REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA

FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

REDISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN FOTÓMETRO DIGITAL,

BASADO EN EL LAB-COMPUTER DE LA EMPRESA SERVEQUIP C.A.

TRABAJO ESPECIAL DE GRADO, PARA OPTAR AL TÍTULO

DE INGENIERO ELECTRICISTA

Realizado por:

LAMONTANARA CAMACHO, José Jesus.

C.I. 17.292.351

SANCHEZ FUENMAYOR, Julio Cesar C.I. 17.150.608.

Tutor Académico:

Ing. LARGO, Arnaldo

Tutores Industriales: Msc. Lic. SEMPRUN, Blanca

Ing. MARCANO, Jesús

Maracaibo, Julio del 2.008

DERECHOS RESERVADOS

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA

FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

REDISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN FOTÓMETRO DIGITAL,

BASADO EN EL LAB-COMPUTER DE LA EMPRESA SERVEQUIP C.A.

Realizado por:

LAMONTANARA CAMACHO, José Jesus.

C.I. 17.292.351

SANCHEZ FUENMAYOR, Julio Cesar C.I. 17.150.608.

Maracaibo, Julio del 2.008

DERECHOS RESERVADOS

REDISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN FOTÓMETRO DIGITAL, BASADO EN EL LAB-COMPUTER DE LA EMPRESA

SERVEQUIP C.A

_____________________________ LAMONTANARA C., José Jesus.

C.I. 17.292.351. Teléfono: 0261-7864952

Correo: joselamontanara@hotmail.com

___________________________ SANCHEZ FUENMAYOR., Julio

Cesar C.I. 17.150.608.

Teléfono: 0424-6232773 Correo: juliocgsf@hotmail.com

_________________________________ Tutor Académico: Ing. Largo, Arnaldo.

Correo: arnaldo_largo@yahoo.com.mx

DERECHOS RESERVADOS

Este jurado aprueba el trabajo especial de grado. “Rediseño e Implementación de un Fotómetro Digital, basado en el LAB-COMPUTER de la Empresa SERVEQUIP C.A.”, que el bachiller Lamontanara Camacho, José Jesús y el

bachiller Sánchez Fuenmayor, Julio Cesar, presentan en cumplimiento de los

requisitos según normativa vigente.

JURADO EXAMINADOR

_____________________

Ing. Nesky Tapia C.I. V-

Jurado

Ing. Claudio Bustos Ing. Sergio de Pool C.I. V- C.I. V- Jurado Jurado

Ing. Arnaldo Largo C.I. V- 9.785.008

Director de la Escuela de Ingeniería Eléctrica - URU

Ing. José Bohórquez C.I. V- 3.379454

Decano de la facultad de Ingeniería – URU

DERECHOS RESERVADOS

REDISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN FOTÓMETRO DIGITAL, BASADO EN EL LAB-

COMPUTER DE LA EMPRESA SERVEQUIP C.A

DERECHOS RESERVADOS

DEDICATORIA

A Dios por permitirme la oportunidad de escoger una carrera que se

identifica con mis habilidades. Del mismo modo le doy gracias por ser mi

pilar en los momentos más difíciles y llenar mi ser de valor y entusiasmo

para continuar.

A mis padres por ser los mejores del mundo, amorosos y responsables en

todo momento. Gracias por guiarme y tenerme paciencia en mis

momentos de terquedad.

A mi Madre por ser mi pilar fundamental, por apoyarme durante el

desarrollo de esta investigación, así como también por darme las fuerzas

necesarias para culminar el mismo.

A mi Padre por su preocupación constante de que el equipo funcionara,

por ser el padre que es, amigo incondicional; como también su ayuda

brindada, gracias por todo papá, te quiero mucho.

A mis hermanos por compartir, colaborar e integrar la bella familia a la

que pertenecemos.

A mi novia por brindarme su apoyo incondicional, también por compartir a

mi lado momentos de preocupación y alegrías para culminar este

proyecto.

Dedico esta nueva meta alcanzada a todas las personas que de alguna u

otra forma me brindaron su apoyo, alegrías y se preocuparon en

momentos determinantes.

Gracias a todos.

José Lamontanara.

DERECHOS RESERVADOS

VI

DEDICATORIA

DEDICATORIA

A Dios creador de todas la cosas y que nos ha concedido el don de crear.

A mis padres Douglas y Gladys como muestra del amor que siento por ellos, y

en recompensa por el apoyo que me han brindado en cada uno de los instantes

de mi existencia.

A mis hermanas y sobrino a quienes amo, para que éste logro los motive para

alcanzar su propias metas y les inspire a luchar por lo que quieren.

A toda mi familia en Trujillo, Oriente, Barquisimeto, Caracas que siempre han

estado pendiente de mí desde los primeros pasos.

También quisiera dedicar éstas líneas a mi amor Paola Báez, quien me ha

acompañado en varios momentos importantes y ha sido motivo de alegría,

motivación y felicidad para mi desde el día que acepto acompañarme en la vida.

A todos les recuerdo cuan importantes son para mi, y que siempre serán motivo

de esperanza, lucha y ejemplo para alcanzar todas y cada una de la metas que

me proponga.

Julio Cesar G.

DERECHOS RESERVADOS

VIII

AGRADECIMIENTOS

AGRADECIMIENTO

A Dios infinitamente por brindarnos tantas bendiciones en la vida, como nacer en

excelentes familias donde los valores son los pilares de la formación.

A nuestros padres por su apoyo incondicional y por motivarnos a diario para el

logro de ésta meta.

A Geraldine y Paola por todo el apoyo que nos brindaron a lo largo de éste

trabajo, bien sea transcribiendo, corrigiendo o alentándonos a seguir adelante

con una sonrisa.

Al Ing. Arnaldo Largo, nuestro tutor académico y profesor de distintas

asignaturas por su dedicación, paciencia y amistad, por mostrarnos que siempre

hay una solución a los problemas, que solo hay que buscarla hasta encontrarla

Al Ing. Jesús Marcano por darnos la idea de éste trabajo.

A la Mcs. Lic. Blanca Semprún por sus orientaciones en el área de química y

análisis instrumental.

A los Ingenieros Jean Luis Rosas y Luis Rosales por su valiosa ayuda en el

desarrollo del sistema y por su amistad verdadera y sincera que se ha

mantenido a lo largo de los años.

Y a todos los que de alguna u otro manera contribuyeron a nuestra formación

como profesionales a todos gracias

Julio y José

DERECHOS RESERVADOS

IX

RESUMEN

RESUMEN

Lamontanara, José y Sánchez, Julio. REDISEÑO E IMPLEMENTACION DE UN FOTOMETRO DIGITAL BASADO EN EL LAB-COMPUTER DE LA EMPRESA SERVEQUIP C.A. Universidad Rafael Urdaneta. Facultad de Ingeniería. Escuela de Ingeniera Eléctrica. Trabajo Especial de Grado. Junio del 2008. Maracaibo. Venezuela.

Los objetivos de ésta investigación se centraron en el rediseño e implementación un fotómetro digital, basándose en el LAB-COMPUTER de la empresa SERVEQUIP C.A. Para ello se revisó el diseño de dicho fotómetro para así determinar los requerimientos técnicos del nuevo fotómetro digital para realizar el rediseño y efectuar su implementación, redactando un manual del usuario para el equipo diseñado. Dichos objetivos también abarcaron la evaluación tanto del software como del hardware diseñado. De la consecución de dichos objetivos se extrajo que el LAB-COMPUTER, es un fotómetro que realiza solo pruebas de punto final, muestra sus resultados empleando solo dos cifras decimales y carece de una interfaz gráfica amigable. En ésta investigación se decidió añadir mejoras o ampliaciones a las capacidades del dispositivo anterior, como lo fue el cambiar a una interfaz gráfica mucho más amigable y amplia, lo cual permite mostrar resultados con una cantidad mayor de números decimales y por ende mayor información, así también como brindar al usuario, mediante la nueva interfaz, una guía interactiva para la operación del dispositivo. Para implementar las mejoras planteadas se evaluaron las alternativas: uso de displays (siete segmentos y matriciales), uso de una pantalla LCD y emplear la interfaz del monitor de un computador personal, siendo ésta última la opción seleccionada. Se utilizó el Visual Basic 6.0 como lenguaje para la conformación de la interfaz gráfica y el procesamiento de información relacionada con el prototipo, implementándose un microcontrolador para conversión, procesamiento y transmisión de data en el hardware del fotómetro digital. Por último se diseñó el manual del equipo. Esta investigación se define según su naturaleza del tipo experimental y según su marco de laboratorio.

Palabras clave: bioingeniería, digital, diseño, equipo, fotómetro, médico, laboratorio, software.

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XI

ÍNDICE GENERAL

ÌNDICE GENERAL

Pág.

DEDICATORIA………………………………………………………………………………….. VI AGRADECIMIENTOS………………………………………………………………………… VIII RESUMEN………………………………………………………………………………………IX ABSTRACT……………………………………………………………………………………… X ÍNDICE GENERAL……………………………………………………………………………. XI ÍNDICE DE FIGURAS…………………………………………………………………………XIV ÍNDICE DE ECUACIONES……………………………………………………………………XIX ÍNDICE DE CRITERIOS………………………………………………………………………XX ÍNDICE DE TABLAS…………………………………………………………………………..XXI INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………………….. 1 CAPÌTULO I: PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA…..………………………………….. 3 1. El Problema………………………………………………………………………………….. 4

1.1. Planteamiento del problema………………………………………………………… 4 1.2. Formulación del problema………………………………………………………….. 11 1.3. Objetivos……………………………………………………………………………… 12

1.3.1. Objetivos generales…………………………………………………………… 12 1.3.2. Objetivos específicos…………………………………………………………. 12

1.4. Justificación de la investigación……………………………………………………. 13 1.5. Delimitación de la investigación……………………………………………………. 14

CAPÌTULO II: MARCO TEÒRICO……………………………………………………………. 15 2. Marco teórico……………………………………………………………………………….. 16

2.1. Antecedentes de la investigación…………………………………………………... 16 2.2. Bases teóricas……………………………………………………………………….. 18

2.2.1. Espectroscopia………………………………………………………………... 18 2.2.2. Fotometría……………………………………………………………………... 18 2.2.3. Radiación electromagnética…………………………………………………. 19 2.2.4. Propiedades generales de la radiación electromagnética………………… 19 2.2.5. Propiedades ondulatorias de la radiación electromagnética……………… 20 2.2.6. Propiedades mecánico - cuántica de la radiación…………………………. 27 2.2.7. Aspectos cuantitativos de las medidas espectroquímicas……………….... 32 2.2.8. Métodos basados en la absorción………………………………………….. 34 2.2.9. La ley de Beer…………………………………………………………………. 35 2.2.10. Medida de la absorbancia y transmitancia…………………………………. 36 2.2.11. Diseño general de instrumentos ópticos……………………………………. 37 2.2.12. Fuentes de radiación………………………………………………………….. 39 2.2.13. Selectores de longitud de ondas……………………………………………. 41

2.2.13.1. Filtros……………………………………………………………………. 42 2.2.13.2. Monocromadores………………………………………………………. 43

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XII

ÍNDICE GENERAL

2.2.14. Recipientes para las muestras………………………………………………. 45 2.2.15. Detectores de radiación………………………………………………………. 45 2.2.16. Procesador de señal y dispositivos de lectura…………………………....... 46 2.2.17. Tipos de instrumentos ópticos……………………………………………….. 47 2.2.18. Conceptos de la POO…………………………………………………........... 49 2.2.19. El ciclo de vida del software……………………………………………......... 52 2.2.20. Principios de diseño de sistemas de software…………………………....... 60 2.2.21. Factores para estimar la calidad de un software…………………………… 68 2.2.22. Lenguaje de programación empleado…………….……….……………….. 71 2.2.23. Definición y documentación técnica de algunos de los dispositivos

electrónicos utilizados en el LAB-COMPUTER……………………………… 74 2.2.24. Definición y documentación técnica de algunos de los dispositivos

electrónicos utilizados en el nuevo equipo…………………………………….. 76 2.2.24.1. PIC 16F873……………………………………………………………… 76 2.2.24.2. LM35……………………………………………………………………. 82

2.2.25. Documentación técnica empleada para el diseño de los circuitos de transmisión de data y control de temperatura………………………………… 82

2.3. Definición de términos básicos……………………………………………………… 95 2.4. Operacionalización de la variable…………………………………………………. 100

CAPÍTULOIII: MARCO METODOLÓGICO………………………………………………… 103 3. Marco metodológico………………………………………………………………………. 104

3.1. Tipo de investigación……………………………………………………………… 104 3.2. Población y muestra………………………………………………………………… 106 3.3. Técnicas de recolección de datos…………………………………………………. 107 3.4. Fases de la investigación…………………………………………………………... 110

CAPÍTULO IV: ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS……………………………………… 115 4. Análisis de los resultados…………………………………………………………...……..116

4.1. Finalidad del dispositivo LAB-COMPUTER……………………………………….116 4.2. Funciones del fotómetro LAB-COMPUTER……………………………………….117 4.3. Capacidades y limitaciones del LAB-COMPUTER…………………………….…117 4.4. Componentes que conforman el Fotómetro LAB-COMPUTER………………...118

4.4.1. Componentes externos……………………………………………………….118 4.4.2. Componentes internos…………………………………………....................125

4.5. Modo de operación del fotómetro LAB-COMPUTER…………………………....144 4.6. Determinación de las funciones que tendrá el nuevo equipo……………………148 4.7. Evaluación de alternativas de interfaces gráficas amigables………………… ...149 4.8. Determinación del lenguaje de programación a utilizar………………….………155 4.9. Diseño del software para el nuevo equipo……………………………………......159 4.10. Evaluación del software diseñado…………………………………………………176 4.11. Diseño del hardware para el nuevo equipo……………………………………….177 4.12. Manual de usuario…………………………………………………………………..196

CONCLUSIONES……………………………………………………………………200

DERECHOS RESERVADOS

XIII

ÍNDICE GENERAL

RECOMENDACIONES ……………………………………………………………...202 BIBLIOGRAFIA……………………………………………………………………….203 ANEXOS……………………………………………………………………………....206

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XIV

ÍNDICE DE FIGURAS

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura # 2.1, Representación de un haz de radiación monocromática, polarizada

en el plano: (a) campos eléctricos y magnéticos perpendiculares entre si y

respecto a la dirección de propagación, (b) representación bidimensional del vector

eléctrico………………………………………………………………………… ……… .21

Figura # 2.2, Regiones del espectro electromagnético…………………………… .22

Figura # 2.3, Propagación de ondas a través de una rendija……………………… .23

Figura # 2.4, Refracción de la luz al pasar de un medio menos denso M1 a otro

más denso M2, en el que su velocidad es menor…………………………………… .25

Figura # 2.5, Radiación no polarizada en el plano: (a) vista de la sección

transversal de un haz de radiación monocromática, (b) vistas frontales sucesivas

de la radiación en (a) si es no polarizada, (c) vistas frontales sucesivas de la

radiación en (a) si es polarizada en el plano del eje

vertical…………………………………………………………………………………. .27

Figura # 2.6, Efecto fotoeléctrico…………………………………………………….. .29

Figura # 2.7, Espectro de emisión de rayos X del molibdeno metal……………….30

Figura # 2.8, Algunos espectros de absorción ultravioleta

característicos…………………………………………………………………. ……… .32

Figura # 2.9, Atenuación de un haz de radiación por una disolución

absorbente………………………………………………………………………………35

Figura # 2.10, Fotómetro de haz sencillo para medidas en la región

visible…………………………………………………………………………... ……….38

Figura # 2.11, Componentes de diversos tipos de instrumentos para

espectroscopia óptica: (a) de absorción; (b) de fluorescencia, fosforescencia y

dispersión; (c) de emisión y quimioluminiscencia…………………………………... 39

Figura # 2.12, Señal de salida de un selector de longitud de onda

típico……………………………………………………………………………. ……… 42

Figura # 2.13, Ciclo de vida del software…………………………………………….54

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XV

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura # 2.14, Diagrama de bloques que muestra la jerarquía de

módulos……………………………………………………………………………….. 61

Figura # 2.15, Diagrama de asignación y conexionado de las patitas de los dos

posibles encapsulados en los modelos de la subfamilia

PIC16F87x……………………………………………………………………. ……… 81

Figura # 2.16, Principales características de las 35 instrucciones que componen el

repertorio de los PIC16F87x…………………………………………………………. 82

Figura # 2.17, Asignación de los bytes de los registros CCPxCON para los

módulos CCP1 y CCP2. Todos sus bits son leídos y escribibles y pasan a 0

cuando se produce un Reset…………………………………………………………. 84

Figura # 2.18, Esquema de los bloques principales del módulo de captura del

CCP1…………………………………………………………………………………… 86

Figura # 2.19, Se desea conseguir un impulso de nivel alto con anchura controlada

dentro del período……………………………………………………………………… 88

Figura # 2.20, Esquema de la estructura interna del módulo CCP1 cuando funciona

en modo PWM…………………………………………………………………………89

Figura # 2.21, Estructura del conexionado del C A/D……………………………… 92

Figura # 2.22, Alineación del resultado digital de 10 bits de la conversión a la

izquierda y a la derecha………………………………………………………………. 93

Figura # 2.23, Organigrama de la operación del conversor A/D…………………. 95

Figura # 4.1, Componentes externos del LAB- COMPUTER (detalle: parte frontal

superior de la carcasa…………………………………………………………………119

Figura # 4.2, Componentes externos del LAB-COMPUTER (detalle: parte posterior

de la carcasa)………………………………………………………………………….119

Figura # 4.3, Serie de 3 displays pertenecientes al arreglo de 7

segmentos……………………………………………………………………………..120

Figura # 4.4, Detalle del teclado matricial y sus funciones………………………...121

Figura # 4.5, Detalles de arreglo de pulsadores N/A……………………………….122

Figura # 4.6, Vista en detalle de la ranura para filtro y ranura para tubo de

ensayo………………………………………………………………………………….123

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XVI

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura # 4.7, Detalle de botón de encendido y cable de alimentación

AC………………………………………………………………………………………124

Figura # 4.8, Vista superior de la tarjeta integrada del equipo LAB-

COMPUTER…………………………………………………………………………..126

Figura # 4.9, Vista posterior de la tarjeta integrada del equipo LAB-

COMPUTER…………………………………………………………………………..126

Figura # 4.10, Vista en detalle del microprocesador Z80…………………………..127

Figura # 4.11, Detalle de memoria EPROM DM2732D……………………………128

Figura # 4.12, Vista de Manejador periférico programable 8255………………….129

Figura # 4.13, Par de memorias RAM 5114…………………………………………130

Figura # 4.14, Driver para displays 75492…………………………………………..130

Figura # 4.15, Divisor de frecuencia T4040…………………………………………131

Figura # 4.16, Inversor 7404………………………………………………………….132

Figura # 4.17, SCHMITT TRIGGER 7414…………………………………………..133

Figura # 4.18, Detalle del amplificador operacional 358N………………………….133

Figura # 4.19, Arreglo de transistores 2N3904……………………………………...134

Figura # 4.20, Par de transistores 2N3904………………………………………….135

Figura # 4.21, Condensador de 1000µf……………………..……………………….136

Figura # 4.22, Condensador de 1µf…………………………………………………..137

Figura # 4.23, Condensador de 47nf…………………………………………………137

Figura # 4.24, Condensador de 10pf…………………………………………………138

Figura # 4.25, Detalle del cristal de cuarzo de 2MHZ………………………………138

Figura # 4.26, Vista en detalle del regulador de voltaje a 5V……………………...139

Figura # 4.27, Vista en detalle del Buzzer…………………………………………...140

Figura # 4.28, Vista en detalle de la fotorresistencia……………………………….140

Figura # 4.29, Foco o bombilla de luz incandescente………………………………141

Figura # 4.30, Filtro de interferencia…………………………………………………142

Figura # 4.31, Filtro colimador y filtro infrarrojo……………………………………..143

Figura # 4.32, Vista en detalle del display de 7 segmentos….…………………….151

Figura # 4.33, Vista en detalle del displays alfanuméricos………………………...151

Figura # 4.34, Vista en detalle de la pantalla LCD………………………………….153

DERECHOS RESERVADOS

XVII

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura # 4.35, Vista en detalle de la pantalla de un computador personal……….154

Figura # 4.36, Flujograma inicial………………………………………………………160

Figura # 4.37, Vista de la pantalla menú principal…………………………………..164

Figura # 4.38, Vista de la pantalla agregar prueba…………………………………165

Figura # 4.39, Vista de mensajes para la obtención de resultados, criterio # 4.1

…………………………………………………………………………………………..168

Figura # 4.40, Vistas de los mensajes para la obtención de resultados, criterio #

4.2……………………………………………………………………………………….169

Figura # 4.41, Vista de la pantalla obtención de

resultados…………………………………………………………………..…………..170

Figura # 4.42, Vista de la pantalla agregar prueba cinética………………………..172

Figura # 4.43, Vista de la pantalla selección de pruebas…………………………..173

Figura # 4.44, Vista lateral del bloque de lectura……………………………………180

Figura # 4.45, Vista superior del bloque de lectura…………………………………182

Figura # 4.46, Elementos del bloque de lectura…………………………………….183

Figura # 4.47, Vista en detalle de los filtros para pruebas de punto final y pruebas

del tipo cinética………………………………………………………………………..184

Figura # 4.48, Vista lateral de la base del bloque de lectura………………………185

Figura # 4.49, Vista frontal del bombillo halógeno………………………………….186

Figura # 4.50, Vista lateral del bombillo halógeno………………………………….187

Figura # 4.51, Vista en detalle del microcontrolador PIC16F873a………………..187

Figura # 4.52, Detalle de posicionamiento del microswitch……………………….188

Figura # 4.53, Gráfica capacidad de respuesta Vs longitud de onda del fotorresistor

empleado………………………………….. ………………………………………….190

Figura # 4.54, Gráfica capacidad de respuesta Vs longitud de onda del fotodiodo

SG01S-5……...……………………………………………………………… ………190

Figura # 4.55, Circuito empleado para la región visible……………..……………..191

Figura # 4.56, circuitería electrónica empleada en el nuevo

circuito………………………………........................................................................192

Figura # 4.57, Cable de transmisión de data Db25…………….............................193

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XVIII

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura # 4.58, Circuito de control de temperatura, circuito salida de tensión (12V y

5V) y fan cooler implementado………………………………………………………194

Figura # 4.59, Vista exteriores de la carcasa implementada……………………...195

Figura # 4.60, Grafica Concentración Vs Absorbancia en patrones concentrados

medidos con SPECTRONIC® 20+.........................................................................198

Figura # 4.61, Grafica Concentración Vs Absorbancia en patrones concentrados

medidos con SISMAC...........................................................................................198

Figura # 4.62, Grafica Concentración Vs Absorbancia en patrones concentrados

medidos con SISMAC y SPECTRONIC® 20+........................................................199

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XIX

ÍNDICE DE ECUACIONES Y CRITERIOS

ÍNDICE DE ECUACIONES Y CRITERIOS

Ecuación # 2.1, Índice de refracción………………………………………………… 24

Ecuación # 2.2, Medida de la potencia radiante……………………………………. 33

Ecuación # 2.3, Obtención de la corriente oscura………………………................. 33

Ecuación # 2.4, La transmitancia……………………………………………………... 34

Ecuación # 2.5, La transmitancia expresada en frecuencia o en

porcentaje……………………………………………………………………………… 34

Ecuación # 2.6, Absorbancia……………………………………………………… 35

Ecuación # 2.7, Absorbancia (Ley de Beer)…………………………………………35

Ecuación # 2.8, Cuando la concentración en la ecuación de la absorbancia se

expresa en moles……………………………………………………………………… 36

Ecuación # 2.9, Tiempo que dura el periodo de la onda……………………………89

Ecuación # 2.10, Anchura de impulso………………………………………………. 89

Ecuación # 2.11, La resolución………………………………………………………. 90

Ecuación # 4.1, Fórmula de la absorbancia………………………………………...147

Ecuación # 4.2, Máxima variación permitida……………………………………….162

Ecuación # 4.3, Variación de intensidad…………………………………………….162

Ecuación # 4.4, Aplicación de la absorbancia………………………………………174

Ecuación # 4.5, Aplicación de la ecuación para el cálculo de la

cinética…………………………………………………………………………………175

Ecuación # 4.6, Error porcentual............................................................................197

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XX

ÍNDICE DE ECUACIONES Y CRITERIOS

CRITERIOS

Criterio # 1, La fuente experimentó cambios mayores al 5%................................163

Criterio # 2, La fuente experimentó cambios menores o iguales al 5%................163

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XXI

ÍNDICE DE TABLAS

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla # 2.1, Métodos espectroscópicos generales basados en la radiación

electromagnética……………………………………………………………………… 22

Tabla # 2.2, Principales clases de métodos espectroquímicos…………………… 33

Tabla # 2.3, Documentación de un programa…………………………………….... 68

Tabla # 2.4, Cuadro de código para seleccionar el banco al que se desea acceder

en la RAM……………………………………………………………......................... 79

Tabla # 2.5, Pasos que hay que efectuar para realizar una conversión

A/D…………………………………………………………………………………….. 94

Tabla # 2.6, Cuadro de variables…………………………………………………….102

Tabla # 4.1, Comparación de resultados SPECTRONIC® 20+ Vs SISMAC en Estandares............................................................................................................196

Tabla # 4.2, Comparación de resultados SPECTRONIC® 20+ Vs SISMAC en muestras de sangre completa................................................................................196

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INTRODUCCIÓN

1

INTRODUCCIÓN

Vivimos en un mundo donde los adelantos médicos en su mayoría se deben a

adelantos tecnológicos en otras áreas del conocimiento, principalmente en el área

de la electrónica, la cual ha permitido el desarrollo de equipos que facilitan las

labores médicas, y en algunos casos, constituyen el único medio para lograr una

tarea específica. En nuestro país el sector salud (público y privado), tiene acceso a

estos adelantos mediante la importación de equipos, por lo que prácticamente no

existe iniciativa alguna dirigida hacia el desarrollo de equipos tanto médicos como

de laboratorio.

Esta investigación se basa en el rediseño e implementación de un fotómetro digital

basado en el LAB-COMPUTER de la empresa SERVEQUIP C.A, el cual es

empleado por profesionales del bioanálisis, para determinar valores de

absorbancia y concentración de muestras sanguíneas, con el fin de obtener

resultados en análisis como: glicemia, colesterol, transaminasas, etc.

Para emprender en el proyecto de rediseñar éste dispositivo es necesario

conocer su comportamiento, capacidades, limitaciones, de igual manera se debe

acceder a información documental, especialmente consultas bibliográficas

referidas a análisis químico, instrumental, de circuitos eléctricos y electrónicos, al

igual que a especificaciones de dispositivos eléctricos y electrónicos empleados en

el área de química sanguínea.

DERECHOS RESERVADOS

INTRODUCCIÓN

2

Los resultados que se obtendrán de esta investigación permitirán haber

desarrollado un fotómetro más preciso, que involucre la realización de pruebas

mediante el método de punto final y contará con un software que lo capacite para

realizar pruebas mediante métodos cinéticos. Este trabajo está constituido por

cuatro capítulos, en los cuales se encuentra la siguiente información:

Capítulo I, el cual plantea el problema, establece los objetivos, justifica el por qué

de la investigación y se delimita el tiempo de su realización.

Capítulo II, este se basa en los antecedentes de investigaciones pasadas y posee

toda la fundamentación teórica necesaria para el buen desarrollo de los objetivos

de la investigación.

Capítulo III, que presenta el tipo y el diseño de la investigación. Además se lleva a

cabo una descripción de las técnicas de recolección de datos empleadas durante

las fases necesarias para consecución de los objetivos plantedos junto con la

metodología empleada.

Capítulo IV, donde se muestra el análisis de los datos obtenidos de los estudios

realizados, la presentación de los resultados donde están expuestos los objetivos

alcanzados y en la construcción e implementación del instrumento.

Para finalizar se presentan las conclusiones y las recomendaciones del estudio a

realizar.

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CAPÍTULO I

EL PROBLEMA

DERECHOS RESERVADOS

4

CAPÍTULO I

EL PROBLEMA

En este capítulo se describe el problema que dio origen a esta investigación, junto

con los objetivos, delimitación y alcance de la misma, en puntos que serán

descritos a continuación.

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:

Los esfuerzos en la búsqueda del conocimiento sobre las enfermedades, para

diagnosticarlas y tratarlas, se remontan desde los tiempos de la prehistoria, como

lo confirma la antropología, ciencia que estudia los aspectos biológicos y sociales

del hombre. A través de las investigaciones antropológicas se conoce que

las enfermedades graves, tuvieron especial interés para los hombres primitivos a

pesar de que no podían diagnosticarlas ni tratarlas. Este interés acompañó al

hombre a lo largo de la historia, el cual se puede confirmar por medio del estudio

de la cultura de las civilizaciones antiguas, donde éstas dedicaron sus esfuerzos al

área que más tarde se conocería como medicina.

Se puede decir que la medicina ha evolucionado a la par del conocimiento del

hombre, pasando desde un diagnóstico primitivo, basado éste en el interrogatorio

realizado al paciente, la observación y la palpación al mismo,

llegando a una era moderna donde la necesidad de conocer la naturaleza de las

enfermedades y diagnosticarlas, es de gran relevancia puesto que esta acción

conduce al tratamiento específico, es decir, al tratamiento de la causa

determinante de la enfermedad, en lugar de un tratamiento exclusivo de los

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO I

5

síntomas de ésta. Por esta razón, es decir, para determinar realmente la

naturaleza de las enfermedades, se tiene la necesidad de considerar un número

de variables tal que implican en sí, realizar procesos complejos para emitir

diagnósticos, como aquellos que no se pueden emitir con una simple observación

o palpación al paciente. A tal efecto, el hombre trabajó en la fusión de varias

ciencias o áreas de estudios para el desarrollo de instrumentos de medición con la

finalidad de determinar la naturaleza de distintas enfermedades.

De dichos esfuerzos nace la bioingeniería, aplicación de principios de ingeniería y

de procedimientos de diseño para resolver problemas médicos.

En la actualidad, el diagnóstico de una enfermedad debe combinar una adecuada

historia clínica (antecedentes familiares y enfermedad actual), un examen físico

completo y pruebas de laboratorio. Estas últimas, son cada vez más importantes,

porque ofrecen información complementaria al médico para confirmar la presencia

o ausencia de una patología clínica o enfermedad.

El laboratorio clínico, ofrece una gama de pruebas en las áreas de microbiología,

parasitología, hematología, virología y bioquímica clínica entre otras, en diferentes

tipos de muestras (ej. Sangre completa, suero, orina, heces, entre otras) para la

determinación del microorganismo o metabolito (compuesto químico) que produce

la enfermedad, o simplemente para conocer si los resultados del paciente en una

prueba de rutina (ej. Hemoglobina, orina, glicemia entre otras) están dentro de los

valores normales o referenciales de acuerdo a la prueba realizada. Los resultados

de las pruebas de laboratorio le permite al médico la confirmación de un

diagnóstico presuntivo de cualquier enfermedad, además de orientar en la

elaboración de otras pruebas más específicas como: radiografías en diferentes

órganos, biopsia, resonancia magnética nuclear, cultivos de sangre o cualquier

otra secreción, entre otras.

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CAPÍTULO I

6

Las pruebas en el área de la Bioquímica, permiten determinar la concentración de

un compuesto químico en la sangre, tales como: glucosa, creatinina, urea, HDL,

LDL, ácido úrico, triglicéridos, colesterol entre otros. Para realizar la determinación

de estos compuestos químicos presentes en la sangre, se recurre a varios

métodos para cuantificar su concentración, entendiendo por concentración según

Douglas A. Skoog (2001), la cantidad de soluto en una cantidad estándar de

disolvente o solución.

Los métodos instrumentales de análisis abarcan diferentes técnicas tales como:

electroquímicos, radioquímicos, cromatográficos, ópticos y espectroscópicos. Este

último, se basa en el estudio de las interacciones de la radiación electromagnética

con la materia; es el más exacto del grupo de métodos instrumentales utilizados

en los análisis químicos y en toda el área de la química analítica. Los métodos

espectroscópicos se fundamentan en la cantidad de luz absorbida por la muestra,

es decir la absorbancia. Este parámetro se define como el logaritmo del cociente

de la potencia inicial (Po) de un haz de radiación y la potencia (P) del rayo

después de atravesar un medio absorbente.

La medida de la absorción y emisión de la luz por parte de las sustancias se

denomina espectrofotometría, a menudo simplificada como espectrometría.

Cuando coloquialmente se utiliza el término luz, se hace referencia normalmente a

la luz visible para el ojo humano. Sin embargo, la luz visible es únicamente una

pequeña parte del espectro electromagnético, que incluye las radiaciones de radio,

microondas, infrarrojo, visible, ultravioleta, rayos X y rayos gamma. Aquí, la

palabra luz se utilizará como un término general para la radiación

electromagnética, la cual se define como un tipo de energía que viaja por el

espacio a enormes velocidades. (Douglas A. Skoog. 2001).

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CAPÍTULO I

7

Los instrumentos específicos utilizados para la espectrometría se denominan

espectrofotómetros o espectrómetros, fotómetro y colorímetro, dependiendo de su

construcción.

El término colorímetro se emplea para designar a un instrumento que utiliza el ojo

humano como detector para medir la cantidad de luz absorbida por la muestra,

utilizando unos o más patrones de comparación del color. Sin embargo, estos

dispositivos presentan una serie de desventajas, puesto que el ojo humano

responde a un intervalo espectral relativamente limitado; ello se refiere al espectro

visible, constituido por ondas electromagnéticas con longitudes de onda entre los

380 y 780 nm, que abarcan los colores del arco iris desde el violeta hasta el rojo.

De hecho el órgano visual del ser humano es poco sensible a pequeñas

diferencias en la absorbancia, suministrando así al cerebro una data

relativamente limitada, ocasionando que éste sea incapaz de

reconocer diferencias de concentración menores del 5% aproximadamente, y que

solamente pueda comparar colores, a excepción del caso donde la solución del

soluto, contenga una segunda sustancia coloreada.

