de bajo nivel) representan

un considerable ahorro de código en la confección de los programas, lo que es muy

importante dada la estricta limitación de la capacidad de la memoria de instrucciones. Los

programas bien realizados en lenguaje Ensamblador optimizan el tamaño de la memoria

que ocupan y su ejecución es muy rápida.

Los lenguajes de alto nivel más empleados con micro controladores son el C y el

BASIC de los que existen varias empresas que comercializan versiones de compiladores e

intérpretes para diversas familias de micro controladores.

MPLAB

MPLAB es un editor IDE gratuito, destinado a productos de la marca Microchip. Este

editor es modular, permite seleccionar los distintos microprocesadores soportados, además

de permitir la grabación de estos circuitos integrados directamente al programador

EL EDITOR

Introducción a la programación en ensamblador

Desde que se concibe un programa hasta que se graba en la memoria del

microcontrolador, suceden una serie de operaciones que se muestran en la Figura 15.

El primer paso de un diseño basado en microcontrolador consiste en escribir el código

fuente del programa en el lenguaje seleccionado. Posteriormente, si el lenguaje usado ha

http://es.wikipedia.org/wiki/Entorno_integrado_de_desarrollohttp://es.wikipedia.org/wiki/Microchip


46

sido el ensamblador, se convierte a código ejecutable mediante el uso de un programa de

ensamblador.

La depuración y simulación se realizarán mediante el simulador software MPSIM

(entorno DOS) o el MPLAB (entorno Windows).

Escritura del código fuente

El código fuente del lenguaje ensamblador está estructurado en columnas. Cualquier

texto que comience en la primera columna se considerará una etiqueta y será parte del

campo de etiquetas.

Las siguientes tres columnas contienen el campo de instrucciones, el campo de datos y

el campo de comentarios. Los comentarios deben empezar con punto y coma (;) y pueden ir

también en la primera columna.

Campo de etiquetas

Las etiquetas son nombres de subrutinas o secciones de código fuente. Dando nombres

a partes del programa, se posibilita que las instrucciones puedan saltar o hacer referencia a

esas partes sin necesidad de recordar las direcciones físicas donde están ubicadas.

Una etiqueta puede ir seguida de dos puntos (:), espacios, tabuladores o RETURN.

Deben empezar por un carácter alfanumérico o de subrayado (_) y pueden contener

cualquier combinación de caracteres alfanuméricos.


47

Figura 15 Organigrama de la secuencia a seguir para el grabado

del PIC


48

Campo de Instrucciones.

La segunda columna corresponde al campo de instrucciones. Puede ser una instrucción

del micro controlador o una instrucción para el ensamblador, llamada directiva.

Campo de datos

Contiene datos u operandos para las instrucciones. En los PICs, los datos pueden ser un

registro, un bit de un registro, una etiqueta o un número constante (llamado literal).

Algunas instrucciones no llevan datos. Si una instrucción necesita múltiples datos, deben

separarse por comas (,).

La especificación de la base en la que se expresan los datos u operandos es opcional:

d‟65‟, b‟01000001‟,0x41, o‟101‟ y „A‟ son el mismo dato. El sufijo d o D se emplea para

expresar un valor en decimal. El sufijo b o B expresa un valor en binario. Para expresar un

valor en hexadecimal se emplea el sufijo 0x ó 0X. Un número en base octal se representa

mediante el sufijo o ó O. Finalmente, un valor se puede expresar mediante un caracter

ASCII si se encierra entre comillas simples como „A‟.

Campo de comentarios

El último campo es el del comentario, siempre que haya un punto y coma (;) como

primer carácter. Puede colocarse en cualquier lugar del código fuente. Los comentarios en

ensamblador son muy importantes. Los comentarios deben describir las tareas que realizan

las instrucciones y/o subrutinas. Sin comentarios, es muy difícil descifrar, algunos días

después, el código fuente que uno mismo ha creado.

El listado que se presenta a continuación en la Figura 2 presenta el aspecto del código

fuente del programa EJEMPLO1.ASM con los campos de etiquetas, instrucciones, datos y

comentarios recuadrados para su clara distinción.


49

Programación del PIC 16F70

Diagrama de Flujo 2 Operación general para automatizar en el nivel de charola.


50

Diagrama de Flujo 3 Sistema de operación en modo automático.


51

Control de nivel en bandeja y sisterna.