El espectrofotómetro, es un instrumento diseñado para la medida de absorción de

radiación electromagnética ultravioleta visible e infrarroja. El instrumento está

constituido por una fuente de radiación, un monocromador y un mecanismo

eléctrico para medir la intensidad de radiación. Este permite comparar la radiación

absorbida o transmitida por una solución que contiene una cantidad desconocida

de soluto, y una que contiene una cantidad conocida de la misma sustancia. El

color de las sustancias se debe a que éstas absorben luz blanca (fuente de

radiación) a ciertas y específicas longitudes de onda y solo dejan pasar en el ojo

humano aquellas longitudes de onda no absorbidas. El usuario se vale de una

fuente de luz blanca emitida por este dispositivo la cual se concentra en un prisma

y se separa o descompone en sus diferentes longitudes de onda. Cada longitud de

onda (cada color) puede pasar selectivamente a través de una ranura. Este rayo

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CAPÍTULO I

8

de luz, definido como luz incidente (Io), pasa a través de la muestra en estudio. La

muestra es generalmente, una sustancia disuelta en un solvente adecuado y está

contenido en un tubo de fabricación especial. Después de seleccionar los rayos de

luz que atraviesa la muestra, ésta emerge como un rayo transmitido (I) y llega a un

detector (ej. célula fotoeléctrica, fototubo o fotomultiplicador).

Un fotómetro, es un instrumento que mide la absorbancia, está constituido por un

filtro que selecciona la longitud de onda de interés y un detector de fotones (celdas

fotoeléctricas) (Douglas A. Skoog. 2001). Este instrumento es de fácil

mantenimiento y muy resistente, cualidades de las que adolecen los

espectrofotómetros más sofisticados. Además, cuando el análisis no necesita una

pureza espectral elevada (y frecuentemente es así) el fotómetro proporciona

medidas tan precisas como las obtenidas con instrumentos más complejos. El

fotómetro tiene la particularidad de poseer celdas fotoeléctricas, además de contar

con una fuente de luz. Dicha fuente de luz se encuentra dentro de una caja

metálica enviando los rayos luminosos que llegan a la solución en estudio, la cual

está almacenada en un tubo o celda de vidrio, sobre un soporte apropiado.

En base a estos instrumentos que cuantifican la radiación electromagnética

emitida o absorbida por los componentes de la muestra, se han desarrollado gran

variedad de equipos, los cuales varían en cuanto a tamaño, costos y

funcionalidad.

SERVEQUIP C.A, empresa zuliana con veintidós (22) años de experiencia en el

servicio técnico especializado y venta de equipos médicos y de laboratorio, coloca

en el mercado para el año 1996 el LAB-COMPUTER, un fotómetro el cual cumple

con su función de medición de cantidad absorbida de luz por una sustancia, a

través de la determinación de la absorbancia que caracteriza a la misma. En base

a la absorbancia, el fotómetro LAB-COMPUTER está capacitado para determinar

la concentración de algún componente en una sustancia.

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CAPÍTULO I

9

Este equipo está conformado entre otros elementos, por los siguientes

componentes: un transformador reductor, un rectificador de onda completa,

además de contar con un arreglo de filtros capacitivos y un regulador de voltaje,

que en conjunto, todos estos elementos: reducen, rectifican, filtran y regulan una

onda con energía eléctrica hasta convertirla en otra onda con un nivel de tensión

de 9V DC, tensión la cual es aplicada a un regulador de 5V DC. Este nivel de

tensión es empleado para alimentar una tarjeta en la cual se encuentran un

microprocesador Z80 y otros dispositivos electrónicos, así también como a un

foco, que funciona como fuente de luz. Además, éste instrumento posee un filtro

de interferencia, el cual está posicionado entre la fuente de luz y el soporte para la

muestra en estudio, denominado bloque de lectura. Después de este bloque, se

encuentra una foto-resistencia que en conjunto con un circuito astable, traduce de

tal manera la cantidad de luz que atraviesa la muestra en estudio, a una señal de

frecuencia dependiente de la variación de la misma. Estos valores de frecuencia

dependiente de la variación de luz que atraviesa la muestra son interpretados por

el microprocesador Z80, mediante un software almacenado en una memoria

EPROM, para luego realizar una serie de cómputos y emitir un resultado. Este es

visualizado a través de un arreglo de tres displays del tipo de siete segmentos, a

manera de cifras decimales escasas; el resultado arrojado por el equipo, es un

número compuesto por un dígito entero y dos dígitos decimales, que se traducen

en valores de absorbancia y concentración, según la función en la que se esté

trabajando.

Un Bioanalista, trabaja con estas cifras para generar un resultado; esta cantidad

con cifras decimales escasas, implica una imprecisión en el cálculo a la hora de

realizar cómputos con esta data suministrada. El arreglo de displays en este

equipo, además de suministrar cifras decimales escasas, es incapaz de generar

caracteres alfabéticos suficientes para formar palabras completas que se

combinen entre si conformando una serie de mensajes cortos. Esta incapacidad,

caracteriza al equipo de una interfaz gráfica poco amigable, limitada para brindar

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CAPÍTULO I

10

mayor cantidad de información y/o data al usuario. Esto dificulta el poder dotar al

equipo con una guía por medio de la cual se indique paso a paso el procedimiento

a seguir para la operación del mismo.

El fotómetro LAB-COMPUTER como se mencionó anteriormente, brinda valores

tanto de absorbancia como de concentración, pero es incapaz de realizar pruebas

del tipo cinética. La prueba del tipo cinética implica el uso por periodos de tiempo,

de un reactivo adicionado a la muestra en estudio, con la finalidad de obtener,

para cada periodo de tiempo, valores numéricos que deben someterse a

operaciones aritméticas para finalmente obtener un determinado resultado para

confirmar un diagnóstico; ejemplo, las pruebas de CPK (creatinina fosfoquinasa),

prueba que se utiliza para: confirmar el diagnóstico de infarto al miocardio,

precisar la causa de dolor toráxico, determinar la extensión del daño muscular

causado por drogas, trauma o inmovilidad, detectar isquemias en órganos como

riñón, pulmón, intestinos y otros, distinguir entre hipertermia maligna e infección

post operatoria y ayudar a descubrir portadores de distrofia muscular.

El instrumento de medición LAB-COMPUTER tiene un aspecto determinante para

la emisión de resultados confiables; esto es la calibración. Ella se realiza en parte,

en función del estado físico en que se encuentre la fuente de luz. Dicho estado

varía en relación a muchos factores, entre los cuales se encuentra: el

envejecimiento del filamento del foco, que es causante de una tonalidad opaca

percibida en las paredes del vidrio que recubren al mencionado filamento. Esta

tonalidad impide que la fuente de luz emita la cantidad de radiación

electromagnética que dicha fuente emitía cuando se encontraba más longevo. Si

la fuente de luz emite una intensidad menor de radiación electromagnética, esto

implica una atenuación en la potencia de entrada al sistema (Pi) y por consiguiente

una intensidad final menor, después de atravesar el medio adsorbente (Po), la

cual es detectada por la fotorresistencia; de tal manera que se estaría trabajando

con un nuevo factor a la hora de realizar los cálculos para la determinación de la

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CAPÍTULO I

11

absorbancia de una muestra y en consecuencia su concentración. Por esta razón,

el fotómetro LAB-COMPUTER debe ser calibrado antes de realizar pruebas, para

determinar el factor con el cual se va a trabajar.

Las características y carencias del fotómetro LAB-COMPUTER descritas

anteriormente, entre ellas: la emisión de resultados con pocas cifras decimales, el

envejecimiento de la fuente de luz y con ello, el cambio de factores a utilizar en el

procedimiento para el cálculo de absorbancia y concentración, la incapacidad de

realizar pruebas de tipo cinética y la carencia de una interfaz más amigable con el

usuario, son las bases que justifican y sustentan el rediseño del fotómetro LAB-

COMPUTER, distribuido por la empresa SERVEQUIP C.A. Con este rediseño se

obtendrá un dispositivo superior al LAB-COMPUTER en relación a la: imprecisión

y automatización; por lo que éste nuevo fotómetro será un dispositivo mucho más

versátil y funcional, además de estar orientado a satisfacer las necesidades del

usuario.

1.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA: La presente investigación tiene como finalidad:

El rediseño e implementación de un fotómetro digital, basado en el LAB-

COMPUTER de la empresa SERVEQUIP C.A.

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CAPÍTULO I

12

1.3 OBJETIVOS:

1.3.1 OBJETIVOS GENERALES:

Rediseñar un fotómetro digital, basado en el LAB-COMPUTER de la

empresa SERVEQUIP C.A.

Implementar el equipo diseñado, basado éste en el LAB-COMPUTER de

la empresa SERVEQUIP C.A.

1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

Revisar el diseño del actual fotómetro LAB-COMPUTER, de la empresa

SERVEQUIP C.A.

Determinar los requerimientos técnicos del nuevo fotómetro digital,

basado en el LAB-COMPUTER, de la empresa SERVEQUIP C.A.

Realizar el rediseño del actual fotómetro LAB-COMPUTER, de la

empresa SERVEQUIP C.A.

Efectuar la implementación del nuevo fotómetro digital, basado en el

LAB-COMPUTER, de la empresa SERVEQUIP C.A.

Realizar un manual del usuario para el nuevo fotómetro digital, basado

en el LAB-COMPUTER de la empresa SERVEQUIP C.A.

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CAPÍTULO I

13

1.4 JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN:

Realizar el rediseño e implementación del fotómetro digital basado en el LAB-

COMPUTER de la empresa SERVEQUIP C.A, es de gran importancia y tiene gran

implicación práctica; ya que mediante este rediseño e implementación se lograrán

solventar las necesidades expuestas por ésta empresa, y se contribuirá con un

aporte al conocimiento científico, ya que servirá como base de estudio para futuras

investigaciones.

Esta investigación es de gran importancia; ya que es una iniciativa de los

investigadores en el aporte al desarrollo endógeno que promueve el gobierno y en

la innovación de la ciencia y tecnología, ya que propondrá un equipo de bajo

costo, desarrollado en la región, con alta tecnología, lo cual fortalecería la

confianza en el sector tecnológico del país. Esto permitirá solventar en parte, las

necesidades tecnológicas que actualmente padece la nación, realizado por

personal capacitado en el país, reduciendo así las importaciones de equipos y/o

tecnologías.

En los actuales momentos, la relevancia de esta investigación está contemplada

en que una vez rediseñado el instrumento, éste será más actualizado y tendrá

mejor precisión, ya que mostrará un resultado numérico con más cifras decimales.

Además disminuirá el tiempo invertido por un bioanalista para realizar pruebas del

tipo punto final. El nuevo fotómetro, poseerá una interfaz gráfica más amigable, lo

que facilitará el proceso de adaptación para usuarios nuevos o con poca

experiencia en el manejo del mismo; y dispondrá de un monitoreo constante que

permitirá el proceso de calibración automática del equipo en función del estado de

la fuente de luz.

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CAPÍTULO I

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1.5 DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN:

El rediseño e implementación de un fotómetro digital, basado en el LAB-

COMPUTER de la empresa SERVEQUIP C.A se realizará en un periodo de 17

meses, comprendido entre los meses Enero 2007 - Junio 2008. Esta investigación

se encuentra enmarcada en las siguientes áreas: electrónica, programación,

automatización y química analítica, la cual se realizó en la empresa SERVEQUIP

C.A, ubicada en Av. 29A con calle Nº 61A-133, Sector Amparo de la ciudad de

Maracaibo Edo. Zulia.

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CAPÍTULO II

MARCO TEÓRICO

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CAPÍTULO II

MARCO TEÓRICO En este capítulo se citan las referencias teóricas que ayudarán a la realización de

la presente investigación tales como: Antecedentes de la investigación, bases

teóricas, definición de términos básicos y sistemas de hipótesis y variables.

2.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN: En la actualidad, existen pocos trabajos científicos publicados en relación al

rediseño e implementación de un fotómetro digital.

Uno de los soportes para está investigación esta basado en los estudios realizado

Max Frederic Balestra en el año 2001, sobre el “Desarrollo de un prototipo de

microscopio computarizado para la visualización de muestras a través de una

interfaz digital aplicada a un computador personal”, realizado en la Universidad Dr.

Rafael Belloso Chacín ubicada en la Ciudad de Maracaibo, Estado Zulia,

Venezuela.

Esta investigación tiene como objetivo principal desarrollar un prototipo de

microscopio computarizado para la visualización de muestras a través de una

interfaz digital aplicada a un computador personal. Esta investigación, fue de

finalidad aplicada, ya que luego del diseño y construcción del prototipo, se llevó a

cabo su aplicación para evaluar su funcionamiento.

Para la realización de este trabajo se empleó una metodología de

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CAPÍTULO II

17

naturaleza descriptiva, ya que se estudiaron con anterioridad las partes y

características del prototipo por separado, como lo son: cámara digital, microscopio

y computador personal, para luego analizar su funcionamiento, con el fin de

acoplarlos posteriormente.

Ésta investigación fue de marco de laboratorio debido a que se realizó en las

instalaciones de una empresa tomando en cuenta el entorno y toda la data

recolectada; mientras que de acuerdo con la tecnología, éste se clasifica como

tecnología del conocimiento.

La metodología empleada para la construcción de hardware fue dividida en las

siguientes fases: definición de las aplicaciones, esquema general del software u

ordenograma general, adaptación entre hardware y software, ordenogramas

modulares y codificación de programas, implementación del hardware, integración

del software y hardware, construcción de dispositivos y pruebas finales.

Luego del desarrollo del prototipo mencionado se obtuvieron los siguientes

resultados:

1. Se consiguieron visualizar las muestras tomadas a través de microscopio

mediante un acople óptico.

2. Se logró conformar una base de datos para almacenar datos de los

pacientes y resultados de pruebas anteriores.

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CAPÍTULO II

18

2.2 BASES TEÓRICAS:

Para comprender el funcionamiento del equipo en estudio es decir el LAB-

COMPUTER es necesario estudiar el principio de los métodos espectrométricos y

fotométricos los cuales se basan principalmente en las teorías expuestas a

continuación:

2.2.1. ESPECTROSCOPIA:

Es un término general que trata de las distintas interacciones de las radiaciones con

la materia. Históricamente las interacciones de interés se producían entre la

radiación electromagnética y la materia sin embargo ahora el término

espectroscopia se ha ampliado para incluir la interacciones entre la materias y la

otras formas de energía tales como: ondas acústicas y haces de partículas como

iones y electrones.

2.2.2. FOTOMETRÍA:

Es la ciencia que se encarga de la medida de la luz como el brillo percibido por el

ojo humano. Es decir, estudia la capacidad que tiene la radiación electromagnética

de estimular el sistema visual. No debe confundirse con la Radiometría, que se

encarga de la medida de la luz en términos de potencia absoluta.

La espectrometría y la fotometría hacen referencia a la medida de la intensidad de

la radiación mediante un detector fotoeléctrico o con otro tipo de dispositivo

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CAPÍTULO II

19

electrónico. Siendo los métodos más ampliamente utilizados los que son

relacionados con la radiación electromagnética.

2.2.3. RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA: Es un tipo de energía que toma varias formas, de las cuales las más fácilmente

reconocible son las luz y el calor radiante mientras que la más difícil de reconocer

son los rayos gamas y los rayos x, así como también las radiaciones ultravioletas,

de microondas y de radiofrecuencias.

2.2.4. PROPIEDADES GENERALES DE LA RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA:

Muchas propiedades de la radiación electromagnética se explican adecuadamente

con un modelo clásico de onda sinusoidal, que utiliza parámetros como la longitud

de onda, la frecuencia, la velocidad y la amplitud. A diferencia de otros fenómenos

ondulatorios, como el sonido, la radiación electromagnética no necesita un medio

de apoyo para transmitirse y, por tanto, se propaga fácilmente a través del vacío.

El modelo ondulatorio falla al intentar explicar fenómenos asociados con la

absorción o la emisión de energía radiante. Para comprender estos procesos, hay

que acudir a un modelo corpuscular en el que la radiación electromagnética se

contempla como un flujo de partículas discretas, o paquetes ondulatorios de

energía, denominados fotones, en los que la energía de un fotón es proporcional a

la frecuencia de la radiación. Este doble punto de vista de la radiación como

partícula y como onda no es mutuamente excluyente, sino complementario. De

hecho, la dualidad onda-corpúsculo se aplica al comportamiento de haces de

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CAPÍTULO II

20

electrones, protones y otras partículas elementales, y se racionaliza completamente

por medio de la mecánica ondulatoria.

2.2.5. PROPIEDADES ONDULATORIAS DE LA RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA: Para muchos fines, la radiación electromagnética se representa como un campo

eléctrico y otro magnético que está en fase, con oscilaciones sinusoidales en ángulo

recto de uno respecto a otro y respecto a la dirección de propagación. La figura 2-

1a es una representación de este tipo para un rayo individual de una radiación

electromagnética polarizada en el plano. Polarizada en el plano significa que todas

las oscilaciones tanto del campo eléctrico como del magnético están en un solo

plano. La figura 2-1b es una representación bidimensional de la componente

eléctrica del rayo de la figura 2-1a. En ésta figura, el campo eléctrico se representa

como un vector cuya longitud es proporcional a la fuerza del campo. La abscisa de

esta representación gráfica puede ser el tiempo, cuando la radiación atraviesa un

punto fijo del espacio, o la distancia, cuando el tiempo se mantiene constante.

En las teorías expuestas a continuación, solo se considerará la componente

eléctrica de la radiación, ya que el campo eléctrico es el responsable de la mayoría

de los fenómenos que interesan, como la transmisión, la reflexión, la refracción y la

absorción. Sin embargo, cabe señalar que la componente magnética de la radiación

electromagnética es la responsable de la absorción de las ondas de

radiofrecuencias en la espectroscopia de resonancia magnética nuclear.

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CAPÍTULO II

21

Figura # 2.1, Representación de un haz de radiación monocromática, polarizada en el plano: (a) campos eléctricos y magnéticos perpendiculares entre si y respecto a la dirección de

propagación, (b) representación bidimensional del vector eléctrico. Fuente: Skoog D. Análisis Instrumental (2001).

EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO: El espectro electromagnético abarca un intervalo enorme de longitudes de onda y

de frecuencias (y así como de energías). De hecho, el intervalo es tan grande que

se necesita una escala logarítmica. La figura 2-2 también describe cualitativamente

las principales regiones espectrales. Las divisiones se basan en los métodos que se

precisan para generar y detectar las diversas clases de radiación. Varios

solapamientos son evidentes. Obsérvese que la región visible del espectro

percibido por el ojo humano es muy pequeña si se compara con otras regiones

espectrales. Hay que tener en cuenta también que los métodos espectroquímicos

que se utilizan no sólo la radiación visible sino también las radiaciones ultravioleta e

infrarroja se denominan con frecuencias métodos ópticos, a pesar de que el ojo

humano no es sensible a los dos últimos tipos de radiación. Esta terminología algo

ambigua surge de las muchas características comunes de los instrumentos

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CAPÍTULO II

22

utilizados para las tres regiones espectrales y de las similitudes que se observan en

las interacciones de los tres tipos de radiación con la materia.

La tabla 2-1 recoge los intervalos de longitud de onda y de frecuencia de las

regiones del espectro que interesan con fines analíticos, así como los nombres de

los diversos métodos espectroscópicos asociados con cada uno. La última columna

de la tabla indica los tipos de transiciones cuánticas nucleares, atómicas o

moleculares que constituyen el fundamento de las distintas técnicas

espectroscópicas.

Figura # 2.2, Regiones del espectro electromagnético.

Fuente: Skoog D. Análisis Instrumental (2001).

Tabla #2.3, Métodos espectroscópicos generales basados en la radiación electromagnética.

Fuente: Skoog D. Análisis Instrumental (2001).

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CAPÍTULO II

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DIFRACCIÓN DE LA RADIACIÓN: La difracción es una propiedad ondulatoria, que puede observarse no sólo para la

radiación electromagnética sino también para las ondas mecánicas o acústicas. Por

ejemplo, la difracción se demuestra con facilidad en el laboratorio generando

mecánicamente ondas de frecuencia constante en un depósito de agua y

observando las crestas ondulatorias antes y después de pasar a través de una

abertura rectangular o rendija. Cuando la rendija es ancha en comparación con la

longitud de onda (figura 2-3a), la difracción es insignificante y difícil de detectar.

Pero, cuando la longitud de onda y la abertura de la rendija son del mismo orden de

magnitud, como en la figura 2-3b, la difracción llega a ser intensa. En este caso, la

rendija se comporta como una nueva fuente a partir de la cual las ondas se irradian

en una serie de arcos de casi 180 grados. Así pues, la difracción del frente de onda

se curva al pasar entre los bordes de la rendija.

La difracción es una consecuencia de la interferencia. Esta relación se comprende

más fácilmente si se considera un experimento, realizado por primera vez por

Thomas Young en 1800, en el que la naturaleza ondulatoria de la luz se

demostraba de modo inequívoco.

Figura #2.3, Propagación de ondas a través de una rendija.

Fuente: Skoog D. Análisis Instrumental (2001).

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CAPÍTULO II

24

TRANSMISIÓN DE LA RADIACIÓN:

Experimentalmente se observa que la velocidad a la que se propaga la radiación a

través de una sustancia transparente es menor que su velocidad en el vacio y

depende de los tipos y concentraciones de átomos, iones o moléculas del medio.

De estas observaciones se deduce que la radiación debe interaccionar de alguna

manera con la materia. Sin embargo, dado que no observa ningún cambio en la

frecuencia, la interacción no puede implicar una transferencia permanente de

energía.

El índice de refracción de un medio es una medida de su interacción con la

radiación y se define como:

Ecuación 2-1

en la que es el índice de refracción para una frecuencia determinada, es la

velocidad de la radiación en el medio, y es su velocidad en el vacio. El índice de

refracción de la mayoría de los líquidos está entre 1,3 y 1,8; para los sólidos, va

desde 1,3 a 2,5 o incluso hasta valores superiores.

La interacción implicada en la transmisión puede atribuirse a la polarización

periódica de las especies atómicas y moleculares que constituyen el medio. En este

contexto, la polarización significa una deformación transitoria de las nubes de

electrones asociadas a los átomos o a las moléculas, causada por el campo

electromagnético alternante de la radiación. Puesto que la radiación no se absorbe,

la energía requerida para la polarización solo se retiene momentáneamente

( ) por las especies y se emite de nuevo sin alteración cuando la

sustancia vuelve a su estado original. Ya que no hay un cambio neto de energía en

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CAPÍTULO II

25

este proceso, la frecuencia de la radiación emitida no varía, pero la velocidad de su

propagación disminuye a causa del tiempo necesario para que se produzca la

retención y la remisión. Por lo tanto, la transmisión a través de un medio puede

considerarse como un proceso por etapas en el que intervienen como

intermediarios átomos, iones o moléculas polarizados.

REFRACCIÓN DE LA RADIACIÓN:

Cuando la radiación incide con un ángulo en la interface entre dos medios

transparentes que tiene densidades diferentes, se observa un cambio brusco en la

dirección, o refracción, del haz como consecuencia de una diferencia en la

velocidad de la radiación en los dos medios. Cuando el haz pasa de un medio

menos denso a uno más denso, como en la figura 2-4, la desviación se acerca a la

normal hasta la interface. Cuando pasa de un medio más denso a otro menos

denso, se observa una desviación separándose de lo normal.

Figura #2.4, Refracción de la luz al pasar de un medio menos denso M1 a otro más

denso M2, en el que su velocidad es menor. Fuente: Skoog D. Análisis Instrumental (2001).

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CAPÍTULO II

26

REFLEXIÓN DE LA RADIACIÓN:

Cuando la radiación atraviesa una interface entre medios con diferentes índices de

refracción, se produce siempre una reflexión. La fracción de radiación reflejada es

tanto mayor cuanto mayor sea la diferencia entre los índices de refracción.

DISPERSIÓN DE LA RADIACIÓN:

Como se indicó antes, la transmisión de la radiación a través de la materia puede

representarse como una retención momentánea de la energía radiante por átomos,

iones o moléculas, seguida de una reemisión de la radiación en todas las

direcciones cuando las partículas vuelven a su estado inicial.

En el caso de partículas atómicas o moleculares que son pequeñas respecto a la

longitud de onda de la radiación, la interferencia destructiva elimina la mayor parte,

aunque no toda, de la radiación reemitida, excepto aquella que se desplaza en la

dirección inicial del haz; como consecuencia de la iteración, la trayectoria del haz

parece no haberse alterado. Sin embargo, una observación cuidadosa revela que

una fracción muy pequeña de la radiación se transmite en todas direcciones a partir

de la trayectoria inicial y que la intensidad de esta radiación dispersada aumenta

con el tamaño de partícula.

POLARIZACIÓN DE LA RADIACIÓN: La radiación ordinaria consiste en un haz de ondas electromagnéticas en el que las

vibraciones se distribuyen por igual entre una serie infinita de planos centrados a lo

largo de la trayectoria del haz. Visto de frente, un haz de radiación monocromática

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CAPÍTULO II

27

puede visualizarse como un conjunto infinito de vectores eléctricos cuya longitud

fluctúa desde cero hasta una amplitud máxima A. La figura 2-5 representa una vista

frontal de estos vectores a distintos tiempos, durante el paso de una onda de

radiación monocromática por un punto fijo del espacio.

Figura #2.5, Radiación no polarizada en el plano: (a) vista de la sección transversal de un haz de radiación monocromática, (b) vistas frontales sucesivas de la radiación en

(a) si es no polarizada, (c) vistas frontales sucesivas de la radiación en (a) si es polarizada en el plano del eje vertical. Fuente: Skoog D. Análisis Instrumental (2001).

2.2.6. PROPIEDADES MECÁNICO - CUÁNTICA DE LA RADIACIÓN: Cuando la radiación electromagnética se absorbe o se emite, se produce una

transferencia permanente de energía al medio absorbente o procedente del objeto

emisor. Para describir estos fenómenos, hay que tratar a la radiación

electromagnética no como un conjunto de ondas, sino como un flujo de partículas

discretas denominadas fotones o cuantos. La necesidad de disponer de un modelo

corpuscular para la radiación fue evidente a raíz del descubrimiento del efecto

fotoeléctrico en el siglo XIX.

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CAPÍTULO II

28

EL EFECTO FOTOELÉCTRICO: En síntesis, este efecto fotoeléctrico consiste en la expulsión (o descarga) de

electrones cuando una placa de metal, cargada con electricidad estática, es

irradiada con luz. La teoría ondulatoria no explica satisfactoriamente éste fenómeno

porque la energía de una onda (continua) se extiende sobre la superficie del metal.

Los cuantos de luz, sin embargo, actúan como partículas que interaccionan con los

electrones del metal, los cuales adsorben al cuanto de luz y, luego, son expulsados

del metal.

Varios experimentos, con diferentes materiales, se han realizado para comprobar el

efecto fotoeléctrico. De acuerdo a la teoría de Einstein, la luz está formada de

partículas y la energía de cada partícula que es proporcional a la frecuencia de la

luz. La constante de proporcionalidad es la llamada constante de Planck. Esta es

una constante de la naturaleza y es muy pequeña pero de gran significado. Es tan

pequeña que las propiedades “cuantizadas” de la luz no las podemos ver pero nos

ayudan a explicarnos muchos fenómenos de la naturaleza.

Para remover al electrón, de la superficie de una placa de metal u otro material

sólido, se necesita una cierta cantidad mínima de energía la cual depende del

material. Si la energía de un fotón es mayor que éste valor mínimo, el electrón es

emitido de la superficie del metal. Es decir, el electrón es expulsado transportando

una cierta cantidad de energía cinética debida a su propio movimiento.

(http://www.nodo50.org/ciencia_ popular/ articulos/Einstein5.htm)

En la figura #2.6 se puede apreciar de mejor manera el efecto fotoeléctrico.

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CAPÍTULO II

29

Figura #2.6, Efecto fotoeléctrico.

Fuente: www.monografias.com

EMISIÓN DE LA RADIACIÓN:

La radiación electromagnética se origina cuando las partículas excitadas (átomos,

iones o moléculas) se relajan a niveles de menor energía cediendo su exceso de

energía en forma de fotones. La excitación puede producirse por diversos medios,

tales como (1) el bombardeo con electrones u otras partículas elementales, que

generalmente conduce a la emisión de rayos X; (2) la exposición a chispas de

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CAPÍTULO II

30

corriente alterna o al calor de una llama, un arco o un horno, la cual produce

radiación ultravioleta, visible e infrarroja; (3) la irradiación con un haz de radiación

electromagnética, que produce radiación fluorescente; una reacción química

exotérmica, que produce quimioluminiscencia.

La radiación emitida por una fuente excitada se caracteriza adecuadamente por un

medio de un espectro de emisión, que generalmente toma la forma de una

representación gráfica de la potencia relativa de la radiación emitida en función de

la longitud de onda o de la frecuencia.

La figura 2-7 es un espectro de emisión de rayos X producido por el bombardeo de

un fragmento de molibdeno con un chorro de electrones de alta energía, el

molibdeno, constituye un elemento químico metálico utilizado por lo general en

metalurgia. Obsérvese que en la figura 2-7 hay también un espectro de líneas

superpuesto al continuo.

Figura #2.7, Espectro de emisión de rayos X del molibdeno metal.

Fuente: Skoog D. Análisis Instrumental (2001).

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CAPÍTULO II

31

ABSORCIÓN DE RADIACIÓN: Cuando la radiación atraviesa una capa de un sólido, un líquido o un gas, ciertas

frecuencias pueden eliminarse selectivamente por absorción, un proceso en el que

la energía electromagnética se transfiere a los átomos, iones o moléculas que

componen la muestra. La absorción provoca que estas partículas pasen de su

estado normal a temperatura ambiente, o estado fundamental, a uno o más estados

excitados de energía superior.

De acuerdo con la teoría quántica, los átomos, moléculas o iones solo tienen un número limitado de niveles de energía discretos; de modo que para que se

produzca la absorción de la radiación, la energía de los fotones excitados debe

coincidir exactamente con la diferencia de energía entre el estado fundamental y

uno de los estados excitados de las especies adsorbentes. Como estas diferencias

de energía son características para cada especie, el estudio de las frecuencias de

la radiación adsorbida proporciona un medio para caracterizar los componentes de

una muestra. Con este fin, se realiza experimentalmente una representación gráfica

de la absorbancia en función de la longitud de onda o de la frecuencia.

El examen de las cuatro representaciones gráficas de la figura 2-8 pone de

manifiesto que el aspecto de los espectros de absorción varía consideradamente;

algunos están constituidos por numerosos picos agudos, mientras que otros

consisten en suaves curvas continuas. En general, la naturaleza de un espectro

está influida por variables como la complejidad, el estado físico y el entorno de las

especies absorbentes.

De ésta propiedad de la absorción se derivan varios tipos los cuales se nombran a

continuación:

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CAPÍTULO II

32

Absorción molecular

Absorción atómica

Absorción Inducida por campo magnético

Figura #2.8, Algunos espectros de absorción ultravioleta característicos.

Fuente: Skoog D. Análisis Instrumental (2001). 2.2.7. ASPECTOS CUANTITATIVOS DE LAS MEDIDAS ESPECTROQUÍMICAS:

Como se muestra en la tabla 2-2 los métodos espectroquímicos se clasifican en

cuatro categorías. Los cuatro requieren la medida de la potencia radiante, P, que es

la energía de un haz de radiación que alcanza un área dada por segundo. En los

instrumentos modernos, la potencia radiante se determina con un detector de

radiación que convierte la energía radiante en una señal eléctrica S. Generalmente

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CAPÍTULO II

33

S es un potencial o una corriente que idealmente es directamente proporcional a la

potencia radiante. Esto es,

Ecuación 2-2

donde K es una constante.

Muchos detectores muestran una pequeña respuesta constante, denominada

corriente oscura, en ausencia de radiación; en estos casos, la respuesta se

establece mediante la relación:

Ecuación 2-3

donde es la corriente oscura, que es generalmente pequeña y constante al

menos durante cortos periodos de tiempo. Los instrumentos espectroquímicos

están normalmente equipados con un circuito compensador que reduce a cero

cuando se realizan las medidas. En dichos instrumentos se aplica la ecuación 2-2.

Tabla #2.2, Principales clases de métodos espectroquímicos.

Fuente: Skoog D. Análisis Instrumental (2001).

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CAPÍTULO II

34

2.2.8. MÉTODOS BASADOS EN LA ABSORCIÓN:

TRANSMITANCIA:

La figura # 2.9 muestra un haz de radiación paralelo y después de atravesar un

medio que tiene un espesor de b (cm) y una concentración c de una especie

absorbente. Como consecuencia de las interacciones entre fotones y los átomos o

moléculas absorbentes, la potencia del haz disminuye de Po y P. La transmitancia T

del medio es la fracción de radiación incidente transmitida por el medio:

oPPT =

Ecuación 2.4

La transmitancia se expresa con frecuencia como porcentaje o

%100% ∗=oP

PT Ecuación 2.5

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CAPÍTULO II

35

Figura #2.9, Atenuación de un haz de radiación por una disolución absorbente.

Fuente: Skoog D. Análisis Instrumental (2001).

ABSORBANCIA: La absorbancia ( ) de un medio se define por la ecuación:

Ecuación 2.6

Obsérvese que, al contrario que con la transmitancia, la absorbancia de un medio

aumenta cuando la atenuación del haz se hace mayor.

2.2.9. LA LEY DE BEER: Para una radiación monocromática, la absorbancia es directamente proporcional al

camino óptico b a través del medio y la concentración c de la especie adsorbente.

Estas relaciones vienen dadas por:

Ecuación 2.7

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CAPÍTULO II

36

donde a es una constante de proporcionalidad denominada absortividad. La

magnitud de a claramente dependerá de las unidades utilizadas para b y c. Con

frecuencia para disoluciones de una especie absorbente, b se da en centímetros

( ) y c en gramos por litro ( ). Las unidades de la absortividad en ese caso son

.

Cuando la concentración en la ecuación de la absorbancia se expresa en moles por

litro ( ) y la longitud de la cubeta en centímetros ( ), la absortividad se

denomina adsortividad molar y se representa por el símbolo ε.

Entonces se expresa de esta manera:

Ecuación 2.8

donde ε tiene unidades de .

Las ecuaciones que se acaban de nombrar son expresiones de la Ley de Beer, que

sirven como base para el análisis cuantitativo mediante medidas de absorción

atómica y molecular. Se encuentran ciertas limitaciones en la aplicabilidad de la Ley

de Beer.

2.2.10. MEDIDA DE LA ABSORBANCIA Y TRANSMITANCIA: La figura # 2.10, muestra un esquema de un instrumento sencillo llamado fotómetro,

utilizado para medir la transmitancia y la absorbancia de disoluciones acuosas con

un haz seleccionado con un filtro de radiación visible. En este caso, la radiación

procedente de una lámpara de wolframio atraviesa un filtro de vidrio coloreado, que

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CAPÍTULO II

37

solo deja pasar una banda limitada de radiación de longitudes de ondas continuas.

Posteriormente el haz pasa a través de un diafragma variable, que permite ajustar

la potencia de la radiación que alcanza la cubeta transparente que contiene la

muestra. Se puede colocar un obturador enfrente del diafragma para bloquear

completamente la radiación. Con el obturador abierto, la radiación incide sobre un

dispositivo fotoeléctrico que convierte la energía radiante del haz en una corriente

continua que se detecta y se mide con un microamperímetro.

Para hacer lecturas directas en tanto por ciento de transmitancia con este tipo de

instrumento, se realizan dos ajustes preliminares, denominados ajuste de la

corriente oscura o del 0 por 100T y ajuste del 100 por 100T. El ajuste del 0 por 100T

se realiza con el detector apantallado respecto de la fuente cerrando el obturador

mecánico. Cualquier pequeña corriente oscura en el detector se anula

eléctricamente hasta que la aguja del detector lea cero.

El ajuste del 100 por 100T se realiza con el obturador abierto y con la cubeta llena

del disolvente en el camino óptico. Generalmente, el disolvente está contenido en

una cubeta lo más parecida posible a la cubeta que contiene la muestra. El ajuste

del 100 por 100T con este tipo de instrumento supone variar la potencia del haz por

medio del diafragma variable; en algunos instrumentos este mismo efecto se realiza

variando eléctricamente la señal de salida radiante de la fuente. La potencia

radiante que llega al detector varía hasta que el medidor lea exactamente 100.

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CAPÍTULO II

38

Figura #2.10, Fotómetro de haz sencillo para medidas en la región visible.

Fuente: Skoog D. Análisis Instrumental (2001).

2.2.11. DISEÑO GENERAL DE INSTRUMENTOS ÓPTICOS:

Los métodos espectroscópicos ópticos se fundamentan en dos 2 fenómenos: (1)

absorción (molecular y atómica) y (2) Emisión (fluorescencia, fosforescencia, y

quimioluminiscencia). Para medir cada fenómeno la mayoría de los componentes

básicos de los instrumentos son muy parecidos, aunque difieren algo en su

configuración. Además, las propiedades necesarias de estos componentes son las

mismas independientemente de si se aplican a la región ultravioleta, visible o

infrarroja del espectro.

Los instrumentos espectroscópicos característicos incluyen cinco componentes: (1)

una fuente estable de energía radiante, (2) un recipiente transparente para contener

la muestra, (3) un dispositivo que aísle una región restringida del espectro para la

medida, (4) un detector de radiación, que convierta la energía radiante en una señal

utilizable ( generalmente una señal eléctrica), y (5) un sistema de procesamiento y

lectura de la señal, que visualice la señal detectada en una escala de medida, en

una pantalla de osciloscopio, en un medidor digital o en un registrador. Los

componentes mencionados pueden ser vistos en la figura # 2.11.

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Figura #2.11, Componentes de diversos tipos de instrumentos para espectroscopia óptica: (a)

de absorción; (b) de fluorescencia, fosforescencia y dispersión; (c) de emisión y quimioluminiscencia.

Fuente: Skoog D. Análisis Instrumental (2001). 2.2.12. FUENTES DE RADIACIÓN:

Una fuente debe generar un haz de radiación con potencia suficiente para que se

detecte y se mida con facilidad para poderla utilizar en estudios espectroscópicos.

Además, su potencia de salida debe ser estable durante periodos de tiempo

razonables. La potencia radiante de una fuente varia exponencialmente con la

tensión de su fuente de alimentación. Por ello, para proporcionar la estabilidad

requerida se necesita a menudo una fuente de potencia regulada. Estas fuentes

pueden ser de tres tipos: fuentes continuas, que emiten radiación cuya intensidad

varia solo de forma gradual en función de la longitud de onda, fuentes de líneas,

que emiten un número limitado de líneas o bandas de radiación, cada una de las

cuales abarcan un intervalo limitado de longitudes de onda y los láseres lo cuales

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CAPÍTULO II

40

son fuentes muy útiles en la instrumentación analítica debido a su elevada

intensidad a su estrecha anchura de banda y a la naturaleza coherente de su señal

de salida.

FUENTES CONTÍNUAS: Las fuentes continuas se usan ampliamente en espectroscopia de absorción y de

fluorescencia. La fuente más común para la región ultravioleta es la lámpara de

deuterio. Cuando se precisa una fuente particularmente intensa, se utilizan

lámparas de arco llenas de un gas, argón, xenón o mercurio, a alta presión. Para la

región visible del espectro, la lámpara de filamento de wolframio se usa casi

universalmente. Las fuentes de infrarrojo más comúnmente son sólidos inertes

calentados a , temperatura a la cual la máxima emisión radiante se

produce entre .

FUENTES DE LÍNEAS:

Las fuentes que emiten pocas líneas discretas son muy utilizadas en

espectroscopia de fluorescencia atómica y molecular y en espectroscopia Raman

(la refractometría y la polarimetría también emplean fuentes de líneas). Las

lámparas de vapor de mercurio y de sodio, utilizadas en distintos instrumentos

espectroscópicos, proporcionan relativamente pocas líneas agudas en la región

ultravioleta y visible. Las lámparas de cátodo hueco y las lámparas de descarga sin

electrodos son las fuentes de líneas más importantes para los métodos de

absorción atómica y de fluorescencia.

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CAPÍTULO II

41

LÁSERES:

El término láser es un acrónimo cuyas siglas en inglés dan vida al siguiente término

“light amplification by stimulated emission of radiation” (amplificación de la luz

mediante la emisión estimulada de radiación). El primer laser se construyó en 1960.

Desde entonces, los químicos han encontrado muchas aplicaciones de estas

fuentes en espectroscopia de alta resolución, en estudios cinéticos de procesos con

tiempos de vida en el intervalo de , en la detección y determinación de

concentraciones extremadamente pequeñas de especies en la atmósfera, y en la

inducción de reacciones isotópicamente selectivas. Debido a sus propiedades

amplificadoras de la luz, los láseres originan haces de radiación estrechos (unas

pocas centésimas de micrómetro) y sumamente intensos. Debido a estas

propiedades singulares, los láseres se han convertido en fuentes bastantes

utilizadas en la región ultravioleta, visible e infrarroja del espectro.

2.2.13. SELECTORES DE LONGITUD DE ONDAS:

Para la mayoría de análisis espectroscópicos, se necesita una radiación constituida

por un grupo limitado, estrecho y continuo de longitudes de onda denominado

banda. Una anchura de banda estrecha aumenta la sensibilidad de las medidas de

absorbancia, puede proporcionar selectividad tanto a los métodos de absorción

como a los de emisión y, con frecuencia, es un requisito para obtener una relación

lineal entre la señal óptica y la concentración. Idealmente, la señal de salida de un

selector de longitud de onda correspondería a una radiación de una única longitud

de onda o frecuencia. No existe ningún selector de longitud de onda que se

aproxime al caso ideal; en su lugar, lo que se obtiene es una banda, como la de la

figura # 2.12. En este caso, se representa el tanto porciento de radiación incidente

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CAPÍTULO II

42

de una determinada longitud de onda que es transmitida por el selector en función

de la longitud de onda.

Figura #2.12, Señal de salida de un selector de longitud de onda típico.

Fuente: Skoog D. Análisis Instrumental (2001).

2.2.13.1. FILTROS: Se emplean dos tipos de filtros para la selección de la longitud de ondas: los filtros

de interferencia (llamados a veces filtros de Fabry-Perot) y filtros de absorción. Los

filtros de absorción se limitan a la región visible del espectro; mientras que los filtros

de interferencia operan en la región ultravioleta, visible y buena parte del infrarrojo.

FILTROS DE INTERFERENCIA: Como su nombre indica, los filtros de interferencia se fundamentan en las

interferencias ópticas para producir bandas estrechas de radiación. Un filtro de

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CAPÍTULO II

43

interferencia consta de un dieléctrico transparente (con frecuencia fluoruro de calcio

o de magnesio) que ocupa el espacio entre dos películas metálicas

semitransparentes. Esta disposición se coloca entre dos placas de vidrio u otro

material transparente. El espesor de la capa dieléctrica se controla cuidadosamente

y determina la longitud de onda de la radiación transmitida. Cuando un haz

perpendicular de radiación colimada incide en esta disposición, una fracción

atraviesa la primera capa metálica, mientras que el resto se refleja. La parte que ha

pasado, sufre partición similar cuando incide en la segunda película metálica. Si la

parte reflejada de esta segunda interacción es de la longitud de onda adecuada, se

refleja parcialmente desde la cara interna de la primera capa en fase con la luz

incidente de la misma longitud de onda. El resultado es que se refuerza esta

determinada longitud de onda, mientras que la mayoría de las otras longitudes de

onda, que no están en fase, sufren una interferencia destructiva.

FILTROS DE ABSORCIÓN:

Los filtros de absorción, que en general son más baratos que los filtros de

interferencia, se han utilizado mucho para la selección de bandas en la región

visible. Estos filtros funcionan absorbiendo ciertas zonas del espectro. El tipo más

habitual es un vidrio coloreado o una suspensión de un colorante en gelatina que se

coloca entre dos placas de vidrio. El primero tiene la ventaja de una mayor

estabilidad térmica. Los filtros de absorción tienen anchuras de banda efectivas que

oscilan entre 30 y 250 . Los filtros que proporcionan las anchuras de banda más

estrechas también absorben una fracción significativa de la región deseada y

pueden tener una transmitancia de 10 por 100 o menos en sus picos de banda. En

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CAPÍTULO II

44

el comercio existen filtros de vidrio con máximos de transmitancia en toda la región

del visible.

Los filtros de corte tienen transmitancia de casi el 100 por 100 en una zona del

espectro visible, pero luego disminuyen rápidamente hasta un valor de

transmitancia igual a cero en el resto. Una banda espectral estrecha puede aislarse

acoplando un filtro de corte con un segundo filtro.

2.2.13.2. MONOCROMADORES: En muchos métodos espectroscópicos, es necesario o deseable poder variar, de

forma continua y en un amplio intervalo, la longitud de onda de la radiación. Este

proceso se denomina barrido de un espectro. Los monocromadores se diseñan

para realizar barridos espectrales. Los monocromadores para las radiaciones

ultravioleta, visible e infrarroja son similares en cuanto a construcción mecánica, ya

que todos ellos utilizan rendijas, lentes, espejos, ventanas y redes o primas.

MONOCROMADORES DE PRISMAS:

Los prismas se pueden utilizar para dispersar la radiación ultravioleta, visible e

infrarroja. Sin embargo, el material usado para su fabricación difiere según la región

de longitudes de onda.

MONOCROMADORES DE RED:

Las radiaciones ultravioleta, visible e infrarroja pueden dispersarse dirigiendo un

haz policromático a través de una red de transmisión o hacia la superficie de una

red de reflexión; esta última es con mucho la más usual. Las redes réplica, que se

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CAPÍTULO II

45

usan en la mayoría de los monocromadores, se fabrican a partir de una red patrón.

Esta última consiste en una superficie dura, pulida y ópticamente plana sobre la que

se ha grabado, con una herramienta de diamante afilada adecuadamente, un gran

número de surcos paralelos y muy próximos entre sí. Una red para la región

ultravioleta y visible tienen normalmente de 300 a 2.000 , siendo lo más

habitual de 1.200 a 1.400. Para la región infrarroja, tienen de 10 a 200 surcos/mm;

para los espectrofotómetros diseñados para el intervalo más usado del infrarrojo, de

5 a 15 , una red de unos 100 surcos/mm es la más adecuada. La fabricación de

una buena red patrón es tediosa, larga y cara, ya que los surcos deben ser

idénticos en tamaño, exactamente paralelos, e igualmente espaciados a lo largo de

la red (3 a 10 ).

Las redes réplica se hacen a partir de una red patrón mediante un proceso de

moldeado con una resina líquida que preserva, de forma casi perfecta, la exactitud

óptica de la red patrón original sobre una superficie de resina transparente. Esta

superficie generalmente se hace reflectante mediante un recubrimiento de aluminio,

o algunas veces, de oro o platino.

2.2.14. RECIPIENTES PARA LAS MUESTRAS:

Todos los estudios espectroscópicos excepto la espectroscopia de emisión,

requieren recipientes para la muestra. Al igual que los elementos ópticos de los

monocromadores, las celdas o cubetas que contienen las muestras se deben

fabricar de un material que sea transparente a la radiación de la región espectral de

interés.

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CAPÍTULO II

46

2.2.15. DETECTORES DE RADIACIÓN: Los detectores de los primeros instrumentos espectroscópicos fueron el ojo humano

o las películas o placas fotográficas. Estos dispositivos de detección se han

sustituido, en gran parte, por detectores que convierten la energía radiante en una

señal eléctrica. Para comprender el funcionamiento de un detector radiación se

debe manejar o entender el funcionamiento de un detector ideal el cual debe tener

una elevada sensibilidad, una elevada relación y una respuesta

constante en un intervalo considerable de longitudes de onda. Además, debe tener

un tiempo de respuesta rápido y una señal de salida igual a cero en ausencia de

iluminación.

TIPOS DE DETECTORES DE RADIACIÓN:

Existen dos tipos de detectores de radiación; uno responde a los fotones y el otro al

calor. Todos los detectores de fotones (también denominados detectores

fotoeléctricos o cuánticos) tienen una superficie activa, que es capaz de adsorber

radiación. En algunos tipos, la energía absorbida causa la emisión de electrones y

el desarrollo de una fotocorriente. En otros, la radiación promociona electrones a las

bandas de conducción; en este caso, la detección se basa en el aumento de la

conductividad resultante (fotoconducción). Los detectores de fotones son muy

usados para medir las radiaciones ultravioleta, visible e infrarroja cercana. Cuando

se utilizan para radiaciones de longitud de ondas mayor de 3 , se deben enfriar a

la temperatura del hielo seco o del nitrógeno líquido para evitar las interferencias del

ruido térmico del fondo. Los detectores fotoeléctricos difieren de los detectores de

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CAPÍTULO II

47

calor en que la señal eléctrica de los primeros es consecuencia de una serie de

sucesos individuales (absorción de fotones individuales), cuya probabilidad se

puede describir estadísticamente. Por el contrario, los detectores térmicos, que se

emplean mucho en la detección de la radiación infrarroja, responden a la potencia

promedio de la radiación incidente.

2.2.16. PROCESADOR DE SEÑAL Y DISPOSITIVOS DE LECTURA:

El procesador de señal es generalmente un dispositivo electrónico que amplifica la

señal eléctrica del detector. Además, puede cambiar la señal de corriente continua

a corriente alterna (o la inversa), cambiar la fase de la señal y filtrarla para eliminar

los componentes no deseados. Además, el procesador de señal puede utilizarse

para llevar a cabo operaciones matemáticas en la señal como diferenciar, integrar o

convertir a logaritmo.

2.2.17. TIPOS DE INSTRUMENTOS ÓPTICOS:

A continuación se describen los diversos tipos de instrumentos ópticos que han sido

empleados en los estudios espectroscópicos y fotométricos:

ESPECTROSCOPIO:

Es un instrumento óptico utilizado para la identificación visual de líneas de emisión

atómicas. Consta de un monocromador, en el que la rendija de salida se reemplaza

por un ocular que se puede mover a lo largo del plano focal. La longitud de onda de

la línea de emisión se puede determinar a partir del ángulo formado entre el haz

incidente y el haz dispersado, cuando la línea se centra en ocular.

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COLORÍMETRO:

Se usa el término colorímetro para designar a un instrumento para medidas de

absorción, donde el ojo humano es el detector, utilizando uno o más patrones de

comparación del color.

FOTÓMETRO:

Instrumento que consta de una fuente, un filtro y un detector fotoeléctrico, además

de un procesador de señales y un sistema de señales. Debería tenerse en cuenta

que algunos científicos y fabricantes de instrumentos se refieren a los fotómetros

como colorímetros o colorímetros fotoeléctricos. Existen en el comercio fotómetros

de filtros para medidas de absorción en la región ultravioleta, visible e infrarroja, así

como para las medidas de emisión y fluorescencia en las dos primeras regiones.

Los fotómetros diseñados para medida de fluorescencia se denominan también

fluorómetros.

ESPECTRÓGRAFO:

Es un instrumento de construcción similar a un monocromador con la diferencia que

en éste se reemplaza la disposición de la rendija por una gran abertura que aloja al

detector o transductor, que está continuamente expuesto al espectro completo de la

radiación dispersada.

ESPECTRÓMETRO:

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CAPÍTULO II

49

Es un instrumento que proporciona información sobre la intensidad de la radiación

en función de la longitud de onda o de la frecuencia. Los elementos dispersantes en

algunos espectrómetros son multicanal, es decir, que pueden observar

simultáneamente dos o más frecuencias. Un espectrofotómetro consta de un

espectrómetro equipado con una o mas rendijas de salida y detectores

fotoeléctricos que permiten la determinación de la relación entre la potencia de dos

haces en función de la longitud de onda como en la espectroscopia de absorción.

Un espectrofotómetro para análisis por fluorescencia se denomina,

espectrofluorímetro.

Todos los instrumentos mencionados anteriormente utilizan filtros o

monocromadores para aislar una región del espectro para la medida. Por el

contrario, un instrumento multiplex obtiene información espectral sin dispersar o

filtrar primero la radiación para proporcionar las longitudes de onda de interés. El

término de multiplex proviene de la teoría de la comunicación, donde se usa para

describir sistemas en los que muchos conjuntos de información se transportan de

forma simultánea a través de un monocanal. Los instrumentos analíticos multiplex

son dispositivos monocanal en los que todos los componentes de la respuesta

analítica se recogen simultáneamente. Para determinar la magnitud de cada una de

estos componentes, se necesita modular la señal analítica de forma que permita

una subsiguiente descodificación de la respuesta en sus componentes.

Así también como se estudió los principios de los métodos espectrométricos y

fotométricos que compone el funcionamiento del equipo en estudio es decir el LAB-

COMPUTER, es necesario entender cómo se manejan los lenguajes de

programación, el diseño y su implementación como también la programación

orientada a objetos.

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CAPÍTULO II

50

2.2.18. CONCEPTOS DE LA POO: La POO representa una metodología de programación que se basa en las

siguientes características:

1. Los diseñadores definen nuevas clases (o tipo) de objetos.

2. Los objetos poseen una serie de operaciones asociados a ellos.

3. Las operaciones tienden a ser genéricas, es decir, operan sobre múltiples

tipos de datos.

4. Las clases o tipos de objetos comparten componentes comunes mediante

mecanismos de herencia.

Términos como abstracción de datos, objetos, encapsulación entre otros, son

conceptos básicos sobre la que se fundamenta la POO. Si bien estos conceptos

serán tratados ampliamente mas adelante, aquí nos limitaremos a indicar las

diferencias entre los conceptos de objeto, encapsulación y abstracción de datos.

Ángel Morales, Francisco Segovia (2003).

Estos conceptos con frecuencia inducen a cierta confusión y sin embargo cada uno

de ellos describe aspectos complementarios, como a continuación se indica:

OBJETO:

Una estructura de datos y conjunto de procedimientos que operan sobre dicha

estructura. Una definición más completa de objeto es: una entidad de programa

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CAPÍTULO II

51

que consiste en datos y todos aquellos procedimientos (Procedures) que pueden

manipular aquellos datos.

El acceso a los datos de un objeto es solamente a través de estos procedimientos;

únicamente estos procedimientos pueden manipular, referenciar y/o modificar estos

datos.

Para poder describir todos los objetos de un programa, conviene agrupar estos en

clases. Podemos considerar una clase como una colección de objetos que poseen

características y operaciones comunes. Una clase contiene toda la información

necesaria para crear nuevos objetos.

ENCAPSULACIÓN:

Es una técnica que permite localizar y ocultar los detalles de un objeto. La

encapsulación previene que un objeto sea manipulado por operaciones distintas de

las definidas. Las encapsulaciones son como una caja negra que esconde los datos

y solamente permite acceder a ellos de forma controlada.

De una manera mas formal, se define como una técnica que permite minimizar las

interdependencias entre las clases (bloques) escritas de forma separada. La

interface externa de un bloque sirve como un contrato entre este y el resto de

bloques que precisan de sus definiciones o sus operaciones. La encapsulación en

POO agrupa los datos privados de un objeto y el conjunto de operaciones que

actúan sobre dichos datos dentro de entidades simples. Dichas entidades ocultan

su información del exterior, de tal forma que solo puede accederse a dicha

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CAPÍTULO II

52

información a través de los procedimientos externos que se han definido asociados

a estos objetos. Dicho de otra manera, la encapsulación previene la manipulación

de un objeto por una vía distinta de la utilización de las operaciones externas

definidas sobre este objeto.

Las principales razones técnicas para la utilización de la encapsulación son:

1. Mantener a salvo los detalles de representación, si solamente nos interesa el

comportamiento del objeto.

2. Modificar y ajustar la representación, a mejores soluciones algorítmicas o a

nuevas tecnologías de software.

Con el fin de maximizar las ventajas de la encapsulación, debe minimizarse la

exposición de los detalles de implementación en las interfaces externas. Un

lenguaje de programación soporta la encapsulación en la medida en que permite

que se definan y fuercen al menor número posible de interfaces externas.

ABSTRACCIÓN:

En el sentido más general, una abstracción es una representación concisa de una

idea o de un objeto complicado. En un sentido mas especifico, la abstracción

localiza y oculta los detalles de un modelo o diseño para generar y manipular

objetos.

2.2.19. EL CICLO DE VIDA DEL SOFTWARE:

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53

Existen dos niveles en la construcción de programas: aquellos relativos a pequeños

programas (los que normalmente realizan programadores individuales) y aquellos

que se refieren a sistemas de desarrollo de programas grandes (proyectos de

software) y que, generalmente, requieren un equipo de programadores en lugar de

personas individuales. El primer nivel se denomina programación a pequeña escala;

el segundo nivel se denomina programación a gran escala.

La técnica utilizada por los desarrolladores profesionales de software es

comprender lo mejor posible el problema que se está tratando de resolver y crear

una solución de software apropiada y eficiente que se denomina proceso de

desarrollo de software.

El desarrollo de un buen sistema de software se realiza durante el ciclo de vida, que

es el período de tiempo que se extiende desde la concepción inicial del sistema

hasta su eventual retirada de la comercialización o uso del mismo. Las actividades

humanas relacionadas con el ciclo de vida implican procesos tales como análisis de

requisitos, diseño, implementación, codificación, pruebas, verificación,

documentación mantenimiento y evolución del sistema y obsolescencia. En esencia,

el ciclo de vida del software comienza con una idea inicial, incluye la escritura y

depuración de programas y continúa durante años con correcciones y mejoras al

software original.

El ciclo de vida del software es un proceso iterativo, de modo que se modificarán las

sucesivas etapas en función de la modificación de las especificaciones de los

requisitos producidos en la fase de diseño o implementación, o bien una vez que el

sistema se ha implementado, y probado, pueden aparecer errores que será

necesario corregir y depurar, y que requieren la repetición de etapas anteriores.

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CAPÍTULO II

54

La figura # 2.13 muestra el ciclo de vida de software y la disposición típica de sus

diferentes etapas en el sistema conocido como ciclo de vida en cascada, que

supone que la salida de cada etapa es la entrada de la etapa siguiente.

Figura # 2.13, Ciclo de vida del software.

Fuente: Aguilar L. Fundamentos de programación (2003). FASE DE ANÁLISIS: REQUISITOS Y ESPECIFICACIONES:

La primera etapa en la producción de un sistema de software es decidir

exactamente que se supone ha de hacer el sistema; esta etapa se conoce también

como análisis de requisitos o especificaciones y por esta circunstancia muchos

tratadistas suelen subdividir la etapa en otras dos:

Análisis y definición del problema (requisitos). Especificación de requisitos (especificaciones).

La parte más difícil en la tarea de crear un sistema de software es definir cuál es el

problema y a continuación especificar lo que se necesita para resolverlo.

Normalmente la definición del problema comienza analizando los requisitos del

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CAPÍTULO II

55

usuario, por estos requisitos, con frecuencia, suelen ser impresos y difícil de

describir. Se deben especificar todos los aspectos del problema, pero con

frecuencia las personas que describen el problema no son programadores y eso

hace imprecisa la definición. La fase de especificación requiere normalmente la

comunicación entre los programadores y los futuros usuarios del sistema e iterar la

especificación hasta que tanto el especificador como los usuarios estén satisfechos

de las especificaciones y hayan resuelto el problema normalmente.

DISEÑO:

La especificación de un sistema indica lo que el sistema debe de hacer. La etapa de

diseño del sistema indica cómo ha de hacerse. Para un sistema pequeño, la etapa

de diseño puede ser tan sencilla como escribir un algoritmo en pseudocódigo. Para

un sistema grande, esta etapa incluye también la fase de diseño de algoritmos, pero

incluye el diseño e interacción de un número de algoritmos diferentes, con

frecuencia sólo bosquejados, así como una estrategia para cumplir todos los

detalles y producir el código correspondiente.

Arrancando con las especificaciones, el equipo de diseño determina la estructura

interna del producto. Los diseñadores descomponen el producto en módulos,

piezas independientes de código con interfaces bien definidas del resto del

producto. (Un objeto es un tipo específico de módulo). La interfaz de cada módulo,

es decir, los argumentos que se basan en el módulo y los argumentos que se

devuelven al módulo se deben especificar en detalle.

Una vez que el equipo ha completado la descomposición en módulos (diseño

arquitectónico) se realiza el diseño detallado. Para cada módulo se seleccionan los

algoritmos y las estructuras de datos elegidas.

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CAPÍTULO II

56

IMPLEMENTACIÓN (CODIFICACIÓN):

La etapa de implementación (codificación) traduce los algoritmos del diseño en un

programa escrito en un lenguaje de programación. Los algoritmos y las estructuras

de datos realizadas en pseudocódigo han de traducirse a un lenguaje que entiende

la computadora.

La codificación ha realizarse en un lenguaje de programación. Los lenguajes

clásicos más populares son PASCAL, FOLTRAN, COBOL Y C; los lenguajes

orientados a objetos más usuales son C++, Java, Visual Basic. Net. Smaltalk, y

recientemente C#, etc.

Si un problema se divide en subproblemas, los algoritmos que resuelven cada

subproblema (tarea o módulos) deben ser codificados, depurados y probados

independientemente.

Es relativamente fácil encontrar un error en un procedimiento pequeño. Es casi

imposible encontrar todos los errores de un programa grande, que se codificó y

comprobó como una sola unidad en lugar de cómo una colección de módulos

(procedimiento) bien definidos.

Las reglas de sangrado y buenos comentarios facilitan la escritura del código. El

pseudocódigo es una herramienta excelente que facilita notablemente la

codificación.

PRUEBAS E INTEGRACIÓN:

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CAPÍTULO II

57

La etapa de pruebas requiere como su nombre sugiere, la prueba o verificación del

programa de computadora terminado al objeto de asegurar lo que hace; de hecho

proporciona una solución al problema. Cualquier error que se encuentre durante

esta prueba o test se debe corregir. Cuando los diferentes componentes de un

programa se han implementado y comprobado individualmente, el sistema completo

se ensambla y se integra.

La etapa de pruebas sirve para mostrar que un programa es correcto. Las pruebas

nunca son fáciles, Edgar Dirjikstra ha escrito que mientras que las pruebas

realmente muestran la presencia de errores, nunca puede mostrar su ausencia. Una

prueba con éxito en la ejecución significa sólo que no se han descubierto errores en

esas circunstancias específicas, pero no se dice nada de otras circuntancias. En

teoría el único modo que una prueba puede mostrar que un programa es correcto si

todos los casos posibles han intentado y comprobado (es lo que se conoce como

prueba exhaustiva); es una situación técnicamente imposible incluso para los

programas más sencillos. Una prueba exhaustiva requerirá todas las combinaciones

posibles de marcas y tamaños de clases; puede llevar años completar la prueba.

La fase de pruebas es una parte esencial de un proyecto de programación. Durante

la fase pruebas se necesita eliminar tantos errores lógicos como pueda. En primer

lugar, se debe probar el programa con datos de entrada válidos que conducen a

una solución conocida. Si en ciertos datos deben de estar dentro de un rango, se

deben incluir los valores en los extremos finales del rango. Por ejemplo, si el valor

de entrada de n cae en el rango de 1 a 10, se ha de asegurar incluir casos de

pruebas en los que n esté entre 1 y 10. También se debe incluir datos no válidos

para comprobar la capacidad de detección de errores del programa. Se han de

probar también algunos datos aleatorios y por último intentar algunos datos reales.

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CAPÍTULO II

58

VERIFICACIÓN:

La etapa de prueba ha de comenzar tan pronto como sea posible en la fase de

diseño y continuar a lo largo de la implementación del sistema. Incluso aunque las

pruebas son herramientas extremadamente válidas para proporcionar la evidencia

de que un programa es correcto y cumple sus especificaciones, es difícil conocer si

las pruebas realizadas son suficientes.

Por esas razones se ha desarrollado un segundo método para demostrar la

corrección o exactitud de un programa. Este método, denominado verificación

formal, implica la construcción de pruebas matemáticas que ayudan a determinar si

los programas hacen lo que se supone han de hacer. La verificación formal implica

la aplicación de reglas formales para mostrar que un programa cumple su

especificación: la verificación. La verificación formal funciona bien en programas

pequeños, pero es compleja cuando se utiliza en programas grandes. La teoría de

verificación requiere conocimientos matemáticos avanzados y por otra parte se sale

fuera de los objetivos de este libro; por esta razón sólo hemos constatado la

importancia de esta etapa.

Si se descubre un error durante el proceso de verificación, se debe corregir su

algoritmo y probablemente se han de modificar las especificaciones del problema.

Un método es utilizar invariantes (una condición que siempre es verdadera en un

punto específico de un algoritmo) lo que probablemente hará que su algoritmo

contenga pocos errores antes que comience la codificación. Como resultado, se

gastará menos tiempo en la depuración de su programa.

MANTENIMIENTO:

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CAPÍTULO II

59

Cuando el producto software (el programa) se ha terminado, se distribuye entre los

posibles usuarios, se instala en las computadoras y se utiliza (producción). Sin

embargo, y aunque, a priori, el programa funcione correctamente, el software debe

ser mantenido y actualizado. De hecho, el coste típico del mantenimiento excede,

con creces, el coste de producción del sistema original.

Un sistema de software producirá errores que serán detectados, casi con seguridad,

por los usuarios del sistema y que no se descubrieron durante la fase de prueba. La

corrección de estos errores es parte del mantenimiento del software. Otro aspecto

de la fase de mantenimiento es la mejora del software añadiendo más

características o modificando partes existentes que se adapten mejor a los

usuarios.

Otras causas que obligarán a revisar el sistema de software en la etapa de

mantenimiento son las siguientes: (1) cuando un nuevo hardware se introduce, el

sistema puede ser modificado para ejecutarlo en un nuevo entorno; (2) si cambian

las necesidades del usuario, suele ser menos caro y más rápido modificar el

sistema existente que producir un sistema totalmente nuevo. La mayor parte del

tiempo de los programadores de un sistema se gasta en el mantenimiento de los

sistemas existentes y no en el diseño de sistemas totalmente nuevos. Por esta

causa, entre otras, se ha de tratar siempre de diseñar programas de modo que sean

fáciles de comprender y entender (legibles) y fáciles de cambiar.

LA OBSOLESCENCIA: PROGRAMAS OBSOLETOS

La última etapa en el ciclo de vida del software es la evolución del mismo, pasando

por su vida útil hasta su adolescencia o fase en la que el software se queda

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CAPÍTULO II

60

anticuado y es preciso actualizarlo o escribir un nuevo programa sustitutorio del

antiguo.

La decisión de dar de baja un software por obsoleto no es una decisión fácil. Un

sistema grande representa una inversión enorme de capital que parece, a primera

vista, más barato modificar el sistema existente en vez de construir un sistema

totalmente nuevo. Este criterio suele ser, normalmente, correcto y por esta causa

los sistemas grandes se diseñan para ser modificados. Un sistema puede ser

productivamente revisado muchas veces. Sin embargo, incluso los programas

grandes se quedan obsoletos por caducidad de tiempo al pasar una fecha límite

determinada. A menos que un programa grande esté bien escrito y adecuado a la

tarea a realizar, como en el caso de programas pequeños, suele ser más eficiente

escribir un nuevo programa que corregir el programa antiguo.

ITERACCIÓN Y EVOLUCIÓN DEL SOFTWARE:

Las etapas de vida del software suelen formar parte de un ciclo o bucle, como su

nombre sugiere y no son simplemente una lista lineal. Es probable, por ejemplo,

que durante la fase de mantenimiento tenga que volver a las especificaciones del

problema para verificarlas o modificarlas.

Obsérvese en la figura # 2.14 que las diferentes etapas rodean al núcleo

documentación. La documentación no es una etapa independiente como se puede

esperar sino que está integrada en todas las etapas del ciclo de vida del software.

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CAPÍTULO II

61

Figura # 2.14, Diagrama de bloques que muestra la jerarquía de módulos.

Fuente: Aguilar L. Fundamentos de programación (2003).

2.2.20. PRINCIPIOS DE DISEÑO DE SISTEMAS DE SOTFWARE:

El diseño de sistemas de software de calidad requiere el cumplimiento de una serie

de características y objetivos. En un sentido general, los objetivos a conseguir que

se consideren útiles en el diseño de sistemas incluyen al menos los siguientes

principios:

Modularidad mediante diseño

descendente.

Abstracción y ocultamiento de

la información.

Modificabilidad.

Comprensibilidad y fiabilidad.

Interfaces de usuario.

Programación segura contra

fallos.

Facilidad de uso.

Eficiencia.

Documentación.

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18

MODULARIDAD MEDIANTE DISEÑO DESCENDENTE:

Un principio importante que ayuda a tratar la complejidad de un sistema es la

modularidad. La descomposición del programa se realiza a través de un diseño

descendente que a través de niveles sucesivos de refinamiento se obtendrán

diferentes módulos. Normalmente los módulos de alto nivel especifican qué

acciones han de realizarse mientras que los módulos de bajo nivel definen cómo

se realizan acciones.

La programación modular tiene muchas ventajas. A medida que el tamaño de un

programa crece muchas tareas de programación se hacen más difíciles, la

diferencia principal entre un programa modular pequeño y un programa modular

grande es simplemente el número de módulos que cada uno contiene, ya que el

trabajo con programas modulares es similar y sólo se ha de tener presente el

modo en que los módulos interactúan con otros. La modularidad tiene un impacto

positivo en los siguientes aspectos de la programación:

CONSTRUCCIÓN DEL PROGRAMA:

La descomposición de un programa en módulos permite que los diversos

programadores trabajen de modo independiente en cada uno de sus módulos. El

trabajo de módulos independientes convierte la tarea de escribir un programa

grande en la tarea de escribir muchos programas pequeños.