LIST=PIC16F70

RADIX=HEX

#INCLUDE

ORG 0

GOTO INICIO

ORG 5

INICIO BSF STATUS, RPO ;BANCO 0

MOVLW B'00000110'

MOVWF ADCON1

MOVLW B'00111111'

MOVWF TRISA

MOVLW B'11111111'

MOVWF TRISB

CLRF TRISC

BCF STATUS,RPO; BANCO 1

GOTO RUT_PR

RUT_PR BTFSC PORTA, 3

GOTO AUTO

BTFSC PORTA, 4

GOTO MANU

GOTO RUT_PR

MANU BTFSC PORTB, 6

GOTO SIS_VAC1

BTFSC PORTB, 2

GOTO FIN

NOP

BSF PORTC, 4

CHECK1 BTFSC PORTB, 6

GOTO SIS_VAC1


52

BTFSS PORTB, 2

GOTO CHECK1

BCF PORTC, 4

GOTO FIN

SIS_VAC1 BCF PORTC, 4

BSF PORTC, 5

CALL DEMORA

BCF PORTC, 5

GOTO FIN

AUTO BTFSC PORTB, 6

GOTO SIS_VAC2

BTFSS PORTB, 1

GOTO $ -1

NOP

BSF PORTC, 4

CHECK2 BTFSC PORTB, 6

GOTO SIS_VAC2

BTFSS PORTB, 2

GOTO CHECK2

NOP

BCF PORTC, 4

GOTO AUTO

SIS_VAC2 BCF PORTC, 4

BSF PORTC, 5

BTFSS PORTB, 7

GOTO $ -1

BCF PORTC, 5

GOTO AUTO


53

PIC 16F84

Diagrama de Flujo 4 Operación de termómetro-termostato.


54

Termómetro-termostato digital.

LIST P=16F84A

INCLUDE

__CONFIG _CP_OFF & _WDT_OFF & _PWRTE_ON & _XT_OSC

CBLOCK 0x0C

TemperaturaDeseada

Registro50ms

FlagsModos

ENDC

ORG 0x2100

DE .24

#DEFINE SalidaTermostato PORTB,1

#DEFINE Zumbador PORTB,2

#DEFINE ModoPulsador PORTB,7

#DEFINE IncrementarPulsador PORTB,6

#DEFINE F_Termostato_ON FlagsModos,2

#DEFINE F_Termostato_Ajuste FlagsModos,1

#DEFINE F_Termostato_OFF FlagsModos,0

TMR0_Carga50ms EQU d'256'-d'195'

CARGA_2s EQU d'40'

ORG 0

goto Inicio

ORG 4


55

goto ServicioInterrupcion

Mensajes

addwf PCL,F

MensajePublicitario

DT "HEC. GERAR RODIZ", 0x00

MensajeTermostato_ON

DT "Termostato: ", 0x00

MensajeTermostato_Ajuste

DT "Temper. deseada", 0x00

MensajeGradoCentigrado

DT "ºC ", 0x00

Inicio

call LCD_Inicializa

bsf STATUS,RP0

movlw b'00000111'

movwf OPTION_REG

bsf ModoPulsador

bsf IncrementarPulsador

bcf SalidaTermostato

bcf Zumbador

bcf STATUS,RP0

call LCD_Linea1

movlw MensajePublicitario

call LCD_Mensaje

call DS1820_Inicializa

call ModoTermostato_OFF

movlw TMR0_Carga50ms


56

movwf TMR0

movlw CARGA_2s

movwf Registro50ms

clrw

call EEPROM_LeeDato

movwf TemperaturaDeseada

movlw b'10101000'

movwf INTCON

Principal

goto Principal

ServicioInterrupcion

btfsc INTCON,T0IF

call Termometro

btfss INTCON,RBIF

goto FinInterrupcion

btfss ModoPulsador

call CambiarModo

btfss IncrementarPulsador

call IncrementarTempDeseada

FinInterrupcion

bcf INTCON,RBIF

bcf INTCON,T0IF

retfie

Termometro

movlw TMR0_Carga50ms

movwf TMR0

decfsz Registro50ms,F


57

goto FinInterrupcion

movlw CARGA_2s

movwf Registro50ms

call DS1820_LeeTemperatura

call DS1820_Inicializa

call Termostato

; call Visualiza

; return

Visualiza

btfsc F_Termostato_OFF

goto VisualizaTermometro

btfsc F_Termostato_Ajuste

goto VisualizaTermostato_Ajuste

btfsc F_Termostato_ON

goto VisualizaTermostato_ON

return

VisualizaTermostato_ON

call LCD_Linea1

movlw MensajeTermostato_ON

call LCD_Mensaje

call VisualizaTemperaturaDeseada

call VisualizaTemperaturaMedida

return

VisualizaTermostato_Ajuste

call LCD_Linea1

movlw MensajeTermostato_Ajuste


58

call LCD_Mensaje

movlw .6

call LCD_PosicionLinea2

VisualizaTemperaturaDeseada

movf TemperaturaDeseada,W

call BIN_a_BCD

call LCD_Byte

movlw MensajeGradoCentigrado

call LCD_Mensaje

return

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