DEPURACIÓN DEL PROGRAMA:

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CAPÍTULO II

63

La depuración de programas grandes puede ser una tarea enorme, de modo que

se facilitará esa tarea al centrarse en la depuración de pequeños programas más

fáciles de verificar.

LEGIBILIDAD:

Los programas grandes son muy diferentes de leer, mientras que los programas

modulares son más fáciles de leer.

ELIMINACIÓN DE CÓDIGO REDUNDANTE:

Otra ventaja del diseño modular es que se pueden identificar operaciones que

suceden en muchas partes diferentes del programa y se implementan como

subprogramas. Esto significa que el código de una operación aparecerá sólo una

vez, produciendo como resultado un aumento en la legibilidad y modificabilidad.

ABSTRACCIÓN Y ENCAPSULAMIENTO: La complejidad de un sistema puede ser gestionado utilizado abstracción. La

abstracción es un principio común que se aplica en muchas situaciones. La idea

principal es definir una parte de un sistema de modo que puede ser comprendido

por sí mismo (esto como una unidad) sin conocimientos de sus detalles

específicos y sin conocimientos de cómo se utiliza esta unidad a un nivel más alto.

Existen dos tipos de abstracciones: abstracción procedimental y abstracción de

datos. La mayoría de los lenguajes de programación soportan este tipo de

abstracción. Es aquella en que se separa el propósito de un subprograma de su

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CAPÍTULO II

64

implementación. Una vez que se ha escrito un subprograma, se puede utilizar sin

necesidad de conocer las peculiaridades de sus algoritmos. Suponiendo que el

subprograma esté documentado adecuadamente, se podrá utilizar con sólo

conocer la cabecera del mismo y sus comentarios descriptivos; no necesitará

conocer su código.

La modularidad tratada anteriormente y la abstracción procedimental se

complementan entre sí. La modularidad implica la rotura de una solución en

módulos; la abstracción procedimental implica la especificación de cada módulo

claramente antes de que se implemente en pascal. De hecho, lo importante es

poder utilizar los subprogramas predefinidos, tales como Writeln, Sqrt, etc., o bien

los definidos por el usuario sin necesidad de conocer sus algoritmos.

MODIFICABILIDAD:

La modificabilidad se refiere a los cambios controlados de un sistema dado. Un

sistema se dice que es modificable si los cambios en los requisitos pueden

adecuarse bien a los cambios en el código. Es decir, un pequeño cambio en los

requisitos en un programa modular normalmente requiere un cambio pequeño en

algunos de sus módulos: es decir, cuando los módulos son independientes (esto

es, débilmente acoplados) y cada módulo realiza una tarea bien definida (esto es,

cohesivos). La modularidad aísla las modificaciones.

Las técnicas más frecuentes para hacer que un programa sea fácil de modificar

son: uso de sus programas y uso de constantes definidas por el usuario.

COMPRESIBILIDAD Y FIABILIDAD:

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65

Un sistema se dice que es comprensible si refleja completamente una visión

natural del mundo. Una característica de un sistema eficaz es la simplicidad. En

general, un sistema sencillo puede ser comprendido más fácilmente que uno

complejo.

Un objetivo importante en la producción de sistemas es el de fiabilidad. El objetivo

de crear programas fiables ha de ser crítico en la mayoría de las situaciones.

INTERFACES DE USUARIOS:

Otro criterio importante a tener presente es el diseño de la interfaz del usuario.

Algunas directrices:

Un entorno interactivo se ha de tener en cuenta las preguntas posibles al

usuario y sobre todo aquellas que solicitan entradas de usuarios.

Es conveniente que se realicen ecos de las entradas de un programa.

Siempre que un programa lee datos, bien de usuario a través de un terminal

o de un archivo, el programa debe incluir los valores leídos en su salida.

Etiquetar (rotular) la salida con cabeceras y mensajes adecuados.

PROGRAMACIÓN SEGURA CONTRA FALLOS:

Un programa es seguro contra fallos cuando se ejecuta razonablemente por

cualquiera que lo utilice. Para conseguir este objetivo se han de comprobar los

errores en datos de entrada y en la lógica del programa.

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CAPÍTULO II

66

FACILIDAD DE USO:

La utilidad de un sistema se refiere a su facilidad de uso. Esta propiedad ha de

tenerse presente en todas las etapas del ciclo de vida, pero es vital en la fase de

diseño e implementación.

EFICIENCIA:

El objetivo de la eficiencia es hacer un uso óptimo de los recursos del programa.

Tradicionalmente, la eficiencia ha implicado recursos de tiempo y espacio. Un

sistema eficiente es aquel que su velocidad es mayor con el menor espacio de

memoria ocupada. En tiempos pasados los recursos de memoria principal y de

CPU eran factores claves a considerar para aumentar la velocidad de ejecución.

Hoy en el año 2002 con la CPU (procesadores-típicos) de los PCs representados

en Pentium IV o Athlon con frecuencias de 1,5GHz a 3GHz y memoria centrales

de 120MB e incluso 1GB, el factor eficiencia no se mide con los mismos

parámetros de memoria y tiempo. Hoy día debe existir un compromiso entre

legibilidad, modificabilidad y eficiencia, aunque, con acepciones, prevalecerá la

legibilidad y facilidad de modificaciones.

LA DOCUMENTACIÓN: Un programa (un paquete de software) de computadora necesita siempre que una

documentación que permita a sus usuarios aprender a utilizarlos y mantenerlos.

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CAPÍTULO II

67

La documentación es una parte importante de cualquier paquete de software y, a

su vez, su desarrollo es una pieza clave en la ingeniería de software.

Existen tres grupos de personas que necesitan conocer la documentación del

programa: programadores, operadores y usuarios. Los requisitos necesarios para

cada uno de ellos suelen ser diferentes, en función de las misiones de cada grupo

ver tabla # 2.3.

Programadores Manual de mantenimiento del programa. Operadores Manual del operador. Usuario Manual del usuario.

Tabla # 2.3, Documentación de un programa. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

MANUAL DEL USUARIO:

La documentación de un paquete (programa) de software suele producirse con

dos propósitos: es explicar las funciones del software y describir el modo de

utilizarlas (documentación del usuario) porque está diseñada para ser leída por el

usuario del programa; describir el software en sí para poder mantener el sistema

en una etapa posterior de su ciclo de vida (documentación del sistema o de

mantenimiento).

La documentación de usuario es un instrumento comercial importante. Una buena

documentación de usuario hará al programa más asequible hoy día es una

práctica habitual que muchos creadores de programas contratan escritores

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CAPÍTULO II

68

técnicos para elaborar esta parte de proceso de producción del programa. Esta

documentación adopta la forma de un manual que presenta una introducción a las

funciones más utilizadas del software una sección que explica cómo instalar el

programa y una sección de referencia que describe los detalles de cada función

del software. Es frecuente que en el manual se edite, en forma de libro, aunque

cada vez es más frecuente incluirlo además, o en lugar, del libro en el propio

programa y suele denominarse manual de ayuda en línea.

2.2.21. FACTORES PARA ESTIMAR LA CALIDAD DE UN SOFTWARE: Según Ángel M, Francisco S (2003) la programación orientada a objetos propone

una técnica y herramientas que permiten concebir un software de calidad respecto

a ciertos criterios o factores de calidad:

CONFORMIDAD FUNCIONAL: Es la capacidad de un software de ejecutar las funcionalidades (tareas) definidas

en las especificaciones. No se puede verificar la conformidad de un software sin

que las funcionalidades de él hayan sido correctamente especificadas.

LA ROBUSTEZ:

Es la capacidad de un software de funcionar en condiciones anormales de

utilización. En ciertas aplicaciones como los Sistemas de Explotación, deben ser

capaces de funcionar en modo anómalo durante el tiempo necesario de

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CAPÍTULO II

69

salvaguardia de información. Se debe tratar de prever los diferentes incidentes

que puedan intervenir y especificar para cada uno de entre ellos, el

comportamiento que deberá tener el futuro software.

LA EXTENSIBILIDAD:

La extensibilidad de un software es la facilidad para adaptarse a cambios en las

especificaciones. Este factor de calidad parece un poco sorprendente, puesto que

las especificaciones, una vez establecidas, no deberían ser modificadas. Sin

embargo, esta propiedad se justifica cuando se realiza una aplicación innovadora

o que nunca ha sido realizada. En estos casos es muy difícil o prácticamente

imposible escribir correctamente las especificaciones. Cuando esto se presenta,

se desarrolla una primera maqueta del software en un lenguaje muy evolucionado

y en un entorno que permita una puesta a punto rápida (Intérprete, Depurador

Simbólico, etc.). Esta maqueta está destinada a afinar la visión que se tiene el

problema, de manera que se puedan escribir las especificaciones más detalladas.

Sucesivamente se enriquecerá la maqueta poco a poco mediante un refinamiento

de las especificaciones.

LA REUSABILIDAD:

Es la capacidad de un software de ser utilizable en su integridad o en parte en

nuevas aplicaciones. Es bien sabido que el programador escribe el mismo

algoritmo varias veces bajo el pretexto de que no se utiliza el mismo lenguaje o el

sistema de explotación es diferente o bien la aplicación que está desarrollando es

nueva. El tiempo que el programador pierde en esta repetición del algoritmo es

considerable.

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CAPÍTULO II

70

LA COMPATIBILIDAD:

Es la facilidad para poderse combinar con otros software. Un software compatible

debe disponer de una interface que en el caso factible debería ser estandarizada.

EFICIENCIA:

Es la capacidad de hacer un buen uso de los recursos que se utilizan. Un software

eficaz explora al máximo las particularidades del sistema informático sobre el cual

es ejecutado, y será muy dependiente de él.

LA PORTABILIDAD:

Es la facilidad para que un software pueda ser transportado sobre diferentes

sistemas hardware y software. A diferencia de la eficiencia, un software portable

debe depender lo menos posible de su entorno de ejecución. Por lo tanto, no

explorará las particularidades de una máquina o un sistema.

LA VERIFICABILIDAD:

Es la capacidad para conocer los procedimientos de validación y aceptar los

juegos de test. Un software verdaderamente verificable debe ser capaz de

formular claramente los resultados con el fin de facilitar la explotación de estos.

INTEGRIDAD:

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CAPÍTULO II

71

Es la capacidad de un software de proteger sus propios componentes contra los

procesos que no tengas derechos a acceder a ellos.

FACILIDAD DE UTILIZACIÓN:

Un software es fácil de utilizar si se puede comunicar con él de manera sencilla o

cuando su aprendizaje es fácil, o bien se puede introducir los datos de entrada, y

tanto los resultados como los posibles errores se muestren de una manera legible.

2.2.22. LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN EMPLEADO:

VISUAL BASIC 6.0:

Es un lenguaje de programación desarrollado por Alan Cooper para Microsoft. El

lenguaje de programación es un dialecto de BASIC, con importantes añadidos. Su

primera versión fue presentada en 1991 con la intención de simplificar la

programación utilizando un ambiente de desarrollo completamente gráfico que

facilitara la creación de interfaces gráficas y en cierta medida también la

programación misma. Visual Basic fue descontinuado por Microsoft hace ya varios

años. Muchos programadores están migrando a Real Basic o hacia Delphi que es

un entorno de desarrollo mas avanzado y mucho mas actual (última edición en

2007 y con planes anunciados hasta el 2009). Microsoft propone abandonar el

desarrollo en Win32 y pasar al Visual Basic.NET que presenta serias

incompatibilidades con el código Visual Basic existente.

Visual Basic 6.0 es de fácil aprendizaje pensado tanto para programadores

principiantes como expertos, guiado por eventos, y centrado en un motor de

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CAPÍTULO II

72

formularios que facilita el rápido desarrollo de aplicaciones gráficas. Su sintaxis,

derivada del antiguo BASIC, ha sido ampliada con el tiempo al agregarse las

características típicas de los lenguajes estructurados modernos. Se ha agregado

una implementación limitada de la programación orientada a objetos (los propios

formularios y controles son objetos), aunque sí admite el polimorfismo mediante el

uso de Interfaces, no admite la herencia. No requiere de manejo de punteros y

posee un manejo muy sencillo de cadenas de caracteres. Posee varias bibliotecas

para manejo de bases de datos, pudiendo conectar con cualquier base de datos a

través de ODBC (Informix, DBase, Access, MySQL, SQL Server, PostgreSQL ,etc)

a través de ADO.

Es utilizado principalmente para aplicaciones de gestión de empresas, debido a la

rapidez con la que puede hacerse un programa que utilice una base de datos

sencilla, además de la abundancia de programadores en este lenguaje.

Las versiones de Visual Basic para Windows son muy conocidas, pero existe una

versión de Microsoft Visual Basic 1.0 para MS-DOS (ediciones Profesional y

Estándar) menos difundida y que data de 1992. Era un entorno que, aunque en

modo texto, incluía un diseñador de formularios en el que se podían arrastrar y

soltar distintos controles.

La última versión sólo para 16 bits, la 3.0, incluía ya una detallada biblioteca de

componentes para toda clase de usos. Durante la transición de Windows 3.11 a

Windows 95, apareció la versión 4.0, que podía generar programas de 16 y 32 bits

a partir de un mismo código fuente, a costa de un gran aumento en el tamaño de

los archivos "runtime" necesarios. Además, se sustituyen los controles VBX por los

nuevos OCX. Con la versión 5.0, se implementó por primera vez la posibilidad de

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CAPÍTULO II

73

compilar a código nativo, obteniendo una mejora de rendimiento considerable.

Tanto esta como la posterior 6.0 soportaban características propias de los

lenguajes orientados a objetos, aunque careciendo de algunos ítems importantes

como la herencia, el polimorfismo y la sobrecarga. La versión 6.0 continúa

utilizándose masivamente.

Las versiones actuales de Visual Basic se basan en la plataforma .NET, la versión

7 del lenguaje fue implementada por Microsoft en el programa Visual Basic .NET

mientras que la versión 8 fue implementada el programa Visual Basic 2005.

Ambas versiones tienen muchas de las características del lenguaje original;

tienen numerosas diferencias que los hacen incompatibles. En muchos casos para

portar un código escrito en Visual Basic 6 a Visual Basic .Net se hace necesario

reescribir parte del código. La nueva versión del lenguaje es mayormente

equivalente a C# aunque presenta algunas diferencias. Por eso hay un debate

sobre la validez de esta nueva versión del lenguaje y sus ventajas y desventajas

sobre C#.

ENTORNOS DE DESARROLLO DE VISUAL BASIC 6.0:

Existen dos entornos de desarrollo IDE para Visual Basic: el Microsoft Visual Basic

x.0 para versiones desde la 1.0 hasta la 6.0, (con las diferencias entre las

versiones desde la 1.0 (MS-DOS/Windows 3.1) hasta la 3.0 (16 bits, Windows 3.1)

y las de la 4.0 (16/32 bits, Windows 3.1/95/NT) hasta la 6.0 (32 bits, Windows

9x/Me/NT/2000/XP/Vista) y el Microsoft Visual Studio .NET, entorno integrado para

varios lenguajes entre ellos Visual Basic .NET (32/64 Bits, Windows XP/Vista), con

edición standard y profesional (más completa en herramientas pero con licencia

comercial) y edición express (más limitada en herramientas pero gratuita), ambos

diseñados por Microsoft. Existen alternativas gratuitas como SharpDevelop para

.NET y Proyecto Mono.

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74

2.2.23. DEFINICIÓN Y DOCUMENTACIÓN TÉCNICA DE ALGUNOS DE LOS DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS UTILIZADOS EN EL LAB-COMPUTER:

MANEJADOR PERIFÉRICO PROGRAMABLE (8255 PPI):

El Intel 8255 (o i8255) Programmable Peripheral Interface (PPI : interfaz

programable de periféricos) es un chip controlador de periféricos desarrollado

originalmente para el microprocesador Intel 8085, y como tal miembro de una gran

lista de chips conocida como la Familia MCS-85. Este chip se utilizó

posteriormente con el Intel 8086 y sus sucesores. Fue fabricado (clonado) más

tarde por muchos otros fabricantes. Se presenta en un encapsulado DIP de 40

pines, y una versión del 82C55A en encapsulado PLCC (plastic leaded chip

carrier) de 44 pines.

Este chip se utiliza para que la CPU acceda al puerto paralelo programable de I/O,

y es muy similar a otros chips como el Motorola 6520 PIA (Peripheral Interface

Adapter), el MOS Technology 6522 (Versatile Interface adapter) y el MOS

Technology CIA (Complex interface Adapter) todos desarrollados para la familia de

CPUs 6502. Otros chips similares son el 2655 Programmable Peripheral Interface

para la familia de CPUs Signetics 2650, el 6820 PIO (Peripheral I/O) para el

Motorola 6800, el Western Digital WDC 65C21 (un 6520 mejorado), y muchos

otros.

El 8255 se utilizó en los ordenadores domésticos Spectravideo SVI-318,

Spectravideo SVI-328 y en todas las generaciones MSX, pero es quizás más

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CAPÍTULO II

75

conocido por su uso en el puerto paralelo de impresora original del IBM-PC (hoy

sustituido en los ordenadores personales por el Universal Serial Bus, y

considerado un legacy port).

Sin embargo, en la mayoría de los casos la funcionalidad que ofrece el 8255 no

está implementada mediante el propio chip, sino embebido en chips VLSI como

una de sus funciones. El chip 8255 todavía se fabrica, y se utiliza junto con un

Microcontrolador para expandir las capacidades de entrada/salida de este.

El 8255 dispone de un buffer bidireccional triestado de 8 bits que utiliza para

interactuar con el bus de datos del sistema. Los datos son transmitidos o recibidos

por el buffer tras la ejecución de instrucciones de entrada o salida por la CPU. Las

palabras de control y la información de estado también son transferidas a través

del buffer.

El 8255 contiene tres puertos de 8 bits (A, B y C). Todos puede configurarse en

una amplia variedad de características funcionales por el software del sistema,

pero cada uno tiene sus propias características especiales o personalidad para

mejorar aún más el poder y la flexibilidad de la 8255.

PROCESADOR Z80:

El Z80 es un microprocesador de 8 bits ampliamente usado en computadores

personales y en sistemas de control. Es fabricado por la empresa Zilog Inc. de

California y constituye una versión mejorada del primer microprocesador de 8 bits,

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el Intel 8080. Este se encuentra en los computadores personales Radio Schack

TRS-80, Memotech MPF3, Amstrad CPC 464, Sinclair Spectrum, Timex Sinclair

1000, etc y en numerosos controladores. El microprocesador Z80 posee un amplio

repertorio de instrucciones (158) lo cual lo hace muy eficiente. Este repertorio

incluye las instrucciones del Intel 8080 (78).

2.2.24. DEFINICIÓN Y DOCUMENTACIÓN TÉCNICA DE ALGUNOS DE LOS DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS UTILIZADOS EN EL NUEVO EQUIPO: 2.2.24.1. PIC 16F87X:

ARQUITECTURA, DIAGRAMA DE CONEXIONES Y REPERTORIO DE INSTRUCCIONES:

Bajo la denominación de PIC16F87x se hace referencia a una subfamilia de

microcontroladores PIC de la gama media, que se identifica por tener como

memoria de programa una tipo FLASH y una serie de recursos semejante a los

modelos más potentes, como por ejemplo los PIC16C73/4, teniendo estos últimos

el inconveniente de que su memoria de programa es de tipo EPROM, como se

puede ver en el anexo # 1 se encuentra un resumen de la datasheet del PIC

16F87XA.

Dos de los cuatro modelos que componen esta subfamilia están encapsulados con

28 patitas (PIC16F873/6), mientras que los otros dos tienen 40 patitas

(PIC16F874/7). Con la intención de seguir potenciando la línea con memoria

FLASH, Microchip también comercializa los microcontroladores PIC16F62x,

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manteniendo el encapsulado de 18 patitas y aumentando considerablemente los

recursos internos en comparación con el PIC16F84.

ORGANIZACIÓN DE LA MEMORIA DE PROGRAMA:

La memoria FLASH, en la que se graba el programa de aplicación en los

PIC16F87x puede tener una capacidad de 4k u 8k palabras de 14bits cada una.

Dicha memoria esta dividida en páginas de 2k palabra y esta direccionada por el

PC, que tiene un tamaño de 13bits. La pila que tiene 8 niveles de profundidad es

transparente para el usuario es decir, funciona automáticamente y no dispone de

instrucciones para guardar o sacar de ella información. Con la instrucción CALL y

con las interrupciones el valor de PC se salva en el nivel superior; con las

instrucciones RETURN, RETFIE y RETLW el valor contenido en el nivel superior

de la pila se carga en el PC. Al poseer la pila 8 niveles le corresponde al

programador preocuparse por los anidamientos y las subrutinas para no sobre

pasar dicho valor. El vector reset ocupa la dirección 0000h y el vector de

interrupción la 0004h, igual que en el PIC16F84.

ORGANIZACIÓN DE LA MEMORIA DE DATOS RAM:

La memoria de dato tiene posiciones implementadas en RAM y otra en EEPROM.

En la sección RAM, se alojan los registros operativos fundamentales en el

funcionamiento del procesador y en el manejo de datos de sus periféricos, además

de registros que el programador puede utilizar para información de trabajo propia

de la aplicación.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO II

78

La RAM estática consta de 4 bancos con 128 bytes cada uno. En las posiciones

iníciales de cada banco se ubican los registros específicos que gobiernan al

procesador y sus recursos; dos modelos de PIC16F87x tienen 192 bytes de RAM

y los otros dos 368 bytes. Los modelos de menor capacidad no tienen

implementadas físicamente algunas posiciones. En la tabla # 2.4 se presentan los

4 bancos de la RAM, indicando en la primera posición de cada uno los nombres

de los registros que contienen.

Para seleccionar el banco al que se desea acceder en la RAM se emplean los bits

6 y 5 del registro de estado, determinados RP1 y RP0 respectivamente, según el

código siguiente.

Tabla # 2.4, Cuadro de código para seleccionar el banco al que se desea acceder en la RAM.

Fuente: Angulo J. Microcontroladores PIC, Diseño práctico de aplicaciones (2000).

Para manipular adecuadamente los elementos internos de los PIC hay que

conocer la misión de los bits de los registros específicos.

REGÍSTROS ESPECÍFICOS PARA EL CONTROL DE LA MEMORIA DE PROGRAMA:

Los 13 bits contenidos en el PC, que direccionan la memoria de código, están

guardados en dos registros específicos. El registro PCL guarda los 8 bits de

menos peso y se puede leer y escribir. Los bits entre (12:8) se alojan en el registro

PCH, que al no poder ser leído ni escrito se accede a él a través del PCLATH. Las

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO II

79

instrucciones de salto CALL y GOTO solo proporcionan 11 bits de las direcciones

a saltar; esto limita el salto dentro de cada banco de 2k. Cuando se desea salir del

banco actual hay que programar correctamente los bits PCLATH (4:3) que

seleccionan al banco.

DIAGRAMA DE CONEXIONADO:

En la figura # 2.15 se muestra el diagrama de distribución y asignación de las 28 o

40 patitas de los en capsulados PDIP (doble hilera de patitas de plástico) de los

PIC16F87x. Los encapsulados con menos patitas carecen de los puertos D y E. La

asignación de funciones para las diferentes patitas es la siguiente:

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO II

80

Figura # 2.15, Diagrama de asignación y conexionado de las patitas de los dos posibles

encapsulados en los modelos de la subfamilia PIC16F87x. Fuente: Angulo J. Microcontroladores PIC, Diseño práctico de aplicaciones (2000).

REPERTORIO DE INSTRUCCIONES:

Los mismos formatos, iguales modos de direccionamiento y las mismas 35

instrucciones que tenía el PIC16F84 sirven para todos los modelos PIC16F87x.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO II

81

No obstante los nuevos PIC, al contener más recursos existen nuevos registros

específicos de control cuyos bits se deberán escribir o leer para su gobierno, ver

figura # 2.16.

Figura # 2.16, Principales características de las 35 instrucciones que componen el repertorio

de los PIC16F87x. Fuente: Angulo J. Microcontroladores PIC, Diseño práctico de aplicaciones (2000).

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO II

82

2.2.24.2. LM35:

Es un circuito integrado sensor de temperatura, cuyo voltaje de salida es

linealmente proporcionar a una magnitud de temperatura en grados Celsius que

esté censando en un momento determinado. En el anexo # 3 se encuentra un

resumen de su hoja técnica de especificaciones. Para información adicional se

puede visitar http://www.national.com/mpf/LM/LM35.html.

2.2.25. DOCUMENTACIÓN TÉCNICA EMPLEADA PARA EL DISEÑO DE LOS CIRCUITOS DE TRANSMISIÓN DE DATA Y CONTROL DE TEMPERATURA:

INTRODUCCIÓN A LOS MÓDULOS CCP:

Los microcontroladores PIC16F87x disponen de dos módulos , llamados

, que son idénticos excepto en lo referente a la modalidad de disparo

especial, que luego se comenta.

Dada esta similitud, la descripción se orienta hacia el módulo CCP1. Estos

módulos pueden realizar tres funciones principales:

Modo de captura: una pareja de registros de un módulo captura el

valor que tiene el cuando ocurre un evento especial en la patita

(para el módulo ) o en la (para el módulo

).

Modo comparación: se compara el valor de 16 bits del TMR1 con otro

valor cargado en una pareja de registros de un módulo y cuando

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO II

83

coinciden se produce un evento en la/s patita/s y/o

.

Modo modulación de anchura de pulsos ( ): dentro del intervalo del

período de un pulso controla la anchura en que la señal vale nivel alto.

El módulo utiliza un registro de trabajo de 16 bits que está formado por la

concatenación de los registros (direcciones 16h y 15h). El

registro de control del módulo es el , que ocupa la dirección 17h.

(Figura # 2.17). El módulo tiene como registros de trabajo a

(direcciones 1Ch y 1Bh) y como registro de control a

en la dirección 1Dh. Las parejas de registros son las encargadas de capturar el

valor del , de comparar el valor que tienen con el del o, en el modo

, modular la anchura del pulso.

Figura # 2.17, Asignación de los bytes de los registros CCPxCON para los módulos CCP1 y

CCP2. Todos sus bits son leídos y escribibles y pasan a 0 cuando se produce un Reset. Fuente: Angulo J. Microcontroladores PIC, Diseño práctico de aplicaciones (2000).

MODO DE CAPTURA:

En este modo, la pareja de registro del módulo captura el valor

de 16 bits que contiene el cuando sucede un evento en la patita

de la puerta C, que previamente ha sido configurada como entrada poniendo a 1

el bit correspondiente del registro .

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO II

84

Los eventos posibles que pueden ocurrir sobre la patita para producir la

captura del valor del sobre la pareja de registros son:

Un flanco ascendente.

Un flanco descendente.

Cada 4 flancos ascendentes.

Cada 16 flancos ascendentes.

Los 4 bits del registro seleccionan el evento adecuado en

el módulo y otro tanto sucede con el módulo .

Al efectuar la captura, se activa el señalizador del registro . Además,

si se pone a 1 el bit de permiso de interrupción , se genera una

petición de interrupción cuando se carga en el valor del . En la

figura # 2.18 se muestran los elementos más significativos que intervienen en el

trabajo del modo Captura.

Cuando se emplea el módulo en el modo de captura, el debe estar

configurado para trabajar como temporizador o como contador síncrono. Nunca de

modo asíncrono.

Si se van a cambiar las condiciones de funcionamiento en el modo captura,

conviene detener o desactivar al módulo para evitar que se produzcan falsas

interrupciones durante la operación.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO II

85

Figura # 2.18, Esquema de los bloques principales del módulo de captura del CCP1.

Fuente: Angulo J. Microcontroladores PIC, Diseño práctico de aplicaciones (2000).

Si no se ha leído el contenido de los registros y se produce una

nueva captura, dichos registros pasan a contener el nuevo valor.

Cuando se desactiva el módulo o deja de funcionar en modo captura se borra

la codificación del predivisor de frecuencias que determinan los bits .

Una aplicación muy interesante del modo de captura puede ser la medición de los

intervalos de tiempo que existen entre los impulsos que llegan a la patita

que se halla configurada como entrada. El debe trabajar con

entrada de reloj externo sincronizada.

MODO COMPARACIÓN:

En esta forma de trabajo, la pareja de registros compara su

contenido, de forma continua, con el valor del TMR1. Cuando coinciden ambos

valores, a la patita , que se halla configurada como salida, la acontece

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO II

86

uno de los siguientes eventos, de acuerdo con la programación de los bits

:

Pasa a nivel alto.

Pasa a nivel bajo.

No cambia su estado pero se produce una interrupción.

Al coincidir los valores del con los de la pareja de registros se

pone a 1 el señalizador

El debe trabajar en modo temporizador o contador síncrono, nunca en modo

asíncrono.

Si el bit de permiso de interrupción está a 1, cuando coinciden los valores

mencionados se origina una petición de interrupción.

Si con los bits se selecciona el modo de trabajo de disparo especial,

el módulo pone a 0 el y el funciona como un registro de

período, capaz de provocar periódicamente interrupciones. En ese modo de

disparo especial, el pone a 0 el y, adelante más, inicia una conversión

en el conversor A/D, con lo que también y, con carácter periódico, puede realizar

conversiones sin el control del programa de instrucciones.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO II

87

MODO DE MODULARIZACIÓN DE ANCHURA DE PULSOS (PWM):

Con este modo de trabajo, se consiguen pulsos lógicos cuya anchura del nivel alto

es de duración variable, que son de enorme aplicación en el control de dispositivos

tan populares como los motores y los triacs.

La patita esta configurada como salida y puede variar entre los niveles

lógicos 0 y 1 a intervalos variables de tiempo. Lo que se intenta es obtener un

pulso cuyo nivel alto tenga una anchura variable (Duty Cycle) dentro del intervalo

del período de trabajo. (Figura # 2.19).

Para lograr la variación de nivel en la patita de salida se usa un

comparador que pone a 1 (Set) un flip-flop cuando el valor del registro PR2

coincide con la parte alta del , momento en el que el toma el valor

00h. Luego el flip-flop se resetea (se pone a 0) cuando otro comparador detecta la

coincidencia del valor existente en con el de la parte alta del .

(Figura # 2.20). De esta manera, variando los valores que se cargan en y en

(que luego se traspasa al ) se varía el intervalo de tiempo en el

que la patita de salida está a 1 y a 0.

Figura # 2.19, Se desea conseguir un impulso de nivel alto con anchura controlada dentro

del período. Fuente Microcontroladores PIC, Diseño práctico de aplicaciones (2000).

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO II

88

Figura # 2.20, Esquema de la estructura interna del módulo CCP1 cuando funciona en modo

PWM. Fuente: Angulo J. Microcontroladores PIC, Diseño práctico de aplicaciones (2000).

Cuando se trabaja con una precisión de 10 bits, los 2 bits (5:4) se

concatenan con los 8 de y, de la misma forma, los 8 bits de más peso del

se concatenan con los dos bits de menos peso del reloj interno, haciendo

que el cuente cada en vez de cada .

El tiempo que dura el período de la onda depende del valor cargado en PR2,

según la fórmula siguiente:

Ecuación # 2.9

Cuando el valor de coincide con el del suceden tres acontecimientos:

Se borra el .

Patita se pone a 1.

El valor de , que es el que determina la anchura del pulso, se carga

en .

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO II

89

El tiempo que la patita de salida está a nivel alto, que es la anchura del impulso,

depende del contenido cargado en y de los dos bits 5 y 4 del ,

cuando se trabaja con una precisión de 10 bits.

Ecuación # 2.10.

El valor (5:4) puede cargarse en cualquier momento, puesto

que el mismo no se traspasa a y se compara hasta que coincidan

con . El modo el registro sólo puede ser leído.

Los pasos a seguir para realizar la configuración del modo son los

siguientes:

Asignar el período cargando el oportuno valor en .

Asignar la anchura del pulso cargando el registro y los dos bits 5 y

4 del .

Configurar la línea como salida.

Asignar el valor del predivisor y activar el escribiendo en .

Configurar el módulo en modo .

CONVERSOR A/D: Los microcontroladores PIC16f87x poseen un conversor A/D de 10 bits de

resolución y 5 canales de entrada en los modelos con 28 patitas (PIC16F873/6) y

8 canales en los que tienen 40 patitas (PIC16F874/7).

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO II

90

La resolución que tiene cada bit procedente de la conversión tiene un valor que es

función de la tensión de referencia Vref, de acuerdo con la fórmula siguiente:

Ecuación # 2.11

A través del canal de entrada seleccionado, se aplica la señal analógica a un

condensador de captura y mantenimiento (sample and hold) y luego se introduce

al conversor, el cual proporciona un resultado digital de 10 bits de longitud usando

la técnica de aproximaciones sucesivas.

El conversor A/D es el único dispositivo que puede funcionar en modo Reposo

(SLEEP); para ello el reloj del conversor deberá conectarse al oscilador RC

interno.

En los PIC16F873/6 los 5 canales de entrada están soportados por las 5 líneas

multifunción de la puerta A; en la configuración de dichas líneas habrá que

expresar la función que realizan.

La tensión de referencia puede implementarse con la tensión interna de

alimentación VDD, o bien, con una externa que se introduce por la patita

, en cuyo caso la polaridad negativa se aplica por la patita

.

ESTRUCTURA INTERNA Y CONFIGURACIÓN DEL CONVERTIDOR A/D: En la figura # 2.21 se ofrece un esquema del conexionado del C A/D con las

patitas que soportan los canales de entrada y las de la tensión de referencia.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO II

91

Figura # 2.21, Estructura del conexionado del C A/D.

Fuente: Angulo J. Microcontroladores PIC, Diseño práctico de aplicaciones (2000).

El bit de menos peso (ADFM) del registro selecciona el formato del

resultado de la conversión. Si vale1, el resultado está justificado en el registro

, que tiene sus 6 bits de más peso a 0; mientras que si vale 0 la

justificación se realiza sobre el registro , que tiene sus 6 bits de menos

peso a 0. Esto significa que los 16 bits que forman la concatenación de

unas veces tiene a 0 los 6 bits de más peso y otras los 6 bits de

menos peso (alineación a la derecha o a la izquierda).

En la figura # 2.22 se muestran las dos formas posibles del alineamiento del

resultado sobre la pareja de registros .

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO II

92

Figura # 2.22, Alineación del resultado digital de 10 bits de la conversión a la izquierda y a la

derecha. Fuente: Angulo J. Microcontroladores PIC, Diseño práctico de aplicaciones (2000).

Los restantes cuatro bits (PCFG3-0) de ADCON1 se usan para configurar las

patitas de los canales de entrada al conversor como analógicos o como E/S

digitales, de acuerdo con la tabla # 2.5.

A continuación, se indican los pasos que hay que efectuar para realizar una

conversión A/D:

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO II

93

Tabla # 2.5, Pasos que hay que efectuar para realizar una conversión A/D.

Fuente: Angulo J. Microcontroladores PIC, Diseño práctico de aplicaciones (2000).

Si se elige como reloj para la conversión al oscilador RC interno del conversor

A/D, este puede seguir funcionando cuando se introduce el microcontrolador al

modo de reposo o SLEEP. En los restantes modos, se aborta la conversión y se

desactiva el conversor A/D. En la figura # 2.23 se ofrece el organigrama sobre la

operatividad del conversor A/D.

Se propone un programa general para el manejo del conversor A/D. En él se carga

con 0 al registro , con lo que todas las patitas correspondientes a los

canales de entrada del C A/D se configuran como entradas analógicas

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO II

94

( ) y se toma como . Al ser

el bit de más peso ADFM = 0, el resultado depositado en queda

justificado a la izquierda (los 6 bits de menos peso de son 0). Se permite

la interrupción del C A/D (bsf PIE1, ADIE). Como reloj para la conversión se elige

al oscilador interno RC como consecuencia de cargar a ADCON0 con el valor

11000001 y se elige como canal de entrada a la patita RA0/AN0.

Figura # 2.23, Organigrama de la operación del conversor A/D.

Fuente: Angulo J. Microcontroladores PIC, Diseño práctico de aplicaciones (2000).

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO II

95

2.3. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS: Absorbancia: Logaritmo del cociente de la potencia inicial (Po) de un haz de

radiación y la potencia P después de atravesar un medio adsorbente.

Absorción: Proceso en el cual una sustancia se incorpora o asimila dentro de

otra; el término se refiere a un proceso en el cual un haz de radiación

electromagnética sufre una atenuación durante su trayectoria a través de un

medio.

Albúminas: Grupos de compuestos químicos pertenecientes a las proteínas.

Amino: Radical monovalente formado por un átomo de nitrógeno y dos de

hidrógeno, que constituye el grupo funcional de las aminas y otros compuestos

orgánicos.

Amplificador: Dispositivo para aumentar la amplitud, o potencia, de una señal

eléctrica.

Bombilla: Globo de cristal en el que se ha hecho el vacío y dentro del cual va

colocado un hilo de platino, carbón, tungsteno, etc., que al paso de una corriente

eléctrica se pone incandescente y sirve para alumbrar. Circuito integrado: Pequeño circuito electrónico utilizado para realizar una

función electrónica específica, como la amplificación.

Colesterol: Compuesto químico asteroideo; se encuentra en varios tejidos y

órganos, principalmente en la sangre, en la bilis y en la corteza suprarrenal.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO II

96

Colorímetro: Instrumento óptico utilizado para medir la radiación electromagnética

en la región visible del espectro. Concentración: Término general que se refiere a la cantidad de soluto en una

cantidad estándar de disolvente o solución.

Condensador: Dispositivo que almacena carga eléctrica.

Creatinina: Compuesto derivado de la creatina, de la que constituye el anhídrido,

presente normalmente en la orina de 0.5-2.5 / gr diarios.

Cromatografía: Quím. Método de análisis químico para la separación de los

componentes de una mezcla por distribución entre dos fases, una estacionaria y

otra móvil, que en un principio se utilizó para separar sustancias coloreadas.

Cromatográfico: De cromatografía.

Dieléctrico: Sustancia que es mala conductora de la electricidad y que

amortiguará la fuerza de un campo eléctrico que la atraviese. Las sustancias

conductoras carecen de esta propiedad de amortiguación. Espectrofotómetro: Espectrómetro diseñado para la medida de absorción de

radiación electromagnética ultravioleta visible e invisible. El instrumento tiene una

fuente de radiación, un monocromador y un mecanismo eléctrico para medir la

intensidad de radiación.

Espectrómetro: Instrumento equipado con un monocromador o un policromador,

un foto detector y una lectura electrónica para mostrar un número que es

proporcional a la intensidad de la banda espectral.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO II

97

Espectros: Gráfico de intensidad de absorbancia, transmitancia o emisión en

función de la longitud de onda.

Espectroscopia: Término general empleado para descubrir técnicas que se

basan en la medida de absorción, emisión o florescencia de la radiación

electromagnética.

Filtro: Dispositivo que elimina o selecciona ciertas frecuencias de un espectro

eléctrico, acústico, óptico o mecánico, como las vibraciones

Fotómetro: Instrumento para medir absorbancia que está equipado con un filtro

para seleccionar la longitud de onda y un detector de fotones.

Fotones: Paquete de energía de la radiación electromagnética.

Fototubo o fotomultiplicador: El fototubo multiplicador o fotomultiplicador,

consiste en una serie de placas metálicas dispuestas de forma que la emisión

fotoeléctrica se amplifica mediante una emisión eléctrica secundaria. Glucosa: Monosacárido muy difundido en la naturaleza, tanto en el reino vegetal

como en el reino animal. Se encuentra en la sangre a la concentración de 0.8-1.20

gr/ts.

HDL: HDL significa lipoproteína de alta densidad, una forma de colesterol "bueno".

Las lipoproteínas son proteínas en la sangre que movilizan el colesterol, los

triglicéridos y otros lípidos a varios tejidos.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO II

98

Hematología: Med. Estudio de la sangre y de los órganos que la producen, en

particular el que se refiere a los trastornos patológicos de la sangre.

LDL: Es un examen que mide la cantidad de lipoproteína de baja densidad (LDL)

que la persona tiene en la sangre. La LDL es un tipo de colesterol y cuando se

presenta en cantidades excesivas en la sangre puede obstruir las arterias.

Microbiología: Ciencia que estudia los organismos de tamaño microscópico,

entre los que se incluyen las bacterias, los protozoos y los virus, así como ciertos

hongos (levaduras) y algas unicelulares de pequeño tamaño.

Microorganismo: Ser vivo que sólo se puede observar utilizando microscopios

ópticos o electrónicos.

Microprocesador: Circuito electrónico que actúa como unidad central de proceso

de un ordenador, proporcionando el control de las operaciones de cálculo. Metabolito: (Del fr. métabolite, der. de métabolisme, metabolismo). m. Biol.

Producto del metabolismo.

Operador: persona encargada de correr el programa, introducir datos y extraer

resultados.

Parasitología: Ciencia biológica que estudia los seres vivos parásitos.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO II

99

Semiconductor: Se dice de las sustancias aislantes, como el germanio y el silicio,

que se transforman en conductores por la adición de determinadas impurezas. Se

usan en la fabricación de transistores, chips y derivados

Suero: m. Parte de la sangre o de la linfa que permanece líquida después de

haberse producido la coagulación.

Transformador: Aparato eléctrico para convertir la corriente alterna de alta

tensión y débil intensidad en otra de baja tensión y gran intensidad, o viceversa.

Transaminasas: Conjunto de enzimas que catalizan la transferencia de un grupo

amino desde un alfaaminoácido a un alfasetoácido.

Urea: Diamida del ácido carbónico presente en la orina y otros líquidos orgánicos

como resultado de la desintegración de sustancias proteicas.

Usuario: Persona o sección de una organización que explota el programa,

conociendo su función, las entradas requeridas, el proceso a ejecutar y la salida

que produce.

Virología: f. Estudio de los virus.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO II

100

2.4. OPERACIONALIZACIÓN DE LA VARIABLE:

VARIABLE: Fotómetro digital.

DEFINICIÓN: Ver sección 2.2.17 (Tipos de instrumentos ópticos).

DEFINICIÓN DE LA VARIABLE: Es un equipo capaz de realizar estudios

de absorción en muestras de sangre.

CUADRO DE VARIABLES:

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO II

101

Rediseñar un fotómetro digital, basado en el LAB-COMPUTER de la empresa SERVEQUIP C.A.

Implementar el equipo diseñado, basado éste en el LAB-COMPUTER de la empresa SERVEQUIP C.A. Objetivo

específico Variable

Sub variables o dimensiones

Indicadores Técnica de recolección

de datos Fases

Revisar el diseño del fotómetro LAB-

COMPUTER, de la empresa SERVEQUIP

C.A.

Diseño del fotómetro LAB-COMPUTER, de la empresa SERVEQUIP

C.A.

Componentes externos e internos, sus

especificaciones, esquemas circuitales, proceso de operación

interna y/o diagrama de flujo del dispositivo tanto

del hardware como software.

Observación directa, análisis documental, entrevistas no

estructuradas.

Fase 1

Fase 2

Determinar los requerimientos técnicos

para el rediseño del fotómetro digital, basado en el LAB-COMPUTER,

de la empresa SERVEQUIP C.A.

Requerimientos técnicos para el rediseño del

fotómetro digital, basado en el LAB-COMPUTER,

de la empresa SERVEQUIP C.A.

Nueva función: cálculo de absorbancia y/o

concentración mediante método cinético,

mejoramiento de interfaz gráfica y selección de

lenguaje de programación para

nuevo software.

Observación directa, análisis documental, entrevistas no

estructuradas.

Fase 3

Fase 4

Fase 5

Realizar el rediseño del fotómetro digital, basado en el LAB-COMPUTER,

de la empresa SERVEQUIP C.A.

Rediseño del fotómetro digital, basado en el

LAB-COMPUTER, de la empresa SERVEQUIP

C.A.

Nuevos componentes externos e internos, sus especificaciones, nuevo

esquema circuital y nuevo proceso de

operación interna y/o diagrama de flujo del

dispositivo, nuevo conexionado y diagrama

de flujo del software.

Observación directa, análisis documental.

Fase 6

Fase 7

Efectuar la implementación del

fotómetro digital, basado en el LAB-COMPUTER,

de la empresa SERVEQUIP C.A.

Fotó

met

ro d

igita

l bas

ado

en e

l LA

B-C

OM

PU

TER

.

Implementación del fotómetro digital, basado en el LAB-COMPUTER,

de la empresa SERVEQUIP C.A.

Pruebas de funcionamiento y/o

capacidad tanto para el software como al

hardware por separado y finalmente el dispositivo acoplado, como también la capacidad funcional,

Observación directa, análisis documental. Fase 8

Fase 9

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO II

102

la robustez, la extensibilidad, la reusabilidad, la

compatibilidad, eficacia, la portabilidad, la verificabilidad, la

integridad y facilidad de utilización.

Realizar un manual del usuario para el fotómetro

digital, basado en el LAB-COMPUTER de la empresa SERVEQUIP

C.A.

Manual del usuario para el fotómetro digital, basado en el LAB-COMPUTER de la

empresa SERVEQUIP C.A.

Especificaciones técnicas del equipo, modo de operación,

procedimiento tanto de instalación como de

operación, recomendaciones al

usuario, al igual que las descripciones de los

componentes externos, niveles de alimentación del equipo y pasos para realizar cada prueba o

función.

Análisis documental Fase10

Tabla # 2.6, Cuadro de variables. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO III

MARCO METODOLÓGICO

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO III

105

CAPÍTULO III:

MARCO METODOLÓGICO

En este capítulo se describirá todo lo referente al desarrollo de esta investigación:

su tipo, su diseño, población y muestra, las técnicas empleadas para recolección

de datos y las fases necesarias para llevarla a cabo.

3.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN:

Según Sierra Bravo, los tipos de investigación social son distintos según se atienda

a los siguientes aspectos, los cuales se definen según su finalidad, su alcance

temporal, su profundidad, su amplitud, sus fuentes, su carácter, su naturaleza, su

objeto, el ambiente en que tienen lugar. A continuación se citarán cada una de las

definiciones expuestas por dicho autor y se expondrá su relación con ésta

investigación.

Por otra parte la investigación social según Sierra Bravo, “busca mejorar la

sociedad y resolver sus problemas”. Así bien, esta investigación tiene una finalidad

aplicada, porque busca mejorar el equipo anterior, mediante la construcción he

implementación de un prototipo de fotómetro digital.

Como lo define Sierra Bravo un alcance temporal, “se hace, por así decirlo, un

corte perpendicular de una situación en un momento dado y se estudia su

estructura”. Según su alcance temporal es seccional, puesto que se realiza en un

momento específico o tiempo único.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO III

106

Las investigaciones sociales explicativas son las que no solamente pretenden

medir variables, sino estudiar las relaciones de influencia entre ellas, para conocer

la estructura y los factores que intervienen en los fenómenos sociales y su

dinámica. De esta manera esta investigación es de profundidad explicativa, ya que

no solamente se limita a medir variables, sino a estudiar las relaciones de influencia

entre ellas, estructura y los factores que intervienen en su dinámica. Ejemplo de

ello la relación entre las variables tensión medida, absorbancia calculada y

concentración obtenida.

Como lo define Sierra Bravo las investigaciones con amplitud microsociológica,

“son las que hacen referencia al estudio de variables y sus relaciones en grupos

pequeños y medianos. De tal forma esta investigación es de amplitud

microsociológica, ya que se hace referencia solo a las variables contempladas

únicamente en el fotómetro LAB-COMPUTER de la empresa SERVEQUIP C.A.

La recopilación de datos de una fuente primaria según Sierra Bravo se define

“como aquello donde los datos o hechos sobre los que versan, son de primera

mano, es decir, recogidos para la investigación, y por aquellos que la efectúan”. Así

bien esta investigación fue de fuente primaria, ya que los datos recogidos durante

el desarrollo de la investigación, fueron de primera mano, es decir, recogidos para

la misma y por los investigadores.

Una investigación de carácter cualitativo según Sierra Bravo, “es el que se orienta a

descubrir el sentido y significado de las acciones sociales”. Cumpliendo con lo

dicho según Sierra Bravo, esta investigación es de carácter cualitativo, ya que se

orientó a descubrir el significado de las variables más no a cuantificar.

Las investigaciones de naturaleza experimentales según Sierra Bravo, “son

aquellas que se apoyan en la observación de fenómenos provocados o

manipulados en los laboratorios o ambientes artificiales”. Por tal motivo esta

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO III

107

investigación es de naturaleza experimental, ya que se apoyó en la observación de

fenómenos provocados o manipulados en laboratorios.

Por otra parte Sierra Bravo define que una investigación de marco de laboratorio

“es aquella que se realiza en un ambiente artificial, es decir en laboratorios”. De

esta manera, esta investigación es de marco de laboratorio, puesto que la

observación de fenómenos provocados o manipulados fue realizada en un

ambiente cerrado, como lo fueron los casos de los laboratorios de Electrónica de la

Universidad Rafael Urdaneta (URU) y el laboratorio de Análisis Instrumental de la

Facultad de Medicina de la Universidad del Zulia (LUZ).

3.2. POBLACIÓN Y MUESTRA: Luego de definir la unidad de análisis, se requiere delimitar la población de estudio

sobre la cual se pretende generalizar los resultados; la población, que según

Chávez (1994) es el universo de la investigación, está constituida por

características o estratos que le permiten distinguir los sujetos, unos de otros.

Por otra parte Sierra Bravo (1995) señala que, para el caso de poblaciones

pequeñas y por razones de costos, tiempo y/o complejidad, las unidades objeto de

observación o estudio van a ser todas las que forman el universo, o únicamente se

va a extender la indagación a una parte representativa o muestra de aquellas.

En este estudio la población y la muestra, está constituida por el fotómetro actual,

basado en el LAB-COMPUTER de la empresa SERVEQUIP C.A., equipo empleado

tanto para determinar la concentración de algún elemento presente en una

muestra, como también para determinar la cantidad de luz absorbida por una

sustancia mediante el método de lectura de punto final. Este equipo representa una

gran ayuda para los laboratorios de bioanálisis al momento de determinar la

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO III

108

concentración ya sea de glicemia, colesterol, o algún otro elemento presente en la

sangre.

3.3. TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE DATOS:

Para el desarrollo de esta investigación se recurrieron a varias técnicas para

recolectar la información necesaria para su culminación, entre estas técnicas

figuran las entrevistas estructuradas, el análisis documental y la observación

directa, todas estas aplicadas en las diversas fases del desarrollo de esta

investigación.

Las técnicas de recolección de datos que se aplicaron en la presente investigación

y que no son más que los medios a través de los cuales se recopiló la información

necesaria para el desarrollo de esta investigación son las siguientes:

ENTREVISTAS:

Las entrevistas son unas técnicas de recolección de información que permiten

profundizar en un fenómeno determinado, sea éste un tema relevante para el

investigador, una opinión o un problema detectado por él. Generalmente las

entrevistas comparten una estructura básica en la que el investigador tiene las

preguntas y el sujeto (o informante) da las respuestas.

Las preguntas del investigador están estructuradas según la pauta que han sido

previamente definidas en función de los intereses de la investigación. De esta

manera, pueden encontrarse diferentes tipos de entrevistas, según sea el grado de

especificidad de las preguntas que están contenidas en las pautas; las cuales se

clasifican en: estructuradas, semi-estructuradas, abiertas, no estructuradas, mixtas,

etc.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO III

109

De las diversas entrevistas nombradas anteriormente la que más se adaptó a los

requerimientos de ésta investigación fue la del tipo estructurada (ver anexo # 4), ya

que estas permiten planificar el rumbo de la conversación mediante una serie de

preguntas predeterminadas.

Sin embargo durante el desarrollo de la fase inicial, se recurrió esencialmente a las

entrevistas no estructuradas las cuales son definidas por Sabino (1992), de la

siguiente manera”…una entrevista no estructurada o no formalizada es aquella en

que existe un margen mas o menos grande de libertad para formular las preguntas

y las respuestas”.

Las nombradas entrevistas se realizaron en la empresa SERVEQUIP C.A., a los

proveedores y técnicos de mantenimiento del fotómetro LAB-COMPUTER con la

finalidad de conocer sus aspectos constructivos, sus capacidades limitantes, para

así comprender la razón de su rediseño.

ANÁLISIS DOCUMENTAL:

Una vez realizadas las entrevistas y conociendo un poco sobre el funcionamiento y

los aspectos constructivos de este fotómetro se recurrió a la técnica del análisis

documental definida por Sabino (1992), como “…una técnica de investigación que

se basa en el estudio cuantitativo de contenido manifiesto de la comunicación.”.

Sabino, además de definir esta técnica, comenta su utilidad acotando que ésta es

“…útil, especialmente para establecer comparaciones y estudiar en profundidad

diversos materiales: registros de revistas en estudios de psicología clínicas y

evolutivas, editoriales de periódicos o revistas, programas o declaraciones políticas,

entrevistas focalizadas o abiertas, etc.”

Esta técnica es empleada para el estudio profundo de bibliografía referente al tema

en estudio, esto con el objetivo de recolectar y comprender las bases teóricas de

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO III

110

las leyes y fundamentos en las cuales se rigen el análisis fotoeléctrico, el cual es el

principio de funcionamiento del fotómetro LAB-COMPUTER, además de las teorías

o directrices necesarias de realizar en el rediseño del mismo.

OBSERVACIÓN DIRECTA:

La observación directa como procedimiento de investigación se define como “el

proceso mediante el cual se perciben deliberadamente ciertos rasgos existentes en

la realidad por medio de un esquema conceptual previo y con base a ciertos

propósitos definidos generalmente por una conjetura que se quiere investigar”.

Según Méndez (2001).

Así mismo se dice que “la observación directa es aquella en la cual el investigador

puede observar y recoger datos mediante su propia observación”, concretamente

mediante inspecciones que se realicen en el sitio. Según Tamayo y Tamayo,

(2000).

En concordancia con lo expuesto por los autores, ésta técnica fue utilizada en el

rediseño e implementación de un fotómetro digital, basado en el LAB-COMPUTER

de la empresa SERVEQUIP C.A. en Maracaibo, durante la medición de

parámetros, tanto eléctricos (valores de voltaje, corriente, impedancia) como

químicos o de absorción (absorbancia) los cuales fueron obtenidos sin

intermediación alguna.

3.4 FASES DE LA INVESTIGACIÓN:

FASE 1 REVISIÓN DEL FOTÓMETRO ACTUAL:

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO III

111

En esta fase se realizó un estudio intensivo a cada componente del fotómetro LAB-

COMPUTER permitiendo de ésta manera conocer en totalidad sus partes y la

contribución que éstas aportan al funcionamiento del equipo.

FASE 2 ANÁLISIS DEL FUNCIONAMIENTO:

Para ésta fase se realizaron mediciones con el fotómetro LAB-COMPUTER de

valores de absorbancia y concentración en distintas sustancias, con la finalidad de

conocer el procedimiento de operación de éste dispositivo, y así poder desglosar

las operaciones que se realizan en las distintas etapas que transcurren en el

equipo desde la inserción de la muestra hasta la obtención del resultado, lo que

exigió revisar bibliografía referente a cada una de las áreas temáticas

correspondientes a las operaciones mencionadas.

FASE 3 DETERMINACIÓN DE LAS FUNCIONES QUE TENDRÁ EL NUEVO EQUIPO:

Para ésta fase fue necesario realizar una entrevista a los proveedores del fotómetro

LAB-COMPUTER para conocer con exactitud su alcance y limitaciones, con la

finalidad de comprender el por qué se requiere su rediseño. Dicha entrevista fue

decisiva para la determinación de las funciones o capacidades adicionales que

debían ser agregadas al nuevo equipo. Estas nuevas funciones fueron orientadas

al mejoramiento del fotómetro LAB-COMPUTER haciendo énfasis en solventar sus

carencias más agudas ya nombradas en capítulos anteriores, por ejemplo:

incapacidad para realizar las pruebas del tipo cinética, no poseer una interfaz más

amigable entre otras.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO III

112

FASE 4 EVALUAR ALTERNATIVAS DE INTERFACES GRÁFICAS AMIGABLES:

Para evaluar las alternativas de interfaces gráficas, con las que se podría solventar

la carencia de un medio amigable para comunicarse con el usuario que presenta

el actual fotómetro LAB-COMPUTER, se tomaron en cuenta varios aspectos tales

como: capacidad de caracteres, disponibilidad en el mercado y factibilidad de

mantenimiento, para brindar una solución a la carencia de interfaz gráfica amigable

de una manera sencilla.

FASE 5 DETERMINAR EL LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN A UTILIZAR:

En esta fase se realizó un estudio previo en el área de la programación en sus

distintos niveles, para una vez conocido el nivel de programación que se adaptase

más a los requerimientos técnicos del nuevo fotómetro digital basado en el LAB-

COMPUTER de la empresa SERVEQUIP C.A. poder decidir sobre el paradigma o

enfoque del lenguaje a utilizar, todo esto con la finalidad de reducir el universo de

los lenguajes de programación existentes en la actualidad y así poder estudiar, una

pequeña muestra de los lenguajes factibles, para ésta manera dotar al nuevo

fotómetro de un lenguaje de programación adaptado a sus requerimientos.

FASE 6 DISEÑAR EL HARDWARE DEL PROTOTIPO FOTÓMETRO DIGITAL:

Para lograr concretar ésta fase se requirió trabajar directamente con el equipo LAB-

COMPUTER, en primera instancia para conocer las dimensiones de los

componentes mecánicos que lo conforman, y en base a las funciones requeridas

por el nuevo dispositivo, incluir los componentes tantos electrónicos como

mecánicos necesarios para satisfacer o solventar dicho requerimiento.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO III

113

Todas las piezas mecánicas diseñadas o rediseñadas se obtuvieron a través del

método ensayo y error a diferencia de los nuevos circuitos, bien sean

rediseñados o diseñados, los cuales fueron previamente simulados mediante el uso

de un software especializado, para posteriormente ser implementados.

Tanto las nuevas partes mecánicas y los nuevos circuitos electrónicos fueron

implantados en una tabla prototipo previamente a ser colocados en la nueva

cobertura o carcasa, esto con la finalidad de poder realizar modificaciones en el

prototipo durante la fase de rediseño.

FASE 7 DISEÑAR EL SOFTWARE PARA EL CÁLCULO, MANEJO DE LA INTERFAZ GRÁFICA Y CALIBRACIÓN AUTOMÁTICA DEL EQUIPO:

Para ésta fase se empleó la metodología descrita por Luis Joyanes (2003), donde

define el ciclo de vida del software en 5 etapas las cuales fueron desarrolladas de

manera consecutiva o en cascada para poder desarrollar a éste, una manera

apropiada y eficiente.

El software fue diseñado en base a los requerimientos técnicos para con el nuevo

equipo y apegándose a la necesidad de poseer un fácil manejo y una interfaz

amigable.

FASE 8 EVALUAR EL HARDWARE DISEÑADO:

Esta fase fue realizada en las instalaciones de la empresa SERVEQUIP C.A, con la

ayuda de personal técnico capacitado en el área y familiarizado con los aspectos

constructivos del equipo anterior, mediante numerosas inspecciones, en la cuales

fueron evaluados por separados: materiales para la construcción, componentes

electrónicos, funcionamiento de los circuitos, durabilidad del hardware y factibilidad

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO III

113

para el reemplazo de piezas y/o componentes, todo esto con la finalidad de

asegurarse de que ninguna de las partes del equipo rediseñado presentara

defectos, los cuales pudieran de alguna u otra manera influir en los resultados

generados por el equipo.

FASE 9 EVALUAR EL SOFTWARE DISEÑADO:

Esta fase fue realizada apegándose a la metodología propuesta por los autores

Ángel Morales y Francisco Segovia (2003), para determinar la calidad de un

software, la cual incluye una evaluación en los siguientes aspectos:

Conformidad funcional

Robustez

Extensibilidad

Reusabilidad

Compatibilidad

Eficacia

Portabilidad

Verificabilidad

Integridad

Facilidad de utilización

Cada uno de los aspectos nombrados fueron evaluados en conjunto con

representantes de la empresa SERVEQUIP C.A para detectar y solventar cualquier

error, o mal funcionamiento del software diseñado para el nuevo fotómetro digital.

FASE10 REALIZAR EL MANUAL DE OPERACIÓN DEL NUEVO EQUIPO:

En esta última fase se realizó una lectura previa al manual del equipo LAB-

COMPUTER de donde se extrajo: el enfoque técnico y metodológico empleado

para instruir a nuevos usuarios en los procesos de instalación, operación y

mantenimiento del equipo, con la finalidad de realizar el manual del nuevo equipo

en función de lo extraído.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

DERECHOS RESERVADOS

116

CAPÍTULO IV

ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS En este capítulo se desglosan, puntualizan y explican cada una de las etapas

necesarias para el desarrollo de esta investigación, esto con el fin de cumplir con

los objetivos planteados, los cuales abarcan el rediseño y la implementación del

fotómetro digital LAB-COMPUTER de la empresa SERVEQUIP C.A, ubicada en

Maracaibo.

Para emprender el rediseño de cualquier dispositivo es necesario conocer todos

los aspectos referentes al mismo en detalle, es decir conocer su finalidad, su

función o funciones, capacidades y limitaciones, además de todos los

componentes que lo conforman y su modo de operación. Razón por la cual para el

término de éste trabajo de investigación fue necesario estudiar todos los aspectos

nombrados referentes al dispositivo LAB-COMPUTER de la empresa

SERVEQUIP, de lo cual se obtuvo lo siguiente.

4.1 FINALIDAD DEL FOTÓMETRO LAB-COMPUTER:

El LAB-COMPUTER, fotómetro diseñado para determinar la cantidad de luz

absorbida por un componente específico dentro de una sustancia específica,

además de determinar la concentración de dicho componente en la mencionada

sustancia. Por consiguiente éste dispositivo es empleado en laboratorios clínicos

por profesionales en el área del bioanálisis para determinar la concentración de

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

117

elementos presentes en una muestra de sangre, por ejemplo: Glucosa, Colesterol,

Urea, etc.

4.2 FUNCIONES DEL FOTÓMETRO LAB-COMPUTER:

El LAB-COMPUTER posee tres funciones: cálculo de la Absorbancia, cálculo de la

Concentración y función Reloj, las cuales emplea para determinar la cantidad de

luz absorbida por un componente en una sustancia, determinar la concentración

de un elemento presente en una muestra y realizar un conteo regresivo con

disparo de alarma, respectivamente.

4.3 CAPACIDADES Y LIMITACIONES DEL LAB-COMPUTER: Como se expresó en el primer capítulo, éste dispositivo está capacitado para

realizar únicamente pruebas del tipo punto final, puesto que su rango de lectura de

longitudes de onda abarcan desde 490nm hasta 620nm; éstas pruebas permiten

realizar los siguientes análisis:

Glicemia

Urea

Triglicéridos

Acido úrico

Hemoglobina

Creatinina

Colesterol

HDL

LDL

El LAB-COMPUTER tiene la capacidad de mostrar los resultados de las pruebas

mencionadas con una precisión limitada y una capacidad de comunicación con el

usuario rudimental; este aparato posee un juego de displays siete segmentos en

número tal que incapacita al fotómetro para mostrar cantidades con más de dos

cifras decimales, además de que, por el formato siete segmentos, la capacidad de

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

118

generar caracteres alfanuméricos es muy pobre, dificultando el generar mensajes

entendibles con los cuales se guíe el proceso de realización de las pruebas.

.

Los valores que conforman su rango de lectura y las limitaciones de hardware, no

posibilitan al fotómetro LAB-COMPUTER de poder realizar la prueba del tipo

cinética, para la cual se requieren lecturas de longitud de onda entre los 220nm

hasta los 380nm, además de la necesidad de mantener la muestra en estudio a

una temperatura de 37°C. A su vez por limitaciones de software, éste fotómetro es

incapaz de reconocer cambios en el estado físico de la fuente de luz empleada

para la realización de pruebas, implicando la necesidad de calibrar diariamente al

dispositivo.

4.4 COMPONENTES QUE CONFORMAN EL FOTÓMETRO LAB-COMPUTER:

Para conocer en detalle los componentes que conforman éste fotómetro digital, se

realizó una revisión general al mismo, lo cual permitió entender sus partes y la

contribución de cada una de ellas al funcionamiento del dispositivo. Luego de ésta

revisión al fotómetro LAB-COMPUTER, se pueden dividir sus componentes en dos

tipos: externos e internos, lo cuales serán desglosados, puntualizados y

explicados a continuación.

4.4.1 COMPONENTES EXTERNOS:

Estos componentes son aquellos que se observan a simple vista a lo largo de la

carcasa del equipo, los cuales más adelante son enumerados y explicados en

detalle con la finalidad de dar a conocer su contribución al funcionamiento del

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

119

fotómetro LAB-COMPUTER de la empresa SERVEQUIP, C.A, ubicada en

Maracaibo. Componentes que pueden ser detallados en las figuras # 4.1 y # 4.2.

Figura # 4.1, Componentes externos del LAB- COMPUTER (detalle: parte frontal

superior de la carcasa). Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

Figura # 4.2, Componentes externos del LAB-COMPUTER (detalle: parte posterior de

la carcasa). Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

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CAPÍTULO IV

120

ARREGLO DE DISPLAYS 7 SEGMENTOS:

Este arreglo consta de tres displays ánodo común dispuestos en serie, arreglo el

cual sirve de interfaz gráfica para el equipo LAB-COMPUTER, mediante el cual se

expresan, entre otros, los resultados de absorbancia y concentración, además de

la información introducida por el usuario a través del teclado; cantidades que

varían desde un número conformado por una parte entera y/o dos dígitos

decimales, hasta generar abreviaciones de palabras mediante las cuales el

dispositivo solita acciones específicas por parte del usuario, por ejemplo:

“BLK”(realizar blanqueo).

Este arreglo de displays puede ser detallado en la figura # 4.3.

Figura # 4.3, Serie de 3 displays pertenecientes al arreglo de 7 segmentos.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

TECLADO MATRICIAL 4X3 (tipo teléfono):

Este teclado es del tipo matriz de puntos (4X3), es decir 4 columnas de tres

pulsadores por filas. Las teclas, pueden ser de función única data (data-comando).

En el teclado, cada tecla corresponde a una función única, con excepción de dos

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

121

pulsadores, los cuales cuentan con una función adicional. Cada función ya sea el

caso de función única o mixta, están debidamente especificadas mediante

señalización. Las funciones nombradas pueden ser divididas de la siguiente

manera: función del tipo única y función del tipo mixta. Las teclas 0, 2 y del 4 al 9,

incluyendo “ENTER” y “COMA”, tienen función única, siendo las teclas numéricas,

representativas de los números que expresan. Las teclas 1 y 3, tienen función

mixta. Por otra parte las funciones del tipo doble tiene la función de asumir la data

suministrada en condición de factor o estándar; éstas dobles funciones están

asociadas a los pulsadores uno y tres (1-3) respectivamente. Dichas funciones

dobles son señaladas en las teclas antes mencionados, mediante una abreviación.

Éstas abreviaciones son: “FAC” para la opción de aceptar data en condición de

factor, y la abreviación “STD” para describir las aceptación de data en condición

de estándar.

Las teclas nombradas con sus respectivas funciones, sean única o mixta, pueden

ser detallados en la figura # 4.4.

Figura # 4.4, Detalle del teclado matricial y sus funciones.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

122

ARREGLO DE PULSADORES N/A:

Este arreglo consta de cuatro pulsadores normalmente abiertos (N/A) ordenados

de manera horizontal, cada uno con una función asociada a cada uno de los

siguientes comandos: realizar lectura en condición de concentración, realizar

lectura en condición de absorbancia, activar reloj de conteo descendente y activar

función de blanqueo. Comandos que están identificados mediante el uso de las

siguientes abreviaciones: “CON”, “ABS”, “REL”, “BLK”, los cuales están asociadas

con las funciones: concentración, absorbancia, reloj descendente y blanqueo

respectivamente.

Una vista detallada de este arreglo de pulsadores se observa en la figura # 4.5.

Figura # 4.5, Detalles de arreglo de pulsadores N/A.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

RANURA PARA TUBO DE ENSAYO:

Tiene como finalidad dirigir el tubo de ensayo contenedor de la muestra hacia el

mecanismo de sujeción del bloque de lectura, el cual se encuentra en el interior de

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

123

la carcasa del equipo. Esta ranura puede observarse con mayor detalle en la

figura # 4.6.

Figura # 4.6, Vista en detalle de la ranura para filtro y ranura para tubo de ensayo.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

RANURA PARA FILTRO DE LUZ O INTERFERENCIA:

Ésta se encuentra justo al lado de la ranura para tubo de ensayo y cumple una

función análoga a éste: dirigir el filtro de interferencia hacia la pared diseñada para

contenerlo dentro del bloque de lectura, el cual se encuentra en el interior de la

carcasa del equipo. Ésta ranura puede observarse en la figura # 4.6.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

124

BOTÓN DE ENCENDIDO:

Se encuentra en la parte posterior de la carcasa del dispositivo LAB-COMPUTER

y su función es interrumpir o permitir el paso de corriente alterna al fotómetro

ocasionando que este varíe a un estado de encendido o a un estado de apagado.

El botón de encendido del LAB-COMPUTER se puede detallar en la parte superior

de la figura # 4.7.

Figura #4.7, Detalle de botón de encendido y cable de alimentación AC.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

CABLE DE ALIMENTACIÓN AC:

Cumple la función de transportar corriente alterna al interior de la carcasa del

dispositivo, esto a un nivel de tensión de 120 voltios de una manera segura, ya

que está recubierto por un aislamiento el cual sirve para evitar situaciones de

cortocircuito tanto en el exterior de la carcasa como en su interior, salvaguardando

de esta manera tanto la integridad del equipo como la de sus usuarios.

Este cable de alimentación puede ser visto en detalle en la figura # 4.7.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

125

4.4.2 COMPONENTES INTERNOS:

Estos componentes son aquellos que no pueden ser vistos en el exterior del

equipo puesto que se encuentran en el interior del mismo y de igual manera que

los componentes externos, contribuyen con un aporte individual y específico al

funcionamiento del fotómetro. Estos elementos o componentes van a ser de igual

manera enunciados y explicados con detalles con la finalidad de conocer su

contribución al funcionamiento del fotómetro. Estos componentes son:

1 Procesador z80

1 Memoria EPROM

DM2732D

1 Manejador de periférico

programable 8255

2 Memorias RAM 5114

1 Driver para displays

75492

1 Contador CMOS T4040

Circuito integrado (CI)

Inversor 7404

1 SCHMITT TRIGGER

(disparador) 7414

1 Amplificador operacional

358N

6 Transistores 2N3904

1 Condensador 10pF

1 Condensador 1000µf

1 Condensador 1µF

1 Condensador 47nF

1 Cristal de cuarzo de

2MHZ

1 Regulador de voltaje a 5V

1 Transformador de 110V-

9V 1.5A

1 Buzzer

1 Fotorresistencia

1Foco o bombilla de 5V

Filtros de (interferencia,

infrarrojo y colimador

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

126

Figura # 4.8, Vista superior de la tarjeta integrada del equipo LAB-COMPUTER. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

Figura # 4.9, Vista posterior de la tarjeta integrada del equipo LAB-COMPUTER. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

Algunos de estos elementos nombrados pueden ser vistos en su posición original

en la tarjeta del LAB-COMPUTER en su vista frontal (figura # 4.8) y su vista

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

127

posterior (figura # 4.9) además de un esquema funcional en base a bloques, de la

electrónica en dicha tarjeta dispuesta en el anexo 5.

PROCESADOR Z80:

El Z80 es un microprocesador de 8 bits ampliamente usado en computadores

personales en el pasado sistemas de control. Este dispositivo cumple la función de

procesador central en el actual equipo, ya que controla todas y cada una de las

funciones e instrucciones necesarias para realizar el proceso de lectura. Al

microprocesador Z80 se encuentran conectados, una serie de dispositivos que

serán descritos a continuación, los cuales complementan la función del

microprocesador, realizando funciones tales como: almacenamiento de

información, sincronización de la frecuencia de operación, etc. Dicho

microprocesador Z80 puede ser visto en detalle en la figura # 4.10.

Figura # 4.10, Vista en detalle del microprocesador Z80.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

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CAPÍTULO IV

128

MEMORIA EPROM DM2716D:

En ella se encuentra almacenado de manera permanente el conjunto de

instrucciones que conforman el programa de operación del equipo. Estas

instrucciones son grabadas previamente de manera eléctrica por el usuario. Por

tratarse de un tipo de memoria, cuya información puede ser borrada mediante la

exposición de la circuitería interna del CI a luz UV, el integrado es protegido en el

actual equipo, por una banda adhesiva, la cual impide que incida luz de manera

directa sobre éste, con el fin de proteger la información que contiene. Dicha

memoria puede ser vista en detalle en la figura # 4.11.

Figura # 4.11, Detalle de memoria EPROM DM2716D.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

MANEJADOR DE PERIFÉRICO PROGRAMABLE (PPI) 8255:

Este dispositivo toma información, ya sea de dispositivos externos como el teclado

matricial 4x3 (tipo teléfono) y el arreglo de pulsadores normalmente abiertos, así

como de dispositivos internos, como la fotorresistencia, redirigiendo dicha

información a terminales específicos del microprocesador Z80, para que éste la

procese. Este dispositivo puede ser visto en detalle en la figura # 4.12 el cual se

muestra a continuación:

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

129

Figura # 4.12, Vista de Manejador periférico programable 8255.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

PAR DE MEMORIAS RAM 5114:

El sistema digital LAB-COMPUTER, posee un par de memorias RAM, cuyas

funciones son las de ser leídas y escritas por el microprocesador Z80 tantas veces

se requiera. Por ser una memoria de almacenamiento temporal, el

microprocesador Z80 almacena en ellas toda la data necesaria para ejecutar el

proceso de lectura, data la cual desaparece al apagar el equipo. Estos módulos de

memoria RAM de 1024 celdas de 4 bits cada una, conforman un arreglo de 1024

palabras de 8 bits.

Este par de memorias pueden ser vistas en detalle en la figura # 4.13

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

130

Figura # 4.13, Par de memorias RAM 5114.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

DRIVER PARA DISPLAYS 75492:

Cumple la función de controlar y/o decodificar las señales que son enviadas por el

microprocesador Z80 al arreglo de displays de 7 segmentos, con la finalidad de

que dicho arreglo pueda generar los caracteres requeridos de manera correcta.

El dispositivo descrito puede ser visto en la figura # 4.14, la cual se muestra a

continuación:

Figura # 4.14, Driver para displays 75492.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

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CAPÍTULO IV

131

DIVISOR DE FRECUENCIA T4040:

Este dispositivo toma la frecuencia generada por el circuito resonador basado en

un cristal de cuarzo de 2 MHZ, y pasa a dividirla en magnitudes de frecuencias

específicas previamente calculadas por los proveedores del equipo LAB-

COMPUTER, para luego direccionar dichas frecuencias a diversos dispositivos.

Este dispositivo se puede ver en detalle en la figura # 4.15, la cual se muestra a

continuación:

Figura # 4.15, Divisor de frecuencia T4040.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

CIRCUITO INTEGRADO (CI) INVERSOR 7404:

Este circuito integrado tiene la función de invertir el estado digital (alto o bajo) de la

señal de tensión que proviene del un terminal de salida del disparador SCHMITT

TRIGGER, con la finalidad de producir una onda cuadrática, cuya frecuencia es

función del cristal de cuarzo de 2Mhz, la cual va a ser dirigida hacia el terminal

N°6 de microprocesador Z80, como reloj, el cual define la velocidad a la cual se

ejecutarán las instrucciones que gobiernan la operación del equipo.

El circuito integrado inversor 7404 puede ser visto en detalle en la figura # 4.16.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

132

Figura # 4.16, Inversor 7404.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

SCHMITT TRIGGER (DISPARADOR) 7414: Puesto que un Schmitt Trigger cambia su estado de salida cuando la tensión en su

entrada sobrepasa un determinado nivel; la salida no vuelve a cambiar cuando la

entrada baja ese voltaje, sino que el nivel de tensión para el cambio es otro

distinto, más bajo que el primero. A este efecto se le conoce como ciclo de

histéresis.

El Schmitt Trigger usa la histéresis para prevenir el ruido que podría solaparse a la

señal original y que causaría falsos cambios de estado si los niveles de referencia

y entrada son parecidos.

El circuito inversor y a su vez el disparador Schmitt Trigger puede ser vista en

detalle en la figura # 4.17.

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CAPÍTULO IV

133

Figura # 4.17, SCHMITT TRIGGER 7414.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

AMPLIFICADOR OPERACIONAL 358N:

Este dispositivo contiene en su interior dos amplificadores operacionales, de los

cuales solo emplea uno para aumentar la amplitud, o potencia, de la señal

eléctrica emitida por el circuito formado por el disparador SCHMITT TRIGGER, el

inversor 7404 y el cristal oscilador de 2Mhz para redirigirla hacia el pin N°6 del

microprocesador Z80, con la finalidad de que los estados altos (unos lógicos) de

dicha señal se encuentren por encima de la zona de ruido, para de ésta manera el

microprocesador reciba una señal más confiable. Este dispositivo puede ser visto

en detalle a continuación en la figura # 4.18.

Figura # 4.18, Detalle del amplificador operacional 358N.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

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CAPÍTULO IV

134

TRANSISTORES 2N3904:

Estos dispositivos se implementan como manejadores de corriente de los displays

y del buzzer, ello por la implementación de los mismos como interruptores

electrónicos en el LAB-COMPUTER.

MANEJO DE CORRIENTE DE ÁNODO EN LOS DISPLAYS:

Esta acción la realizan tres transistores 2N3904 (uno por cada display) los cuales

están conectados a manera de interruptor, controlados por un puerto del PPI 8255.

Se encuentran conectados con el colector a potencial positivo de 5 voltios, el

emisor al ánodo y la base a un bit específico de un puerto del PPI 8255. Este trío

de transistores puede ser visto en detalle en la figura # 4.19.

Figura # 4.19, Arreglo de transistores 2N3904.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

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CAPÍTULO IV

135

MANEJO DE CORRIENTE DEL SEGMENTO “PUNTO” DE LOS DISPLAYS UNO Y DOS:

Cada segmento “punto” de los displays uno y dos, es manejado por un transistor

NPN 2N3904. Estos transistores, de igual manera que para los segmentos, son

manejados por un bit de un puerto del PPI 8255. Se prevé el uso de dos

segmentos “punto” para generar cifras de uno o dos decimales respectivamente.

Se encuentran conectados con el colector al segmento, el emisor a potencial cero

y la base a un bit específico de un puerto del PPI 8255, pero esta vez obteniendo

la señal a interrumpir en el terminal del colector, conectando el emisor a tierra y el

terminal de la base a la origen de dicha señal, en este caso los pines 38 y 39 del

manejador periférico programable.

Este par de transistores puede ser visto en detalle en la figura # 4.20.

Figura # 4.20, Par de transistores 2N3904.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

CONDENSADORES:

A continuación se especifica de manera individual la función de cada uno de los

condensadores presentes en éste equipo.

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CAPÍTULO IV

136

CONDENSADOR DE 1000µF 25V:

Este elemento tiene la función específica, de reducir a su mínima expresión el

rizado de la señal DC que entrega el rectificador de onda completa, para convertir

dicha señal lo más cercano posible a una línea recta. Dicho condensador puede

ser visto en la figura # 4.21.

Figura # 4.21, Condensador de 1000µf.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

CONDENSADOR DE 1µF 50V:

Este condensador forma parte del circuito asociado al 7414 (disparador Schmitt

Trigger), y está conectado entre el potencial de tierra y el pin número 11. Dicho

condensador puede ser visto en la figura # 4.22.

Figura # 4.22, Condensador de 1µf.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

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CAPÍTULO IV

137

CONDENSADOR DE 47NF:

Este está conectado de manera retroalimentada entre los pines 1 y 8 del integrado

LM358 y unos de los pines del fotorresistor y contribuye también a la eliminación

de ruido en la señal generada por el (disparador Schmitt Trigger). Dicho

condensador puede ser visto en la figura # 4.23.

Figura # 4.23, Condensador de 47nf.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

CONDENSADOR DE 10PF:

Cumple una función análoga a los condensadores descritos anteriormente; ésta

conectado entre el pin 30 del Z80 y la resistencia una resistencia de 10KΩ. Dicho

condensador puede ser visto en la figura # 4.24.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

138

Figura # 4.24, Condensador de 10pf. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

CRISTAL DE CUARZO DE 2MHZ:

Este cristal oscilante asociado como anteriormente se mencionó, con los

dispositivos: disparador SCHMITT TRIGGER y el inversor 7404, genera la señal

de sincronización, o señal de reloj, necesaria para coordinar todas las actividades

del microprocesador Z80. La función específica de éste dispositivo es generar de

manera estable, la frecuencia que mantendrá la sincronización de operaciones del

microprocesador.

Figura # 4.25, Detalle del cristal de cuarzo de 2MHZ. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

REGULADOR DE VOLTAJE A 5V:

Tiene la función de regular o mantener el nivel de tensión de 5V en su terminal de

salida, necesario ello para el funcionamiento del sistema basado en el

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

139

microprocesador; el procesamiento de instrucciones en el Z80 ameritA la

alimentación fija y estable de corriente continua. Dicho regulador puede ser visto

en detalle en la figura # 4.26.

Figura #4.26, Vista en detalle del regulador de voltaje a 5V.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

TRANSFORMADOR DE 110V-9V 1.5A:

Este dispositivo eléctrico tiene la función de reducir el nivel de tensión de un valor

de 110V AC al valor de 9V AC. Dicho nivel de tensión reducido es entregado a un

rectificador de onda completa.

BUZZER:

La contribución de éste dispositivo al funcionamiento del equipo, está asociada a

la función de reloj descendente. Contribución que se limita a emitir un sonido una

vez finalizada la cuenta regresiva previamente programada por el usuario. Este

dispositivo puede ser visto en detalle a continuación en la figura # 4.27.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

140

Figura # 4.27, Vista en detalle del Buzzer.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

FOTORRESISTENCIA:

Está situada al final del bloque de lectura adherida a una de sus paredes; ésta es

excitada por los haces de luz resultantes después de atravesar todos los filtros

dispuestos a lo largo del conducto direccionador, y su función dentro del

dispositivo LAB-COMPUTER es variar su impedancia en función a la intensidad de

luz a la que están expuesta sus caras, esto con la finalidad de generar distintos

valores de frecuencia a partir de las variaciones de impedancia de la

fotorresistencia.

Para ésta aplicación se seleccionó una fotorresistencia de 5 Ω la cual puede ser

vista en detalle en la figura # 4.28.

Figura # 4.28, Vista de la fotorresistencia.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

FOCO O BOMBILLA DE 5V 0. 5W 100ma:

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

141

Es empleado como fuente de luz, en función de la cual se realiza el estudio a la

muestra. Este dispositivo se alimenta a través del regulador de tensión a 5V. Sus

características técnicas son, una bombilla de 5V, 0.5W, 100ma de luz

incandescente.

Este elemente puede visto en detalle en la figura # 4.29.

Figura # 4.29, Foco o bombilla de luz incandescente.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

FILTROS:

Éste equipo cuenta con los siguientes filtros nombrados a continuación, los cuales

se emplean para eliminar o seleccionar ciertas frecuencias del espectro

electromagnético.

FILTRO DE INTERFERENCIA:

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

142

Se encuentra en la cercanía del bloque de lectura y tiene la función de eliminar o

impedir el paso ciertas frecuencias del espectro óptico, así mismo el filtro de

interferencia depende de la longitud de onda que se utilice.

Este filtro de interferencia puede ser visto en detalle en la figura # 4.30.

Figura # 4.30, Filtro de interferencia. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

FILTRO PARA INFRARROJO:

La función principal de éste filtro es de solo permitir el paso de rayos de luz cuyas

frecuencias sean superiores a los 340nm. Ésta ubicado en la pared fija del bloque

de lectura y puede ser visto en detalle en la figura # 4.31.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

143

Figura # 4.31, Filtro colimador y filtro infrarrojo.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

FILTRO COLIMADOR:

Este filtro brinda el enfoque necesario a los rayos de luz, ya que permite

obtener a partir de un foco luminoso, un haz de rayos de luz paralelos. Esta

ubicado en el frente de una de las caras del bloque de lectura, y su función es

homogeneizar y direccionar las trayectorias de los rayos emitidos por la fuente

de luz, los cuales salen en distintos sentidos, para impedir que dichos rayos se

dispersen, y por lo contrario impacten una de las caras del fotorresistor de

manera uniforme; el filtro colimador es de un material vidrioso de color azul y

puede ver visto en detalle en la figura # 4.31.

Una vez realizada la revisión general al fotómetro LAB-COMPUTER, se obtuvo la

noción general de cómo opera, desde el punto de vista electrónico, el equipo; sin

embargo, para emprender el rediseño de cualquier dispositivo es necesario

conocer también su modo de operación, el cual fue determinado en base a la

información recolectada en las entrevistas mencionadas en capítulos anteriores,

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

144

como también del manual del equipo y de las experiencias al realizar distintas

pruebas con el fotómetro. De dicha información recolectada se obtuvo lo siguiente.

4.5 MODO DE OPERACIÓN DEL FOTÓMETRO LAB-COMPUTER:

Luego de haber estudiado el equipo en su totalidad y solicitando asesoría al

personal técnico que labora en la empresa SERVEQUIP C.A, el grupo de

investigación se instruyó sobre el procedimiento de manejo del equipo, el cual

aplica solo para realizar pruebas de punto final, sea en su modalidad de

concentración o absorbancia. El procedimiento se resume en operaciones

sencillas descritas a continuación.

En primera instancia se debe encender el equipo LAB-COMPUTER; luego de esto,

el siguiente paso es cerciorarse que el equipo esté preparado. De ser así se

deberá observar en el arreglo de displays la presencia de un cero (0). Luego de

realizar lo mencionado anteriormente, el usuario debe de decidir qué

procedimiento desea emplear para realizar una prueba específica, procedimiento

que varía entre concentración o absorbancia, los cuales serán desarrollados por

separado como lo muestra el flujograma en el anexo # 3.

Para realizar pruebas mediante el procedimiento del cálculo de la concentración,

se debe oprimir el botón “CON” ubicado en el arreglo de pulsadores lo que hará

posible leer la abreviación “Zro” en el arreglo de displays seguido de ésta la

abreviación “BLK”, abreviación mediante la cual el equipo pide que se realice la

operación de blanqueo, para así conocer o asumir el punto de máxima

transmitancia de luz, por lo que el usuario procede a realizar dicha operación. Para

ello se debe introducir un tubo de ensayo con reactivo a emplear en el bloque de

lectura y luego oprimir el botón “BLK” ubicado en el arreglo de pulsadores.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

145

Una vez realizado dicho blanqueo, se observará en el arreglo de displays de

manera oscilante, las abreviaciones “STD”, “or” y “FAC” a manera de mensaje,

significando éstas abreviaciones: “Standard”, “o” y “Factor” respectivamente,

mensaje mediante el cual el Fotómetro LAB-COMPUTER solicita al usuario,

información sobre en qué forma habrá éste de suministrarle la data, ya sea ésta

en forma de Estándar o Concentración. El usuario, deberá responder a éste

mensaje realizando una de dos acciones dependiendo del caso; Si el usuario

conociera el valor del factor a utilizar, responderá oprimiendo el pulsador de

función doble número uno (1), ubicado en el teclado matricial 4x3 (tipo teléfono)

con la finalidad de que el equipo asuma en calidad de factor la data que se le

suministrará próximamente mediante del uso del nombrado teclado matricial 4x3

(tipo teléfono). Una vez suministrada dicha data se deberá oprimir la tecla

“ENTER” ubicada también en el teclado para que el equipo asuma dicho valor.

De desconocer el usuario éste factor, éste deberá ser calculado mediante el uso

del estándar por lo que el usuario, deberá responder oprimiendo el pulsador de

función mixta número 3. Luego de haber sido realizada dicha operación, el LAB-

COMPUTER responderá mostrando en el arreglo de displays de manera oscilante

las abreviaciones “Ent” y “STD”, solicitando que se introduzca el estándar de la

prueba a realizar, por lo que el usuario deberá introducir mediante el uso del

teclado matricial 4x3 (tipo teléfono) el valor de concentración del estándar

conocido, valor el cual es suministrado por los fabricantes de reactivos para

realizar pruebas específicas. Una vez introducido dicho valor, se deberá oprimir la

tecla “ENTER” para que el equipo lo almacene.

Realizado esto, se deberá introducir en el bloque de lectura, un tubo de ensayo

que contenga una sustancia o filtro conocido, cuya absorbancia sea representativa

del valor estandarizado para el tipo de prueba a realizar. Una vez introducido en el

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

146

bloque de lectura el tubo de ensayo que contiene dicha sustancia o filtro conocido,

el equipo procederá a medir la cantidad de luz que éste absorbe, para luego dividir

la cantidad de luz absorbida entre el valor del estándar.

Posteriormente, el LAB-COMPUTER informa al usuario, por medio del arreglo de

displays, la cantidad representativa del calculado factor a emplear para la

realización de dicha prueba. Una vez desaparecida la cantidad representativa del

factor, podrá apreciarse en el arreglo de displays de nuevo la presencia de un cero

lo cual indica que el equipo está listo para realizar lecturas, las cuales puedan

realizarse con el factor calculado. Con ello, será cuestión de colocar la muestra a

estudiar en el bloque de lectura y se podrá observar en el arreglo de displays el

resultado de la prueba, siendo ésta una cantidad numérica representativa de la

concentración de algún componente específico presente en la muestra, finalizando

de esta manera el procedimiento de lectura en calidad de concentración, en el

anexo # 4 se muestra un flujograma de funcionamiento de la función

concentración.

Por otro lado, para realizar pruebas mediante el procedimiento del cálculo de la

absorbancia, se debe seguir la misma secuencia de inicio realizada para las

pruebas mediante el método del cálculo de la concentración hasta el momento de

seleccionar el procedimiento para realizar una prueba específica, momento en el

cual, para éste caso el usuario deberá oprimir el botón “ABS” ubicado en el arreglo

de pulsadores lo que desencadenará un intercambio de mensajes y/o solicitudes,

por acciones y/o suministro de data por parte del LAB-COMPUTER y el usuario

respectivamente, similar al realizado en el procedimiento del cálculo de la

concentración, con la diferencia que durante éste procedimiento el equipo no

permite al usuario escoger entre suministrarle el valor del factor a trabajar sino que

solicita directamente que se introduzca la sustancia para determinar la luz que

ésta absorbe.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

147

Este último procedimiento es empleado para conocer la cantidad de luz absorbida

por una sustancia; no obstante es posible de determinar a través de él, la

concentración de algún componente existente en la sustancia a estudiar pero

implica el realizar de manera manual el cálculo del factor a emplearse para una

prueba específica, calculando previamente la cantidad de luz absorbida por la

sustancia estándar de dicha prueba, realizando el producto mencionado

anteriormente para luego, una vez conocido el factor, realizar el producto del

mismo por la absorbancia de la muestra a estudiar. Al igual que en el anexo # 5 se

muestra un flujograma de los pasos que se debe seguir para la obtención de

resultados mediante el procedimiento del cálculo de la absorbancia.

Todos los resultados emitidos por el equipo LAB-COMPUTER son obtenidos en

base a la absorción de luz; esta absorción, incide sobre el comportamiento de un

circuito astable, constituido por una fotorresistencia, capacitancia y un arreglo

lógico de negadores TTL Schmitt Trigger. La frecuencia de la señal lógica

regulada por el astable, será una función de la resistencia ofrecida por el

fotorresistor. Con ello, la luz es traducida en frecuencia para luego ser almacenada

en registros del microprocesador el cual gobierna el comportamiento del equipo.

Para calcular la cantidad de luz absorbida por una muestra, el fotómetro LAB-

COMPUTER determina el negativo del logaritmo de base diez del cociente entre el

equivalente en frecuencia de la luz que logra atravesar la muestra en estudio,

valor que considera como potencia de salida (Po) y el equivalente en frecuencia

de la luz absorbida por el reactivo (para cada prueba en especifico) contenido en

el tubo de ensayo para realización del blanqueo, valor el cual asume como

potencia de entrada (Pi), el cual ya fue almacenado previamente; esto es:

Ecuación: 4.1

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CAPÍTULO IV

148

donde:

A = Absorbancia.

Pi = Potencia de entrada.

Po = Potencia de salida.

Una vez comprendido el dispositivo LAB-COMPUTER en todo sus aspectos

(componentes y modo de operación) y conociendo sus limitaciones, fue posible

emprender el rediseño del equipo con la finalidad de atender y/o solucionar las

carencias que éste presenta. Dicho rediseño fue dividido en varias etapas con la

finalidad de tratar cada uno de los nuevos componentes y/o elementos por

separados.

Para comenzar un rediseño es necesario conocer también lo que se desea

obtener con el mismo, razón por la cual la primera etapa de éste rediseño abarcó

lo siguiente.

4.6 DETERMINACIÓN DE LAS FUNCIONES QUE TENDRÁ EL NUEVO EQUIPO: De las entrevistas nombradas en el capítulo tres, se extrajo que una de las

razones para el rediseño de este fotómetro es la incapacidad de poder realizar

pruebas del tipo cinética; para ello es necesario prever el control de temperatura

en el bloque de lectura de la muestra, variable que debe de mantenerse en 37°C

durante el proceso de recopilación de datos.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

149

Además de nuevas funciones, se decidió añadir mejoras o ampliaciones a las

capacidades del dispositivo anterior, como lo es el cambiar a una interfaz gráfica

mucho más amigable y amplia, lo cual permita mostrar resultados con una

cantidad mayor de números decimales y por ende más precisos y así también

brindar al usuario, mediante la nueva interfaz, una guía interactiva para la

operación del dispositivo. Junto con estas nuevas funciones ya nombradas, se

decidió agregar la función de auto-calibración y almacenamiento de la misma con

la finalidad de reducir los pasos a realizar por el personal que manipula el LAB-

COMPUTER a la hora de realizar operaciones con el dispositivo.

Estas nuevas funciones propuestas fueron discutidas con representantes de

SERVEQUIP C.A, aprobándose dicha propuesta por considerarse que incluye

todas las mejoras necesarias para optimizar y/o ampliar la funcionabilidad del

fotómetro LAB-COMPUTER.

La aprobación de esta propuesta dio por concluida la primera etapa del rediseño

del fotómetro digital basado en el LAB-COMPUTER, iniciándose la segunda etapa

la cual abarcó el determinar los componentes necesarios para implementar las

nuevas funciones descritas. El primer punto en ser tratado en ésta etapa fue la

imprecisión debido a que el equipo genera resultados de solo dos cifras decimales

y la carencia de una interfaz gráfica amigable. Para dar solución a ello se realizó lo

siguiente.

4.7 EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS DE INTERFACES GRÁFICAS AMIGABLES:

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

150

Para esto se realizó una exploración en el mercado, focalizando la misma en los

dispositivos que permiten expresar caracteres de forma digital, es decir, brindar

una interfaz gráfica entre el hombre y la máquina, entre los cuales se

contemplaron el uso ya sea de displays alfanuméricos, pantalla de cristal líquido

(LCD) o el uso de la interfaz brindada por el monitor de un computador personal

(PC). Cada opción fue evaluada en los aspectos nombrados en el capítulo tres, es

decir: capacidad de generación de caracteres, disponibilidad en el mercado y

factibilidad de mantenimiento, además del valor agregado en el aspecto funcional

que brindaría la opción a elegir en el nuevo dispositivo.

A continuación se específica en detalle cada una de las consideraciones

realizadas a cada opción.

DISPLAYS DE 7 SEGMENTOS:

Es la opción más económica y de mayor accesibilidad en el mercado de las tres

contempladas, además de concordar con el tipo de interfaz gráfica del actual LAB-

COMPUTER, lo cual reduciría el trabajo a una simple ampliación del arreglo de

displays existente, solventando el problema de brindar cifras decimales escasas;

esto llevaría ha obtener un equipo más preciso. Por otra parte, la opción de

ampliar el arreglo de displays existente, brindaría un mínimo o nulo aporte a la

intención de solventar la carencia de una interfaz más amigable que permita

brindar una guía interactiva al usuario al momento de operar el equipo y no

brindaría ningún valor agregado a la funcionabilidad del nuevo dispositivo. En la

figura # 4.32, se puede mostrar una vista en detalle del displays de 7 segmentos.

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CAPÍTULO IV

151

Figura # 4.32, Vista en detalle del dysplay de 7 segmentos. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

DYSPLAYS ALFA NUMÉRICOS:

Esta opción permite, a diferencia de los display de siete segmentos, una mejor

imagen de mensajes alfanuméricos, esto debido a su construcción mediante el

concepto de matriz de puntos, la cual permite delinear curvas para letras

complejas de reproducir mediante siete segmentos. Ejemplo de ello la letra “S”.

Esto junto con el uso de una línea de displays alfanuméricos, ofrece la posibilidad

de un espacio mayor para situar caracteres, solventando el problema de cifras con

bajo número de decimales y mejorando en parte la comunicación equipo-usuario

pero no brindaría ningún aporte a la funcionabilidad del fotómetro. En la figura #

4.33 se muestra una vista en detalle de éstos displays.

Figura # 4.33, Vista en detalle del displays alfanuméricos.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

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CAPÍTULO IV

152

PANTALLA DE CRISTAL LÍQUIDO (LCD):

Esta opción es más costosa que la anterior, pero dicha diferencia en el costo es

compensado por sus capacidades programables puesto que con un solo

dispositivo se puede decidir la cantidad específica de cifras decimales a mostrar y

darle esa potestad al usuario, lo que también solventaría el problema de la

imprecisión, pero con una capacidad mayor para almacenamiento de caracteres

(con respecto al uso de un arreglo de displays), le es posible a esta opción brindar

una interfaz amigable y capaz de prestar una guía dictada para el uso del

dispositivo, teniendo como limitante su capacidad de caracteres.

Por otra parte se encontraron en el mercado una gran variedad de modelos de

ésta opción, los cuales varían tanto en precios como capacidad de caracteres,

terminales, alimentación y modo de conexión, donde por parte de distintos

proveedores de la región no se obtuvo garantía alguna de un suministro seguro y

constante de algún modelo por un tiempo prudencial o aceptable para emprender

a desarrollar un dispositivo en serie, lo cual lleva a cualquier modelo de pantalla

LCD a ser un dispositivo difícil de adquirir en el mercado a lo largo del tiempo lo

que generaría dificultades al momento del remplazo de piezas a la hora de realizar

mantenimiento correctivo al nuevo dispositivo.

En el aspecto de brindar un valor agregado al funcionamiento del nuevo

dispositivo, el uso de esta opción se reduce al mejoramiento de la interfaz ya que

el dispositivo continuaría de la siguiente manera pero brindando resultados de una

manera más amplia y amigable. En la figura # 4.34, se muestra una vista en

detalle de la pantalla LCD.

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CAPÍTULO IV

153

Figura # 4.34, Vista en detalle de la pantalla LCD.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

MONITOR DE UN COMPUTADOR PERSONAL (PC):

Esta opción fue contemplada debido a la universabilidad del uso del computador

personal, realidad de la cual no se escapan los laboratorios de bioanálisis en la

actualidad, por lo cual se consideró utilizar esta poderosa herramienta como lo es

el computador personal como orientación a la cual migrar tanto el uso de interfaz

gráfica del fotómetro como su funcionamiento general.

El uso de esta herramienta implica una inversión mayor, puesto que requiere de

un computador personal (ver figura # 4.35)., pero es compensada por su

funcionabilidad ya que brindaría solución a todas las carencias presentadas por el

dispositivo actual, como lo son la imprecisión, la carencia de una interfaz más

amigable, y de una guía para el funcionamiento, aportando un gran valor agregado

ya que dejaría la puerta abierta a otras mejoras en el dispositivo debido al gran

potencial que brinda el uso de un computador personal. Estas mejoras podrían ser

enfocadas hacia una posible impresión de resultados o hacia el almacenamiento

de información del paciente, entre otras, las cuales podrían realizarse de una

manera más sencilla puesto que se lograría a través de la implementación de un

lenguaje de programación.

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CAPÍTULO IV

154

Figura # 4.35, Vista en detalle de la pantalla de un computador personal.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

El hecho de haberse inclinado por la opción del uso del monitor de un computador

personal (PC) como medio para brindar interfaz gráfica, convertiría al mencionado

monitor en un dispositivo periférico de salida del equipo, lo que facilitaría las

labores de mantenimiento correctivo, puesto que el acceder a piezas de

reemplazo del monitor, es posible gracias a la presencia de proveedores

autorizados de las distintas marcas de estos dispositivos distribuidos en el país.

Las consideraciones ya nombradas respecto a cada opción de interfaces fueron

expuestas también a representantes de la empresa SERVEQUIP C.A, sugiriendo

inclinarse por la opción del uso de un computador personal, esto debido a sus

bondades y al valor agregado que este brinda al funcionamiento del nuevo

dispositivo.

El hecho de haberse inclinado por la opción: uso del monitor de un computador

para el diseño digital de una interfaz gráfica, ocasionó que fuese sin sentido

modificar las instrucciones del software del equipo anterior, debido que el uso de

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

155

un computador personal implica trabajar con un procesador distinto al Z80, lo cual

amerita que la elaboración del software del nuevo equipo se realice en un lenguaje

de programación compatible con el procesador de un computador personal, razón

por la cual se realizó lo siguiente.

4.8 DETERMINACIÓN DEL LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN A UTILIZAR:

Se consideró la clasificación de los lenguajes de programación, basada ésta en el nivel de abstracción, la forma de ejecución y el paradigma de programación que

poseen cada uno de ellos de los distintos programas.

Estudiando la clasificación de los lenguajes de programación según el nivel de

abstracción, se contemplaron los siguientes niveles: bajo, medio y alto.

Observando que el lenguaje de bajo nivel, se caracteriza por trabajar directamente

con el código de la máquina lo que lo lleva a ser un lenguaje poco amigable,

alejándolo de ser una solución factible a los requerimientos técnicos del nuevo

fotómetro digital. Por otra parte los lenguajes de mediano nivel se caracterizan por

poseer instrucciones o líneas de códigos diseñadas pensando un poco más en el

programador que en el lenguaje de la máquina, lo cual lo hace estar más cerca de

los requerimiento del nuevo fotómetro, pero no lo convierte en la opción ideal ya

que existen en la actualidad los lenguajes de alto nivel, que son aquellos cuyas

instrucciones o líneas de códigos están formadas por elementos de lenguajes

naturales o bien dicho idiomas, ejemplo de ello el inglés, el cual hace más fácil su

uso y aprendizaje, lo que convierte en el nivel más factible a emplear.

Una vez decidido el uso de programación de alto nivel se precisó el determinar el

paradigma o enfoque del lenguaje de programación a emplear, y considerando la

necesidad de una interfaz gráfica amigable para el usuario del nuevo fotómetro

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

156

digital, se escogió el paradigma o enfoque de la programación orientada a objetos

(POO), debido a que éste permite al programador asociar una determinada

función, con un objeto específico representativo de la misma, lo cual facilitaría de

manera gráfica al usuario, el manejo del nuevo equipo creando de esta manera

una interfaz gráfica amigable.

Se revisaron varias opciones de lenguajes de programación con enfoque en la

orientación hacia objetos disponibles en la actualidad, con la finalidad de

determinar cuál lenguaje se adaptaría más a los requerimientos técnicos del nuevo

fotómetro. Dichas opciones fueron: C++, Smalltalk y Visual Basic 6.0, las cuales

fueron analizadas en detalle cada una de ellas, considerando sus cualidades, junto

con sus ventajas y desventajas.

C++:

C++ es un lenguaje orientado a temas el cual se compila utilizando tecnología

convencional y utiliza un editor para crear el programa fuente por lo que un

compilador traduce el programa fuente a código objeto ejecutable y luego se

cumple el programa. Este lenguaje, no es quizás el más fácil de aprender para un

usuario nuevo a causa de un diseño de bajo nivel de las estructuras de datos,

aunque para programadores experimentados permite desarrollar programas muy

eficientes.

C++ proporciona una ampliación lógica del lenguaje C al diseño orientado a

objetos, por lo que es capaz de proporcionar un mayor control por tener tipos más

fuertes que C. Este lenguaje tiene una ventaja sobre otros lenguajes, en cuanto a

que la implementación subyacente de características de lenguaje es bastante

transparente, lo que produce programas que se ejecutan con eficiencia. Sin

embargo, al limitar algunas de éstas estructuras a las que se ejecutan con

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

157

eficiencia, el lenguaje deja al programador el desarrollo de códigos para

operaciones complejas.

SMALLTALK:

Smalltalk difiere de otros lenguajes en dos aspectos muy importantes, primero fue

proyectado como un sistema total y no simplemente como una notación para

desarrollar programas; y en segundo lugar el que sea un programa a orientación

de objetos fue un concepto primitivo integrado, en oposición a la adición de

herencia a los mecanismos ya existentes como el de C++.

Para poder programar en Smalltalk se tiene que invertir cierta energía mental en el

aprendizaje del paradigma de pasos de mensajes para la ejecución, pero una vez

ya aprendido, es fácil manipular el lenguaje ya que solo se basa en la construcción

de clases y métodos para esas clases, lo que hace fácil ampliar el programa para

manejar problemas más grandes. Su capacidad de generar herencia automática

permite desarrollar operaciones básicas para todos los objetos, y que éstas se

hereden automáticamente a todas subclases derivadas.

Una debilidad del Smalltalk es que el ambiente es parte del concepto, lo que

dificulta el desarrollar programas y luego enviarlos a otros sistemas sin incluir el

sistema completo. Luego de haber evaluado éste lenguaje, se puede catalogar

como interesante pero al conocer que son pocos los sistemas comerciales que se

han implementado en el mismo, debido a la dificultad de encontrar traductores, se

considera al Smalltalk como una opción poco factible para el desarrollo del

software requerido para el nuevo equipo.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

158

VISUAL BASIC 6.0:

Visual Basic 6.0 forma parte del entorno de desarrollo Visual Studio de Microsoft

por lo que posiblemente sea la manera más rápida y sencilla de crear aplicaciones

para Microsoft Windows, ya que proporciona un completo juego de herramientas

que facilitan el desarrollo rápido de aplicaciones RAD (Rapid Application

Development).

De el nombre de éste lenguaje se puede entender un poco sobre su enfoque, ya

que la palabra “Visual” hace referencia a el método que utiliza para crear la

Interfaz Gráfica del Usuario (IGU) para una aplicación específica, en vez de crear

dichas aplicaciones mediantes extensas líneas de códigos para dar la apariencia y

la ubicación de los elementos de la interfaz, sino que por el contrario, éste

lenguaje recurre a la técnica de la agregación/eliminación de objetos prefabricados

dentro de la pantalla. Y la palabra “Basic” procede del acrónimo Beginners All-

Purpuse Symbolic Instruction Code, cuyo significado en el español es Código de

Instrucción Simbólico Multipropósito para Principiantes.

Visual Basic 6.0 es un lenguaje ideal para el principiante por su facilidad para

comenzar a realizar pequeñas aplicaciones, y al mismo tiempo para profesionales

ya que pueden acometer proyectos más complejos con alta garantía de éxito. Este

lenguaje de programación se utiliza también junto con otras aplicaciones de

Microsoft tales como Excel, Access y VMScript, etc.

Considerando algunas de las bondades del lenguaje de programación Visual

Basic, como lo son: su facilidad para ser manejado por principiantes, su rapidez

para realizar aplicaciones para Windows, y su relación o conexión de trabajo con

otros programas del paquete Microsoft Office como los son: Excel, Access y

VMScript entre otros, coloca a éste lenguaje como la mejor opción o alternativa

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

159

para diseñar el software que ofrezcan solución a la carencia de una interfaz gráfica

amigable por parte del equipo LAB-COMPUTER, y también controlar el mismo.

Conociendo ya el lenguaje de programación indicado para la elaboración del

software del nuevo equipo se emprendió el diseño del mismo.

4.9 DISEÑO DEL SOFTWARE PARA EL NUEVO EQUIPO:

El diseño de éste software se emprendió considerando los principios expuestos

por Luis Joyanes Aguilar (2003) (ver capítulo II), con instrucciones diseñadas bajo

el lenguaje de programación Visual Basic 6.0, dividiendo el software o sistema en

formularios independientes para cada aplicación, esto con la finalidad de cumplir

con el principio de modularidad mediante diseño descendente. En dichos

formularios el usuario tendría a la vista una gama de opciones o comandos

específicos dentro de un entorno de trabajo, donde se especifican mediante

rótulos o mensajes las entradas o salidas de información para dichas aplicaciones,

generando así una interfaz de usuario dentro de los parámetros expuestos por

Luis Joyanes Aguilar (2003).

Por motivo de la existencia de un formulario específico para cada aplicación, se

diseño una red de formularios conectados entre sí para permitir al usuario

interactuar con todas las aplicaciones de una manera sencilla, dicha red al

principio estuvo constituida por un formulario de inicio, el cual permitía seleccionar

de una lista el análisis a realizar; a éste se le asignó el nombre: “formulario menú

principal”. En dicha lista fueron incluidas dos de los análisis realizados por el

equipo anterior: cálculo de absorbancia y cálculo de concentración junto con tres

nuevas funciones y/o opciones: cálculo mediante el método cinético, llamada a

una guía o ayuda para el manejo del nuevo equipo y la opción salir del sistema.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

160

A cada unas de las funciones mencionadas se le asignó un formulario llamado de

manera alusiva a la tarea o cálculo que realizan: “absorbancia”, “concentración”,

“cinética” (cálculo mediante el método cinético), “ayuda” y “salir del sistema”, los

cuales fueron dotados a excepción de “salir del sistema”, con la capacidad de

regresar al formulario de inicio (menú principal), para formar una interconexión

entre los seis elementos.

Dicha interconexión puede ser vista en el anexo # 6 flujograma inicio de software.

A partir del flujograma inicio de software, fueron empleadas unas líneas de código

para generar una barra de menú (ver anexo # 7), la cual permitiese al usuario

trasladarse hacia el formulario deseado; el resultado del uso de dichas líneas de

código puede ser visto en la figura # 4.36, la cual representa la pantalla de inicio o

menú principal del software diseñado.

Figura # 4.36, Vista de la pantalla menú principal.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

161

Una vez realizada la interconexión entre los formularios principales, dándole un

enfoque visual al sistema, se proporcionó un camino para solventar la carencia de

una interfaz gráfica amigable.

Haciendo referencia al modo de operación del equipo anterior, es de carácter

obligatorio para el usuario ejecutar la siguiente secuencia: realizar el blanqueo,

brindar el valor de concentración del estándar del reactivo e introducir el estándar

a usar para cada prueba específica y en cada oportunidad que se emplease el

equipo, tanto para realizar análisis de absorbancia como de concentración, esto

como consecuencia de que el software del equipo anterior no determina la

variación que pudo haber sufrido la fuente de luz por efecto de desgaste.

Para evitar que dicha secuencia se repita en el modo de operación del nuevo

equipo, se emprendió en el diseño de una rutina para la autocalibración del

mismo, la cual permita al usuario elegir cuándo cumplir con la secuencia

obligatoria para la realización de cada prueba (realizar blanqueo, brindar el valor

de concentración del estándar, etc.) y cuándo obtener resultados en base a una

posible información o data previamente almacenada específicamente para cada

prueba, con el fin de reducir tanto pasos, como el tiempo en la secuencia de

operación para la de obtención de resultados.

La necesidad de tener acceso a la información o data previamente almacenada

para una prueba específica, condujo al diseño de dos formularios independientes

para solventar ésta situación. Uno para crear y actualizar un registro contenedor

de data específica para cada prueba y otro que permita seleccionar de dicho

registro la prueba que se desee realizar. Tanto el diseño de la rutina para la

autocalibración, como los formularios para la creación y/o actualización de registro

y la selección de una prueba específica se describen a continuación.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

162

DISEÑO DE LA RUTINA PARA AUTOCALIBRACIÓN: Para esto se emplearon una serie de instrucciones que actúan automáticamente al

inicio del sistema con la finalidad de censar la intensidad de luz emitida por la

fuente, para posteriormente compararla con un registro histórico de la misma.

Dicho registro fue establecido mediante el uso de una base de datos la cual fue

nombrada “PUNTO_FINAL”, a partir de la información transmitida desde el

hardware; éste se almacena en un cuadro de texto el cual recibe el nombre

“fuente.text”.

La mencionada comparación, se realiza dando un 5% de margen de error al valor

de la intensidad anterior (ecuación # 4.2), obtenida a partir de la información

contenida en la base de datos “PUNTO_FINAL”, asumiendo dicha cantidad, como

máxima variación permitida, para posteriormente realizar la diferencia entre ésta

intensidad anterior y la nueva intensidad obtenida a través del cuadro de texto

“fuente.text”, el cual representa la intensidad de luz emitida por la fuente al

momento de iniciar el sistema; el resultado de dicha diferencia es empleado en los

siguientes criterios # 1 y 2 para determinar el porcentaje del cambio sufrido en la

intensidad generada por la fuente. Esto puede comprenderse mejor observando lo

siguiente:

Ecuación # 4.2 Ecuación # 4.3

Donde:

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

163

Criterio # 1

Criterio # 2

Adicionalmente se emplearon unas instrucciones para que el sistema, una vez

culminado el proceso de evaluación de criterios, asumiera como valor de

intensidad anterior a la recién obtenida intensidad, con la finalidad de realizar un

proceso cíclico que monitoree constante el estado físico de la fuente de luz para

minimizar los errores por imprecisión al momento de trabajar con información

previamente almacenada para una prueba específica.

Las instrucciones empleadas tanto para la creación y actualización de la base de

datos “PUNTO_FINAL” junto con la rutina de auto calibración se muestra en el

anexo # 8, como también en el anexo # 9 se muestra un flujograma de

funcionamiento del programa para la nueva función de autocalibración.

DISEÑO DEL FORMULARIO PARA CREACIÓN Y/O ACTUALIZACIÓN DE REGISTRO CONTENEDOR DE DATA PARA UNA PRUEBA ESPECÍFICA:

Este formulario fue nombrado “agregar prueba” y consiste básicamente en el

manejo de una base de datos la cual fue llamada “PUNTO_FINAL”. Esta base de

datos cuenta con los siguientes campos: “nombre de la prueba”, “proveedor”,

“valor del estándar” (del reactivo a emplear), y su finalidad es crear un registro a

partir del cual el usuario pueda seleccionar un tipo de prueba sin la necesidad de

suministrar algún tipo de información referente al reactivo durante el proceso de

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

164

lectura, con la excepción del caso de una nueva prueba. Las instrucciones que

conforman este formulario y la base de datos que contiene pueden ser analizadas

en el anexo # 10, además en la figura # 4.37 se muestra una pantalla del

funcionamiento del mismo.

Figura # 4.37, Vista de la pantalla agregar prueba.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

Como se muestra en la figura # 4.37, el formulario “AGREGAR PRUEBA” además

de los campos nombrados presenta cuatro botones en el siguiente orden:

“agregar”, “eliminar”, “actualizar”, “cerrar” cuyas funciones son: habilitar la base de

datos para el proceso de escritura el cual comienza haciendo enfoque en el campo

“nombre”, eliminar la prueba que se encuentre mostrada en pantalla, actualizar la

base datos almacenando la información recientemente suministrada y salir del

formulario respectivamente.

DISEÑO DE LA RUTINA PARA LA SELECCIÓN DE UNA PRUEBA ESPECÍFICA:

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

165

Esta rutina se encuentra contenida en el formulario “AGREGAR_PRUEBA” y fue

nombrada “seleccionar_prueba”; básicamente cuenta con una lista desplegable, la

cual permite al usuario seleccionar la prueba deseada entre las contenidas en la

base de datos. Al igual las líneas de código empleadas para los formularios

anteriores, las empleadas en el diseño de éste se encuentran contenidas en el

anexo # 11 y su implementación puede ser vista en la figura # 4.38.

Figura # 4.38, Vista de la pantalla seleccionar prueba a realizar.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

Como se muestra en la figura # 4.38, la ventana generada por la rutina

“seleccionar_prueba”, incluye dentro de sus funciones dos botones: uno nombrado

“inicio”, empleado para luego de haber seleccionado la prueba desde la lista

desplegable, poder acceder al formulario “absorbancia” para el cálculo de la

misma y el otro nombrado “agregar prueba”, cuya función es acceder al formulario

“AGREGAR_PRUEBA” y en consecuencia a la tabla punto final.

Ahora bien, con un sistema capaz de:

Detectar cambios en el estado físico de la fuente de luz del equipo

Almacenar la información técnica sobre los reactivos ya empleados

Seleccionar de una lista la prueba deseada,

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

166

es posible recomendar el uso o no de la información previamente almacenada

sobre los reactivos, esto a través de los criterios # 4.1 y 4.2, lo cual genera dos

rutas o caminos para acceder a los formularios “absorbancia”, “concentración” y

“cinética”, como se muestra en el anexo # 9.

DISEÑO DEL FORMULARIO PARA EL CÁLCULO DE CONCENTRACIÓN: Como se observa en el flujograma anterior el caso en que el criterio # 4.2 sea

cierto, desencadena la siguiente secuencia, la cual se inicia con un message box

(caja de mensaje) con la siguiente información: “La fuente de luz ha sufrido una

variación mínima o nula. Se recomienda el uso de los valores previamente

almacenados.”, seguido por otro message box el cual contiene el mensaje:

“seleccione análisis a realizar”, donde el usuario debe seleccionar un análisis en la

barra de menú que se encuentra en la pantalla de inicio, acción la cual realiza una

llamada directa a la rutina “seleccionar_ prueba”, para que el usuario seleccione

una prueba de la lista desplegable y oprima el botón “iniciar”, para acceder al

formulario “concentración” respectivamente. Una vez cargado el formulario a

seleccionado, mediante el caso de cambios menores o iguales al 5% el software

pedirá al usuario la inserción de la muestra a estudiar, para arrojar resultados

directamente, en base a la información almacenada para cada prueba específica

en la base de datos “PUNTO_FINAL”.

A continuación se muestran el proceso realizado por el sistema para la obtención

de resultados en el caso cambios menores o iguales al 5%, el cual se fundamenta

en la ecuación # 4.1:

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

167

1. Toma el valor almacenado en el campo “blanqueo” de la base de datos

“PUNTO_FINAL” y lo coloca en el cuadro de texto blanqueo.text, el cual

asume como potencia de entrada (Po).

2. Toma el valor almacenado en el campo “factor” de la mencionada base

de datos y lo almacena en el cuadro de texto factor.text.

3. Toma el valor contenido en el “fuente.text” colocándolo en el cuadro de

texto “absorción.text”, el cual asume como potencia de salida (Pi), para

luego aplicar la ecuación # 4.1 brindando de ésta manera la cantidad de

luz absorbida por la muestra,.

4. Para el caso de estar operando con el formulario concentración, el

resultado final se obtiene mediante el producto de la cantidad de luz

absorbida por la muestra y por el valor contenido en el campo “factor”.

En el anexo # 12 y 13, se muestra las líneas de código utilizada para el caso

cambios menores o igual al 5% del estado físico de la fuente de luz del equipo y

un flujograma para el no uso de la data almacenada en la base de datos, por otra

parte en la figura # 4.39, se muestra las secuencias de mensajes emitidos por el

equipo para la conducción al formulario de “concentración” respectivamente, para

la obtención de resultados.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

168

Figura # 4.39, Vista de los mensajes para la obtención de resultados, criterio # 4.1.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

Mientras que en el caso que el criterio # 4.1 sea cierto, se inicia la secuencia con

un message box el cual contiene la siguiente información: “La fuente de luz ha

sufrido una variación considerable en su estado físico. Se recomienda recalcular

los valores previamente almacenados”, seguido de otro message box el cual

informa: “seleccione análisis a realizar”, donde el usuario debe seleccionar un

análisis en la barra de menú que se encuentra en la pantalla de inicio, acción la

cual llama directamente a la rutina “seleccionar prueba”, de la misma manera el

usuario debe seleccionar una prueba de la lista desplegable y oprimir el botón

“iniciar”, para acceder al formulario de “concentración”.

Esta vez el programa solicita de manera obligatoria, que se realice el blanqueo,

que se ingrese el valor de concentración del estándar del reactivo y por último

introducir el estándar a usar, para calcular el nuevo factor de dicha prueba

específica en función del nuevo estado físico de la fuente de luz mediante la

siguiente cadena de mensajes de cumplimiento obligatorio figura # 4.40.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

169

Figura # 4.40, Vista de los mensajes para la obtención de resultados, criterio # 4.2.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

Proceso mediante el cual el software determina el resultado de la prueba con los

nuevos valores y a la vez actualiza la base de datos “PUNTO_FINAL” para su uso

posterior hasta el momento que existan cambios en el estado físico de la fuente de

luz mayores al 5%.

1. Para realizar el blanqueo el sistema iguala el valor del cuadro de

texto “blanqueo.text” a la información contenida en “fuente.text”.

2. Para almacenar el valor del estándar el sistema se enfoca en el

cuadro de texto valor del “estándar.text” habilitando al mismo para

almacenar data del tipo numérica, la cual es suministrada por el

usuario a través del teclado del computador personal.

3. Para determinar la cantidad de luz absorbida por el estándar el

sistema iguala el cuadro de texto “absorción del estándar.text” al

valor en “fuente.text”.

4. Luego realiza el producto entre el valor en “absorción del

estándar.text” entre el valor en “estándar.text”, esto con la finalidad

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

170

de determinar el factor el cual será implantado en el cuadro de texto

“factor.text”.

5. Para determinar la cantidad de luz absorbida por la muestra, el

sistema aplica la ecuación # 4.1 análogamente al caso anterior.

En el anexo # 14 y 15, se muestra las líneas de código utilizada para el caso

cambios mayores al 5% del estado físico de la fuente de luz del equipo como

también un flujograma para el no uso de la data almacenada.

En ambos casos el formulario perteneciente al tipo de análisis elegido, termina su

función brindando como resultado la cantidad de luz absorbida por la muestra o su

concentración, ejemplo de ello la figura # 4.41, en la que puede observarse en la

parte inferior de la pantalla, tres botones los cuales indican las siguientes

acciones: atrás, realizar prueba del mismo tipo y realizar prueba de otro tipo.

Figura # 4.41, Vista de la pantalla de obtención de los resultados.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

El botón “atrás” conduce directamente al formulario inmediato anterior a través de

las instrucciones que se muestran en el anexo # 16.

A su vez el botón “realizar prueba del mismo tipo” limpia el cuadro de texto que

contiene el resultado y el cuadro de texto fuente.text, para que el software solicite

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

171

únicamente la inserción de la nueva muestra para someterla a estudio, y obtenga

el resultado en función del blanqueo y factor empleado en la realización de la

prueba anterior. Estas líneas de código pueden ser vistas en el anexo # 17.

Al igual que los botones anteriores, el botón “realizar prueba de otro tipo” ejecuta

una función específica la cual es: limpiar los cuadros de textos, “absorción del

estándar.text”, “factor.text” y “fuente.text”, para que luego el sistema indique al

usuario que seleccione la nueva prueba a realizar a través de la rutina

“seleccionar_prueba”, permitiendo que los cuadros nombrados sean rellenados

con la información contenida en la base de datos “PUNTO_FINAL”. Una vez

finalizado esto el sistema estará listo para solicitar que se inserte la muestra que

será sometida a estudio para arrojar el resultado. Las instrucciones que gobiernan

este botón pueden ser vistas en el anexo # 18.

DISEÑO DEL FORMULARIO PARA LA APLICACIÓN DEL MÉTODO CINÉTICO:

Este formulario fue diseñado mediante el mismo concepto de diseño empleado en

los formularios “absorbancia” y “concentración”, es decir cuenta con dos rutas de

acceso las cuales dependen de las variaciones o no del estado físico de la fuente

de luz, además de contar con una base de datos donde almacenar información

técnica sobre los reactivos ya empleados y la capacidad de seleccionar desde una

lista desplegable la prueba a utilizar.

A diferencia de los formularios basados en el método de punto final (absorbancia y

concentración), los cuales se basan en una única lecturas para emitir resultados,

el método cinético requiere de un número de lecturas el cual varia según las

especificaciones que brinda el proveedor del reactivo que se emplea en la prueba

en estudio, razón por la cual se procedió al diseño de los formularios y/o rutinas:

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

172

“agregar_cinética”, “seleccionar prueba cinética” y “cinética” (cálculo mediante el

método cinético) en base a los diseñados para las pruebas anteriores con las

siguientes modificaciones:

DISEÑO DEL FORMULARIO AGREGAR CINÉTICA:

Está conformado en similitud con su homólogo “agregar_prueba” por una tabla

para almacenar información referente a los reactivos, llamada “cinética”, la cual a

diferencia de la tabla “PUNTO_FINAL” cuenta con los siguientes campos:

“prueba”, “proveedor”, “tiempo de incubación”, “tiempo de lectura”, “cantidad de

lecturas” y “factor”, (ver figura # 4.42 vista en detalle de la pantalla agregar

cinética). Campos que deben ser obligatoriamente llenados por el usuario para

concluir el proceso de actualización de dicha base de datos.

Figura # 4.42, Vista de la pantalla agregar prueba cinética.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

Con la finalidad de facilitar al usuario la inserción de data en los campos “tiempo

de lectura” y “tiempo de incubación”, estos fueron dotados de una lista

desplegable la cual contiene las siguientes unidades de tiempo: hora, minuto y

segundos, donde automáticamente el sistema realiza la conversión interna de la

data suministrada a segundos, que es la unidad de tiempo en la que se realiza el

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

173

cálculo. Esta conversión se realiza debido a que cada proveedor suministra sus

tiempos en una unidad distinta.

DISEÑO DE LA RUTINA SELECCIONAR PRUEBA CINÉTICA:

Esta se encuentra contenida dentro del formulario “cinética” y básicamente está

conformada por una lista desplegable la cual brinda acceso a la información

contenida en la base de datos “PUNTO_FINAL” mediante la visualización de los

campos: “nombre” y “proveedor”, para de esta manera realizar la selección

mediante un clic en la opción a elegir, y posteriormente al accionar el botón “inicio”

continuar con el proceso de operación en el formulario “cinética”. En la figura #

4.43, se muestra una vista en detalle de la pantalla de selección de prueba

cinética.

Figura # 4.43, Vista de la pantalla selección de prueba.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

DISEÑO DEL FORMULARIO CINÉTICA: Este también se alimenta de la data proveniente del hardware del equipo, a través

del cuadro de texto: “fuente.text”, de igual manera que sus homólogos

“absorbancia” y “concentración” con la diferencia de que éste habilita una cantidad

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

174

de registros temporales, la cual es proporcional al valor almacenado en el campo

“cantidad de lecturas” de la tabla “cinética”.

A continuación se describe el principio de funcionamiento del presente formulario:

1. Toma el valor del campo “tiempo de lectura” y lo divide entre el del campo

“número de lecturas” para determinar el tiempo que debe aguardar el sistema

entre lectura y lectura.

2. Toma el valor del campo “tiempo de incubación” (el cual ya se encuentra

convertido a segundos), y lo asume como el tiempo de espera para realizar la

primera lectura, durante éste período el sistema se bloquea para que el usuario

no realice ninguna operación contraria.

3. Toma el valor del campo “número de lecturas” y lo asume como la cantidad

de registros temporales a recrear. Dichos registros temporales son creados a

partir de cuadros de textos los cuales reciben el nombre de A0, A1….An,

respectivamente, siendo n igual al valor del campo “cantidad de lecturas”.

4. Luego de concluir el tiempo de incubación, se iguala el valor de campo de

texto: “A0.text” a la cantidad resultante de aplicar:

Ecuación # 4.4.

lo que sería igual a la absorbancia obtenida a partir de la primera lectura (A0).

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

175

5. Al concluir la realización de la primera lectura el sistema aguarda el tiempo

calculado entre lectura y lectura para realizar la segunda análogamente a la

primera almacenado esta vez, el resultado obtenido en “A1.text”.

6. Este proceso se repite hasta que la sumatoria de los tiempos aguardados

entre lecturas sea igual al valor que contiene el campo “tiempo de lectura”,

luego de esto el sistema toma la cantidad de absorbancias almacenadas y el

promedio de ellas para posteriormente dividirla entre la cantidad de lecturas

obteniendo un resultado para luego ser multiplicada por el factor del reactivo.

7. Una vez transcurrido la totalidad del tiempo de lectura, el sistema obtiene el

resultado de la prueba, es decir el valor de concentración de la misma a través

de la siguiente ecuación:

Ecuación # 4.5

Dicho resultado se muestra al usuario en el en la parte inferior del formulario

cinética. En los anexos # 21 y 22, se encuentran las instrucciones empleadas en el

diseño de los formularios “agregar cinética”, “cinética” y la rutina seleccionar

“prueba cinética”.

Al igual que los formularios “absorbancia” y “concentración”, “cinética” cuenta con

los botones: “atrás”, “realizar prueba del mismo tipo” y “realizar prueba de otro

tipo” dispuestos en la parte inferior de la pantalla y realizando exactamente las

mismas funciones pero con las variaciones referente al caso.

Por otra parte en los anexos # 23 y 24 se muestran flujagramas de la prueba

cinética dependiendo como se desee trabajar sea por el uso de la data

almacenada o el no uso de la data almacenada en la base de datos.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

176

Para cumplir con el principio de abstracción, los cuadros de textos empleados en

todos los formularios diseñados, fueron programados como no visibles durante el

proceso de operación y/o lectura, dejando a la vista las bases de datos, listas

desplegables, y botones que tuvieran relación con la aplicación a realizar en un

momento determinado.

Una vez concluido el diseño del software cumpliendo con los requerimientos

expuestos en éste mismo capítulo se procedió a evaluar el mismo.

4.10 EVALUACIÓN DEL SOFTWARE DISEÑADO: Para constatar la calidad y eficiencia del software diseñado para el nuevo equipo,

a éste le fueron aplicadas una serie de pruebas mediante simulaciones en las que

se determinaron valores mediante el método de punto final y método cinético, a

partir de valores aleatorios como señal de entrada (Po). Este software también fue

sometido a muchas pruebas para verificar su correcto funcionamiento.

Los resultados emitidos por éste software, son realizados mediante cálculos

basados en la ley de Beer, la cual define la cantidad de luz absorbida por un

cuerpo, razón por la cual cada uno de dichos resultados pueden ser verificados

por el usuario en cualquier momento para corroborar su validez.

Para depurar el software de errores, se decidió realizar pruebas al mismo para

evaluar la calidad de éste factor, pero ésta vez con la finalidad de comprobar, que

dicho software solo responde a instrucciones específicas en el momento

determinado para la misma, para así evitar errores capaces de ocasionar

desviaciones en la secuencia de operación o que ésta se detenga por causa de

error redundante.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

177

En las simulaciones mencionadas fueron detectados errores con las

características descritas (redundantes), los cuales fueron depurados y solventados

invalidando cualquier tecla o comando a excepción de los requeridos por la

secuencia de operación, además fueron incluidas caja de mensajes o message

box para realizar una confirmación a la orden o instrucción emitida por el usuario.

Posteriormente realizadas las correcciones y acciones necesarias para solventar

los errores detectados, se corrió de nuevo el software mediante simulaciones, las

cuales constataron que éste mantendría su funcionamiento aun bajo condiciones

anormales de uso del teclado o algún otro dispositivo de entrada de datos.

Se probó que el software diseñado goza de un buen grado de eficacia ya que está

sujeto a las especificaciones del hardware donde ejecuta funciones, y éste sólo

ocupa un pequeño espacio de memoria (MB). Posteriormente éste software posee

una aplicación portable ya que le fue anexado al mismo un archivo ejecutable, el

cual permite su instalación en cualquier equipo que funcione bajo ambiente

Windows.

También se constató que el software cuenta con una guía en línea para el uso

correcto del mismo, realizada mediante mensajes dirigidos al usuario para

indicarle el próximo paso a ejecutar y/o datos a ingresar, además de un formulario

de ayuda, el cual puede ser empleado durante el proceso de operación, hecho el

cual facilita su manejo y reduce el tiempo de adaptación para nuevos usuarios.

Para evitar el uso no autorizado del software diseñado, éste fue protegido

mediante el uso de una clave de acceso para su instalación, como también el

código fuente del mismo, la clave de acceso es conocida sólo por la empresa que

lo provee.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

178

La actuación del software diseñado en función de todos los factores de calidad, los

mismos fueron discutidos con representantes de la empresa SERVEQUIP C.A, los

cuales expresaron estar de acuerdo con las conclusiones expuestas.

4.11 DISEÑO DEL HARDWARE PARA EL NUEVO EQUIPO:

Para el diseño y la construcción del hardware o parte física del nuevo equipo, se

partió de la idea de que éste debe de realizar las funciones del anterior y a la vez

incluir algunas otras, por lo que se emprendió a diseñar las partes del nombrado

nuevo equipo en función o en base a las características, materiales y dimensiones

del anterior pero considerando algunas holguras para la inclusión de partes o

dispositivos adicionales.

El primer elemento en ser rediseñado y construido fue el dispositivo de medición

de luz, el cual sirve de soporte para el recipiente que contiene la muestra a

estudiar, para posicionarlo a una altura específica y en la línea de acción del haz

de luz emitido por la fuente, minimizando así los errores por reflejo en las lecturas.

Este nuevo dispositivo de medición de luz está compuesto en similitud con el

anterior, de las siguientes partes o elementos:

Bloque de lectura:

• Pared móvil

• Pared fija contenedora de filtro infrarrojo

• Pared fija contenedora del fotorresistor

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

179

Filtros:

• Filtro de interferencia

• Filtro para infrarrojo

• Filtro colimador

Base

Bobillo halógeno de 6V (fuente de luz)

Y al mismo le fue anexado lo siguiente:

Sensor de posición para la muestra

Control de temperatura

A continuación se define por separado cada una de las partes o elementos que

conforman el hardware.

BLOQUE DE LECTURA:

Fue diseñado en similitud al anterior conservando sus principios de aplicación,

funcionamiento y componentes principales; entre los cuales podemos mencionar:

pared para la fijación del fotorresistor, pared fija contenedora de filtro UV, pared

móvil sujeta recipiente con filtro y resortes de sujeción, los cuales pueden ser

vistos en la figura # 4.44.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

180

Figura # 4.44, Vista lateral del bloque de lectura.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

Este bloque de lectura fue fabricado uniendo láminas de material acrílico de 3 mm

de espesor, esto con la finalidad de crear un grosor final capaz de impedir el paso

de la luz emitida por la fuente a través de sus paredes, a excepción de los haces

que recorren un conducto llamado direccionador de luz, el cual atraviesa todo el

bloque uniendo en línea recta al filamento de la fuente y la cara del fotorresistor.

De esta manera se logra que el nombrado fotorresistor sea estimulado únicamente

por la intensidad de luz resultante al atravesar todo los filtros situados (descritos

mas adelantes) a lo largo del conducto y la muestra en estudio.

Debido a que dicha muestra debe ser atravesada por la luz emitida desde la

fuente, se diseñó un mecanismo para la sujeción del recipiente contenedor, para

evitar que éste fuese mal posicionado, es decir situado fuera de la trayectoria que

describe el conducto direccionador de luz.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

181

Este mecanismo está compuesto por dos paredes fijas y una móvil, las cuales

serán definidas a continuación.

PARED MOVIL:

Esta se vale de la ayuda de dos resortes para realizar la sujeción del recipiente

contenedor ajustándose al tamaño del mismo, ejerciendo la presión suficiente para

impedir que este se desplace horizontalmente.

Debido que ésta pared es la más próxima a la fuente de luz le fue adherido el filtro

colimador en unas de sus caras, como puede ser visto en detalle en la figura #

4.44.

PARED FIJA CONTENEDORA DE FILTRO INFRARROJO:

Sirve de apoyo a la pared móvil para que ésta pueda realizar su desplazamiento, y

en conjunto ambas paredes forman una guía vertical para que el recipiente de la

muestra sea posicionado perpendicularmente a la línea de acción del haz de luz,

dicha guía puede ser observada en la figura # 4.45.

Como su nombre lo indica ésta pared contiene el filtro para frecuencias infrarrojas,

el cual le fue adherido a unas de sus caras; en la figura # 4.44 se muestra en

detalle la pared contenedora del filtro infrarrojo.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

182

PARED FIJA CONTENEDORA DEL FOTORRESISTOR:

Esta pared sirve de base para fijar el fotorresistor, el cual está situado en su cara

posterior, igualmente ésta pared al ser unida a la pared móvil contenedora del filtro

infrarrojo mediante los tornillos y los resortes para la sujeción, forma una guía para

la inserción de los filtros de interferencia. Esta pared contenedora del fotorresistor

junto con la ranura para la inserción de los filtros de interferencia pueden ser vistas

en detalle en la figura # 4.44.

Figura # 4.45, Vista superior del bloque de lectura.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

Los materiales empleados en la construcción del bloque fueron:

1 Pared móvil

1 Pared fija contenedora

de filtro UV

1 Pared fija contenedora

del fotorresistor

4 Arandelas de hierro

1/8”

2 Resortes

2 Tornillos de 1/8”

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

182

4 Tuercas de hierro de

1/8”

4 Arandelas de plástico

de 1/8”

En la figura # 4.46, se puede ver en detalle los elementos que componen el bloque

de lectura.

Figura # 4.46, Elementos del bloque de lectura.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

FILTROS:

Se incluyeron en el diseño todos los filtros con los que cuenta el LAB-

COMPUTER, los cuales fueron previamente descritos. Adicionalmente se incluyó

otro filtro de interferencia para la realización de pruebas del tipo cinética.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

183

FILTRO DE INTERFERENCIA PARA PRUEBA CINÉTICA:

Para este tipo de prueba se seleccionó un filtro que solo permite el paso de haces

de luz UV. La parte frontal de este dispositivo presenta una tonalidad de color

rojiza, por tal motivo se construyó el soporte para filtro en material acrílico de color

rojo, para facilitar su selección en función de alusión de colores.

En función del uso de colores alusivos para seleccionar los filtros de interferencia,

se reemplazó el antiguo soporte del filtro de 530nm para pruebas del tipo punto

final por otro de color verde, siendo éste su color alusivo al dicho filtro.

En la figura # 4.47 se muestra tanto el filtro para pruebas del tipo de punto final

como el de pruebas del tipo cinética.

Figura # 4.47, Vista en detalle de los filtros para pruebas del tipo de punto final como el de

pruebas del tipo cinética. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

184

BASE:

La función principal de esta parte o pieza es de servir de soporte para los demás

componentes que conforman el dispositivo de medición de luz.

Fue construida en aluminio desnudo en forma rectangular escalonada, para así

permitir una superficie plana para posicionar los mencionados componentes y a la

vez dos superficies también planas para asegurar la base.

En la figura # 4.48 se puede observar una vista detalla de dicha base.

Figura # 4.48, Vista lateral de la base del bloque de lectura.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

BOMBILLO HALÓGENO DE 6V:

A diferencia del equipo anterior para este caso se empleó un bombillo halógeno ya

que para la realización de las pruebas del tipo cinética (función incluida en el

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

185

nuevo equipo) se necesita una fuente de luz capaz de generar frecuencias de por

lo menos 220nm en una longitud de onda de rayos UV, valor imposible de generar

con una bombilla de luz incandescente.

Las especificaciones técnicas del bombillo empleado fueron 6V, 10W y fue

conectado a un sócate o base de bombillo halógeno (base redonda). Ambos

pueden ser vistos en detalles en la figura # 4.49.

El sócate o base de bombillo halógeno fue dispuesto en la parte central de una de

las caras de la base del bloque de lectura, a una altura específica la cual permite

visualizar la totalidad del filamento del bombillo en la cara opuesta de la

mencionada base, para de esta manera lograr que la mayor parte de la luz emitida

por la fuente sea dirigida hacia el frente, sin impactar de forma directa en las

paredes de la base. La disposición del sócate puede observase en la figura # 4.50.

Figura # 4.49, Vista frontal del bombillo halógeno.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

186

Figura # 4.50, Vista lateral del bombillo halógeno.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

Luego de concluir con el diseño del bloque de lectura y todos sus periféricos

correspondientes, se prosigue al diseño de la circuitería electrónica del hardware,

la cual esta conformada por los: circuitos para la conversión, procesamiento y

transmisión de data, circuito traductor luz-tensión y circuito para el control de

temperatura, todos estos circuitos están gobernados por un microcontrolador PIC

16F873a, éste es de vital importancia, ya que en el se encuentra alojadas todas

las instrucciones que gobiernan todos los procesos automáticos de los circuitos

nombrados. En la figura # 4.51 se tiene una vista en detalle del microcontrolador

PIC 16F873a.

Figura # 4.51, Vista en detalle del microcontrolador PIC 16F873a.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

187

SENSOR DE POSICIÓN PARA LA MUESTRA:

Este dispositivo es una de las innovaciones implementadas en el nuevo equipo, y

esta compuesto por un microswitch o fin de carrera con pulsador (N/A), que se

encuentra situado en la parte inferior de la superficie plana de la base para la

sujeción de componentes. La finalidad de este sensor es generar una señal que

indique si el recipiente contenedor está alineado con la trayectoria del haz de luz

emitido por la fuente, el cual debe atravesar el recipiente que contiene la muestra

y conservar su trayectoria hasta impactar las celdas receptoras de la

fotorresistencia, esto con la finalidad de minimizar errores al momento de la

lectura.

La posición y sujeción a la base de este sensor pueden ser vistas en la figura #

4.52.

Figura # 4.52, Detalle de posicionamiento del microswitch.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

Lo siguiente en ser rediseñado fue el circuito traductor luz- frecuencia el cual

anteriormente estaba compuesto por un circuito integrado (CI) Inversor 7404, un

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CAPÍTULO IV

188

SCHMITT TRIGGER (disparador) 7414 y un amplificador operacional 358N, de

dicho rediseño se obtuvo lo siguiente.

NUEVO CIRCUITO CONVERTIDOR LUZ-TENSIÓN: Se realizó un cambio en la variable a cuantificar es decir de frecuencia a tensión,

debido que esta última es más fácil de medir, aunque a través de su medida

pueda perderse cierta información al momento de emitir un resultado, para esta

aplicación no afecta en un grado considerable a la precisión del equipo.

Este nuevo circuito se basa en divisor de tensión conformado por una resistencia

fija y un fotodetector, cuya tensión de salida es comparada con una referencia

para así obtener un valor representativo de la cantidad de luz que absorbe una

muestra específica en función de un nivel de tensión.

Se optó por realizar las lecturas en la región visible y en la región ultravioleta del

espectro por separado debido que no se tuvo acceso a un fotodetector con un alto

porcentaje de respuesta contra longitud de onda integrado para ambas regiones.

Para la región visible se empleó un fotorresistor elaborado a partir de placas de

sulfuro de cadmio, cuya gráfica porcentaje de respuesta versus longitud de onda

puede ser vista en la figura # 4,53.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

189

Figura # 4.53, Gráfica capacidad de respuesta vs longitud de onda del fotorresistor

empleado. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

Para la región ultravioleta del espectro se propone el uso del fotodiodo SG01S-5,

el cual ofrece un alto porcentaje de respuesta versus longitud de onda como lo

muestra la figura # 4.54.

Figura # 4.54, Gráfica capacidad de respuesta vs longitud de onda del fotodiodo SG01S-5.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

190

En ambas regiones para obtener una referencia constante de tensión le fue

anexado al respectivo divisor de tensión en su entrada un diodo zener de 5.1V, y

un capacitor de 1uf en paralelo al fotorresistor para estabilizar la señal de tensión

de salida.

Una vez convertida en valores de tensión, la luz absorbida por la sustancia en

estudio con la ayuda del divisor de tensión, se plantea la necesidad de cuantificar

y transmitir dicha data hacia el computador personal, para que en función de la

misma el software diseñado pueda determinar los resultados que se requieren

para una prueba específica. Para hacer posible dicha cuantificación y transmisión

fue necesario diseñar lo siguiente.

El circuito empleado para la región visible puede apreciarse en la figura # 4.55.

Salida al microcontrolador

C268uF

+V

V112V

+

U2LM324/NS

D11N229B

C110uF

R41k

R312k

R2980k

R1

Figura # 4.55, Circuito empleado para la región visible. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

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CAPÍTULO IV

191

CIRCUITOS PARA LA CUANTIFICACÍON Y TRANSMISIÓN DE DATA :

Este básicamente está compuesto por un circuito integrado programable (PIC)

16F873 junto con sus periféricos asociados (condensadores y cristal de cuarzo) y

un CI LM 324N, este último implementado con la finalidad de evitar errores de

lectura. El programa en el microcontrolador, permite que éste funcione como un

comparador de tensión, además de poseer otras funciones, a través de la

comparación de la tensión existente en fotorresistor y un valor referencial,

interpreta la onda electromagnética de la luz que atraviesa el filtro, proveniente de

la muestra en estudio, convirtiendo esta en paquetes de información de 8 bits para

ser enviada hacia el computador personal a través de un puerto de comunicación

Db 25. En las figuras # 4.56 y # 4.57 puede apreciarse el diagrama circuital final

del equipo y una vista en detalle del cable empleado para dicha transmisión

respectivamente.

Figura # 4.56, Circuitería electrónica empleada en el nuevo equipo.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

192

Fuente Julio Sánchez y José Lamontanara.

Figura # 4.57, Cable de transmisión de data Db25.

Fuente Julio Sánchez y José Lamontanara.

El programa dentro del microcontrolador permite la cuantificación, ordenación,

agrupación y envío en paquetes de información de la data obtenida mediante la

mencionada señal. Este se encuentra contenido en su totalidad en el anexo # 25

(instrucciones para cuantificación, agrupación, ordenación y envío de data).

Se diseñó un formulario adicional en Visual Basic 6.0, con la finalidad de

interpretar y/o decodificar la data entrante al computador, mediante el puerto de

Db25 proveniente del mencionado circuito.

Las instrucciones que conforman dicho formulario adicional pueden ser vistas en

el anexo # 26 (formulario para la interpretación y/o decodificación de la data

proveniente del puerto Db25).

CIRCUITO DE CONTROL DE TEMPERATURA: Éste fue diseñado en respuesta a la necesidad de mantener la muestra en estudio

a la temperatura de 37ºC. Para ello se empleo un sensor LM35, el cual reproduce

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

193

en su terminal de salida (Vout) un nivel de voltaje linealmente proporcional a la

temperatura que sensa. Éste dispositivo fue situado en la base para el bloque de

lectura, de manera que estuviese en contacto con una temperatura próxima a la

de la muestra. La data recreada por el LM35 es enviada al microcontrolador, el

cual mediante una serie de instrucciones (anexo # 18) la descodifica en un valor

en grados Celsius para en función del mismo determinar si encender el FAN

COOLER para refrescar el interior de la carcasa del fotómetro hasta descender a

una temperatura que mantenga a la muestra en un rango entre 36.5°C y 37.5°C.

Para esto se prefijo en la memoria del microcontrolador la magnitud de 30°C para

comenzar medir el comportamiento en temperatura mediante un termómetro

situado en el interior de un tubo de ensayo de lo cual se extrajo una diferencia de

7°C entre la temperatura de la muestra y la sensada en la base del bloque de

lectura.

La acción de encendido o apagado de dichos FAN COOLERS se logra a través de

un relay, el cual recibe ordenes del PIC para cada fin.

En la figura # 4.58 se muestra una vista de éste como también el fan cooler

implementado.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

194

Figura # 4.58, Circuito de control de temperatura salidas de tensión (12V, 5V) y fan cooler implementado.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. La circuitería que conforma el hardware, se observa en la figura # 4,54 de manera

conjunta. La alimentación de los circuitos nombrados fue establecida a partir de un

transformador 120-12VAC 3A junto con un puente rectificador y los filtros

necesarios para lograr una señal DC; en todos los niveles de tensión en los

circuitos se emplearon reguladores de tensión específicos para proteger los

integrados en la tarjeta y garantizar el correcto funcionamiento del fotómetro.

Por último se dispuso de una caja plástica del tipo fusilera con dimensiones de

15X20X10 centímetros, dentro de la cual se alojaron los circuitos que constituyen

el hardware del fotómetro rediseñado. En la figura # 4.59 se muestran las vista

exteriores del hardware.

Figura # 4.59, Vistas exteriores de la carcasa implementada.

Fuente Julio Sánchez y José Lamontanara.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

195

Una vez culminada la construcción del dispositivo éste fue probado en las

instalaciones de SERVEQUIP C.A, donde se concluyó que éste satisface las

expectativas propuestas para el rediseño del mismo.

Posteriormente se realizó un manual del usuario el cual contiene información de

cómo instruir a nuevos usuarios en los procesos de instalación, mantenimiento del

equipo y pasos que debe seguir el usuario para el estudio de cada muestra, como

también la descripción de los componentes externos del mismo.

4.12. MANUAL DEL USUARIO: Según Luis Joyanes Aguilar (2003) la documentación de usuario es un

instrumento comercial importante. Una buena documentación de usuario hará al

programa más accesible y asequible. El manual de usuario contiene una

introducción a las funciones del software, una sección que explica cómo instalar el

programa y una sección de referencia que describe los detalles de cada función

del software.

Es recomendable que cada vez que se diseñe un equipo o un software éste tenga

una manual de ayuda ya que por medio de él, el usuario tendrá la ayuda necesaria

para conocer el mismo como también sus partes. En el anexo # 16 se muestra el

manual de usuario del nuevo equipo.

Una vez culminadas las fases necesarias para la consecución de todos los

objetivos planteados en éste trabajo de grado, se procedieron a realizar pruebas

en tiempo y condiciones reales con el fotómetro producto del rediseño para

estimar su error porcentual al momento de emitir resultados.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

196

Dichas pruebas fueron realizadas gracias a la dirección de la Escuela de

Bioanálisis de la Facultad de Medicina LUZ, ente que facilitó las instalaciones del

Laboratorio de Análisis Instrumental y todo el material necesario para la

realización de las mismas, las cuales abarcaron la medición de absorbancia a un

patrón certificado de concentración conocida de la marca HEMOGLOWEINER,

además de cinco (5) muestras derivadas del mismo patrón y a doce (12) muestras

de sangre completa para determinar su concentración de hemoglobina. Los

resultados obtenidos de la medición realizada con el fotómetro rediseñado, fueron

tabulados y posteriormente comparados con los emitidos por un espectrofotómetro

modelo SPECTRONIC 20+ de la compañía SPECTRONIC® . Dicha comparación

se muestra en las tablas # 4.1 y 4.2

Tabla # 4.1, Comparación de resultados SPECTRONIC® 20+ Vs SISMAC en Estándares.

Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

197

Tabla # 4.2, Comparación de resultados SPECTRONIC® 20+ Vs SISMAC en muestras

de sangre completa. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara.

Una vez comparados los resultados obtenidos con los dos instrumentos de

medición, se procedió a calcular el error porcentual del SISMAC (fotómetro

rediseñado) tomando como valor teórico los resultados emitidos por el

SPECTRONIC 20+. A continuación se muestra el error calculado en función de la

lectura realizada al estándar certificado HEMOGLOWEINER a partir de la

ecuación # 4.1.

% Error = (Vt-Ve/Vt) x 100 Ecuación # 4.6.

% Error estándar concentrado = (0,436-0,437/0,436) x 100 = -0,1

Se observa un reducido margen de error lo que indica que el prototipo producto

del rediseño goza de un buen grado de precisión que lo capacita para emitir

resultados confiables. Adicionalmente a la comparación de resultados, a cada uno

de los instrumentos de medición empleados en las pruebas le fue calculado su

factor de correlación lineal (R), el cual se emplea para verificar la linealidad de los

resultados emitidos y la calibración de un instrumento de análisis fotométrico,

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

198

donde la obtención de un valor de (R) cercano a la unidad se refiere a un

instrumento con buena linealidad en sus resultados y cuenta con una calibración

apropiada. En las figuras # 4.60 y 4.61 se muestran los valores de absorbancia

calculados por ambos instrumentos y su factor de correlación.

Figura # 4.60, Gráfica Concentración Vs Absorbancia en patrones concentrados medidos

con SPECTRONIC® 20+

Fuente Julio Sánchez y José Lamontanara.

Figura # 4.61, Gráfica Concentración Vs Absorbancia en patrones concentrados

medidos con SISMAC

Fuente Julio Sánchez y José Lamontanara.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

199

Las gráficas indican que ambos instrumentos gozan de buena linealidad en sus

resultados y de una calibración apropiada que les permiten emitir resultados

correctos y precisos.

En la figura # 4.62 se muestra de manera gráfica la diferencia entre lecturas y/o

resultados emitidos por los dos instrumentos de medición donde se aprecia una

pequeña diferencia en ambas rectas.

Figura # 4.62, Gráfica Concentración Vs Absorbancia en patrones concentrados medidos

con SISMAC y SPECTRONIC® 20+

Fuente Julio Sánchez y José Lamontanara.

La veracidad de los datos presentados en la realización de las pruebas finales

aplicadas al prototipo producto del rediseño, son validados a través de un informe

emitido por la Escuela de Bioanálisis de la Facultad de Medicina de la Universidad

del Zulia, el cual puede ser consultado en el anexo # 28.

DERECHOS RESERVADOS

200

CONCLUSIONES

CONCLUSIONES

Se realizó un estudio sobre el fotómetro LAB-COMPUTER para establecer

su funcionamiento y así determinar la cantidad de luz absorbida por un

componente específico dentro de una sustancia específica.

Se recurrió a la realización de entrevistas no estructuradas para determinar

los requerimientos técnicos necesarios para el rediseño del LAB-

COMPUTER, para emprender el desarrollo del mismo.

El equipo resultante del rediseño realiza pruebas mediante el método de

punto final, a diferencia de su antecesor, goza de gran precisión, es de fácil

manejo y además cuenta con una guía paso a paso para nuevos usuarios.

El mejoramiento de la interfaz gráfica y la implementación de la guía para el

manejo fueron concebidas gracias al uso de un monitor de PC como medio

de comunicación.

El haber empleado un PC para realización de pruebas da un gran aporte a

la capacidad de ampliación de las funciones del equipo, las cuales podrían

dirigirse por ejemplo hacia diseñar bases de datos para el historial de

pacientes.

El haber dotado al sistema de la capacidad de autocalibración facilita el

proceso de realización de pruebas y obtención de resultados, puesto que

permite al usuario emplear data previamente almacena sobre los reactivos

empleados.

DERECHOS RESERVADOS

201

CONCLUSIONES

Haber empleado un microcontrolador facilitó la labor de cuantificar la luz

absorbida por la muestra en función de un valor de tensión, y transmitir el

mismo hacia el PC.

El producto final del nuevo fotómetro es de gran ayuda debido a que el

software diseñado consta con una ayuda en línea como también consta de

un manual útil para nuevos usuarios con una claridad de redacción factible.

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202

RECOMENDACIONES

RECOMENDACIONES

Una vez formuladas las conclusiones derivadas del análisis y discusión de los

resultados, se emiten las siguientes recomendaciones:

Adquirir el fotodetector propuesto, y efectuar la implementación de los

circuitos diseñados para así poder realizar lecturas en la región UV del

espectro.

Analizar los circuitos del equipo diseñado con la finalidad de determinar si

es factible reducir costos en su implementación.

Fomentar investigaciones y desarrollos de proyectos en el área de

electrónica.

Diseñar módulos que permitan el manejo de los resultados obtenidos en

manejadores de texto para imprimir resultados y para el manejo del historial

de los pacientes.

DERECHOS RESERVADOS

203

BIBLIOGRAFÍA

BIBLIOGRAFÍA

1. TEXTOS:

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España (2003).

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Edición, Editorial EDILUZ 2.001.

Chávez, N. “Introducción a la Investigación Educativa”, Primera edición,

España 1.994.

Douglas a. Skoog, Donald M. West, F. James Holder, Stanley R. Crouch

“Química Analítica”, Séptima edición, Editorial McGraw-Hill México

(2001).

Douglas A. Skoog, F. James Holler, Timothy A. Nieman. “Principios de

Análisis Instrumental”, Quinta edición, Editorial McGraw-Hill España

(2001).

Hernández, R; Fernández, C; y Baptista, P. “Metodología de la Investigación”, México, McGraw-Hill Interamericana 1.994.

Angulo Uzcategui, José Mª, Romero Yesa, Susana, Angulo Martínez,

Ignacio “Microcontroladores PIC, Diseño práctico de aplicaciones”,

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Johanes Aguilar, Luis. “Fundamentos de programación” Algoritmos,

estructuras de datos y objetos, Tercera edición, Editorial McGraw-Hill

España (2003).

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Sabino, Carlos. “Como hacer una tesis y elaborar todo tipo de escritos”, Segunda Edición, Editorial Panapo, 1992.

Sierra Bravo, R. “Técnicas de Investigación Social”, Editorial Paraninfo,

S.A, Madrid 1.995.

Tamayo y Tamayo. “Metodología formal de la investigación científica”, Editorial Lumusa. 2000.

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hispanoamericana, S.A., 1998.

2. TESIS DE GRADO:

Max Frederic Balestra, “Desarrollo de un prototipo de microscopio computarizado para la visualización de muestras a través de una interfaz digital aplicada a un computador personal”, Universidad Dr.

Rafael Belloso Chacín ubicada en la Ciudad de Maracaibo, Estado Zulia,

Venezuela, Facultad de ingeniería, Escuela de computación, en el año

2001.

3. PÁGINAS WEB:

Biblioteca de Consulta Microsoft ® Encarta ® 2005. © 1993-2004

Microsoft Corporation (Reservados todos los derechos). www.nodo50.org/ciencia_ popular/ articulos/Einstein5.htm

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www.monografias.com

http://www.national.com/mpf/LM/LM331.html

http://www.national.com/mpf/LM/LM35.html

http://doc.chipfind.ru/stmicroelectronics/bta08600tw.htm

DERECHOS RESERVADOS

ANEXOS

DERECHOS RESERVADOS

Anexo # 1

PIC 16F87XA

DERECHOS RESERVADOS

ANEXO # 2

INSTRUMENTO DE RECOLECCIÓN DE DATA RELACIONADA CON EL LAB-COMPUTER.

FECHA: / / .

1. NOMBRE Y APELLIDO ________________________________

2. CARGO ________________________________

3. TIEMPO EN EL CARGO __________________

4. ¿Qué es un fotómetro?

5. ¿Qué es el LAB-COMPUTER?

6. ¿Para qué sirve el LAB-COMPUTER?

7. ¿De qué dispositivos electrónicos está equipado el LAB-COMPUTER?

8. ¿Qué funciones realiza cada dispositivo electrónico?

9. ¿Cuáles son las características de cada dispositivo electrónico del LAB-

COMPUTER?

10. ¿Qué aporte tiene cada dispositivo electrónico en el funcionamiento del LAB-

COMPUTER?

11. ¿Cómo funciona el LAB-COMPUTER?

12. ¿Qué tipos de pruebas realiza el LAB- COMPUTER?

DERECHOS RESERVADOS

13. ¿Qué es Absorbancia?

14. ¿Qué es Concentración?

15. ¿Cuáles son los procedimientos a seguir para que el LAB-COMPUTER realice

pruebas en el modo de Absorbancia y Concentración?

16. ¿Qué es el blanqueo y para qué sirve?

17. ¿Qué son los filtros de absorción y para que sirven dentro del LAB-

COMPUTER?

18. ¿De qué color debe ser el filtro para realizar pruebas de absorbancia y

concentración?

19. ¿Para qué sirven las pruebas de absorbancia y concentración realizadas en

una sustancia?

20. ¿Cuál es el rango de lectura del LAB-COMPUTER?

21. ¿Cómo hace el LAB-COMPUTER para arrojar resultados en números

decimales?

22. ¿Cuáles son las limitantes que presenta el actual LAB-COMPUTER?

23. ¿Qué es la prueba cinética?

24. ¿Cuál es el procedimiento a seguir para que el LAB-COMPUTER realice

pruebas del tipo cinética?

DERECHOS RESERVADOS

25. ¿De qué instrumentos debe estar dotado el LAB-COMPUTER para realizar las

pruebas del tipo cinética?

26. ¿Cuáles nuevos requerimientos técnicos se aspira tenga el producto obtenido

del rediseño del fotómetro digital?

FIRMA___________________

DERECHOS RESERVADOS

ANEXO # 3

FLUJOGRAMA INICIO DE SOFTWARE LAB-COMPUTER

DERECHOS RESERVADOS

ANEXO # 4

FLUJOGRAMA INICIO DE LA FUNCIÓN CONCENTRACIÓN

DERECHOS RESERVADOS

ANEXO # 5

FLUJOGRAMA INICIO DE LA FUNCIÓN ABSORBANCIA

DERECHOS RESERVADOS

ANEXO # 6

FLUJOGRAMA INICIO DEL SOFTWARE DISEÑADO

DERECHOS RESERVADOS

ANEXO # 7

BARRA DE MENÚ EN LA PANTALLA PRINCIPAL

Private Sub absorb_Click() If (Data2.Recordset.Fields("resp") = 1) Then 'pre_absorbancia.Show absorbancia1.Show ElseIf (Data2.Recordset.Fields("resp") = 2) Then absorbancia1.Show End If End Sub Private Sub cinet_Click() cinetica.Show End Sub Private Sub concen_Click() If (Data2.Recordset.Fields("resp") = 1) Then pre_concentracion.Show ElseIf (Data2.Recordset.Fields("resp") = 2) Then concentracion.Show End If End Sub

DERECHOS RESERVADOS

ANEXO # 8

INSTRUCCIONES EMPLEADAS TANTO PARA LA CREACIÓN Y ACTUALIZACIÓN DE LA BASE DE DATOS B1 JUNTO CON LA RUTINA DE

AUTO CALIBRACIÓN Private Sub Timer1_Timer() ' Mv: maxima variacion permitida ' Ai: variacion de intensidad ' I0: intensidad anterior ' I1: intensidad nueva Dim Mv As Double, Ai As Double Dim I0 As Double, I1 As Double Data4.Recordset.MoveFirst I0 = Data4.Recordset("valor") b = fuente.Text If (b = 0) Or (b = "") Then Exit Sub ElseIf (b <> 0) Then Timer1.Enabled = False I1 = b Mv = I0 * 0.05 Ai = Abs(I0 - I1) If (Ai <= Mv) Then Timer2.Enabled = False Select Case MsgBox("La fuente de luz ha sufrido una variación mínima o nula." _ & vbCrLf & "Se recomienda el uso de los valores previamente almacenados" _ , vbOKCancel Or vbInformation Or vbSystemModal Or vbDefaultButton1, "Información") Case vbOK Data2.Recordset.MoveFirst Data2.Recordset.Edit Data2.ReadOnly = False Data2.Recordset.Fields("resp") = 1 Data2.Recordset.Update Data2.Refresh Data3.Recordset.MoveFirst Data3.Recordset.Edit Data3.ReadOnly = False Data3.Recordset.Fields("estado") = 1 Data3.Recordset.Update Data3.Refresh Call MsgBox("Seleccione análisis a realizar", vbInformation Or vbSystemModal, "SISMAC") Case vbCancel Data2.Recordset.MoveFirst Data2.Recordset.Edit Data2.ReadOnly = False Data2.Recordset.Fields("resp") = 2 Data2.Recordset.Update Data2.Refresh

DERECHOS RESERVADOS

Data3.Recordset.MoveFirst Data3.Recordset.Edit Data3.ReadOnly = False Data3.Recordset.Fields("estado") = 2 Data3.Recordset.Update Data3.Refresh Call MsgBox("Seleccione análisis a realizar", vbInformation Or vbSystemModal, "SISMAC") 'Data4.Recordset.MoveFirst 'Data4.Recordset.Edit 'Data4.ReadOnly = False 'Data4.Recordset.Fields("estado") = I1 'Data4.Recordset.Update 'Data4.Refresh End Select ElseIf (Ai > Mv) Then Timer2.Enabled = False Data4.Recordset.MoveFirst Data4.Recordset.Edit Data4.ReadOnly = False Data4.Recordset.Fields("valor") = I1 Data4.Recordset.Update Data4.Refresh Select Case MsgBox("La fuente de luz ha sufrido una variación considerable en su estado físico." _ & vbCrLf & "Se recomienda recalcular los valores previamente almacenados" _ , vbOKCancel Or vbInformation Or vbSystemModal Or vbDefaultButton1, "Información") Case vbOK Data2.Recordset.MoveFirst Data2.Recordset.Edit Data2.ReadOnly = False Data2.Recordset.Fields("resp") = 2 Data2.Recordset.Update Data2.Refresh Data3.Recordset.MoveFirst Data3.Recordset.Edit Data3.ReadOnly = False Data3.Recordset.Fields("estado") = 2 Data3.Recordset.Update Data3.Refresh Call MsgBox("Seleccione análisis a realizar", vbInformation Or vbSystemModal, "SISMAC") Case vbCancel Data2.Recordset.MoveFirst Data2.Recordset.Edit Data2.ReadOnly = False Data2.Recordset.Fields("resp") = 1 Data2.Recordset.Update Data2.Refresh Data3.Recordset.MoveFirst Data3.Recordset.Edit Data3.ReadOnly = False Data3.Recordset.Fields("estado") = 1 Data3.Recordset.Update Data3.Refresh Call MsgBox("Seleccione análisis a realizar", vbInformation Or vbSystemModal, "SISMAC") End Select

DERECHOS RESERVADOS

ANEXO # 9

FLUJOGRAMA DE FUNCIONAMIENTO DEL PROGRAMA PARA LA NUEVA FUNCIÓN DE AUTOCALIBRACIÓN

DERECHOS RESERVADOS

ANEXO # 10

INSTRUCCIONES QUE CONFORMAN EL FORMULARIO AGREGAR PRUEBA

Private Sub Form_Load() Data1.DatabaseName = App.Path & "\BD_punto_final.mdb" Data1.RecordSource = "punto_final" End Sub Private Sub cmdAdd_Click() If (Text1.Text = "") Or (Text2.Text = "") Or (Text3.Text = "") Then MsgBox "Datos no ingresados o información imcompleta", 48 + 0 + 0, "SISMAC" Exit Sub End If Data1.Recordset.AddNew Text1.SetFocus End Sub Private Sub cmdDelete_Click() 'this may produce an error if you delete the last 'record or the only record in the recordset If (Text1.Text = "") Or (Text2.Text = "") Or (Text3.Text = "") Then MsgBox "No hay datos que eliminar", 48 + 0 + 0, "SISMAC" Data1.UpdateControls Exit Sub End If Data1.Recordset.Delete Data1.Recordset.MoveNext End Sub Private Sub cmdUpdate_Click() If (Text1.Text = "") Or (Text2.Text = "") Or (Text3.Text = "") Then Exit Sub End If Data1.UpdateRecord Data1.Recordset.Bookmark = Data1.Recordset.LastModified End Sub Private Sub cmdClose_Click() If (absorbancia.Visible = True) Then Data1.RecordSource = "UPDATE punto_final" Unload absorbancia: absorbancia.Show ElseIf (concentracion.Visible = True) Then Data1.RecordSource = "UPDATE punto_final" Unload concentracion: concentracion.Show End If Unload Me End Sub Private Sub Data1_Error(DataErr As Integer, Response As Integer) 'This is where you would put error handling code 'If you want to ignore errors, comment out the next line 'If you want to trap them, add code here to handle them MsgBox "Data error event hit err:" & Error$(DataErr) Response = 0 'throw away the error End Sub Private Sub Data1_Reposition() Screen.MousePointer = vbDefault On Error Resume Next 'This will display the current record position 'for dynasets and snapshots Data1.Caption = "Registro: " & (Data1.Recordset.AbsolutePosition + 1) 'for the table object you must set the index property when 'the recordset gets created and use the following line

DERECHOS RESERVADOS

'Data1.Caption = "Record: " & (Data1.Recordset.RecordCount * (Data1.Recordset.PercentPosition * 0.01)) + 1 End Sub Private Sub Data1_Validate(Action As Integer, Save As Integer) 'This is where you put validation code 'This event gets called when the following actions occur Select Case Action Case vbDataActionMoveFirst Case vbDataActionMovePrevious Case vbDataActionMoveNext Case vbDataActionMoveLast Case vbDataActionAddNew Case vbDataActionUpdate Case vbDataActionDelete Case vbDataActionFind Case vbDataActionBookmark Case vbDataActionClose End Select End Sub Private Sub Text1_KeyPress(KeyAscii As Integer) Call OnlyChar(KeyAscii) ' llamada al metodo End Sub Private Sub Text2_KeyPress(KeyAscii As Integer) Call OnlyChar(KeyAscii) ' llamada al metodo End Sub Private Sub Text3_KeyPress(KeyAscii As Integer) Call OnlyNumbers(KeyAscii) ' llamada al metodo End Sub Private Sub Timer1_Timer() If (Timer1.Interval > 1) Then Call cmdAdd_Click End If Timer1.Enabled = False End Sub

DERECHOS RESERVADOS

ANEXO # 11

RUTINA PARA LA SELECCIÓN DE UNA PRUEBA ESPECÍFICA

Private Sub Command1_Click() If (Combo1.Text = "") Then Call MsgBox("Debe seleccionar una prueba a realizar", vbCritical Or vbSystemModal, "Prueba de Absorbancia") Exit Sub End If Dim nom, prov, nomprov As Variant Data1.Recordset.MoveFirst Data3.Recordset.MoveFirst 'data1 punto_final / data2 frecuencia Do While Not Data1.Recordset.EOF nom = Data1.Recordset.Fields("Nombre") prov = Data1.Recordset.Fields("Proveedor") nomprov = nom + " " + prov Data2.Recordset.MoveFirst Do While Not Data2.Recordset.EOF If (nomprov = Combo1.Text) And (nomprov = Data2.Recordset.Fields("nombre_prueba")) Then absorbancia.Text2.Text = Data3.Recordset.Fields("valor") absorbancia.Text3.Text = Data2.Recordset.Fields("concentracion_estandar") absorbancia.Text4.Text = Data2.Recordset.Fields("frecuencia_estandar") absorbancia.Text5.Text = Data2.Recordset.Fields("factor_emplear") absorbancia.Text1.Visible = True absorbancia.Text1.Locked = False absorbancia.Combo1.Visible = False absorbancia.Command2.Visible = False absorbancia.Command5.Visible = False absorbancia.Label1.Visible = False GoTo flag End If If ((nomprov = Combo1.Text) = False) Then GoTo flg End If Data2.Recordset.MoveNext Loop flg: Data1.Recordset.MoveNext Loop flag: 'MsgBox "Insertar la muestra a estudiar", , "Lab-Computer plus" absorbancia.Label8.Caption = "Absorbancia de " + nom Unload Me: absorbancia.Show End Sub

DERECHOS RESERVADOS

ANEXO # 12

LÍNEAS DE CÓDIGO PARA CAMBIOS MENORES O IGUALES AL 5% DEL ESTADO FÍSICO DE LA FUENTE DE LUZ DEL EQUIPO

Private Sub Command6_Click() If (Combo1.Text = "") Then Call MsgBox("Debe seleccionar una prueba a realizar", vbCritical Or vbSystemModal, "Prueba de Concentración") Exit Sub End If Dim a, b, c, d, e As Variant Data3.Recordset.MoveFirst Data4.Recordset.MoveFirst If ((Data3.Recordset.Fields("resp") = 2) And (Data4.Recordset.Fields("estado") = 1)) Then Command6.Visible = False a = Combo1.Text Data1.Recordset.MoveFirst Do While (Not Data1.Recordset.EOF) b = Data1.Recordset.Fields("Proveedor") d = Data1.Recordset.Fields("Nombre") e = d + " " + b If (e = a) Then c = Data1.Recordset.Fields("Valor de Concentracion del Estandar") Text3.Text = c Text3.Visible = False Label5.Visible = False Text2.Locked = False Text2.Visible = False Text2.Text = Data4.Recordset.Fields("valor") Text2.SetFocus Text7.Visible = True Text7.Locked = False Text7.SetFocus MsgBox "Ingresar absorción del estandar", vbExclamation, "SISMAC" Timer3.Enabled = True Text7.SetFocus Call cadena Exit Sub End If Data1.Recordset.MoveNext If (b <> a) And (Data1.Recordset.EOF = True) Then MsgBox "no se encuentra el registro", , "no hay registro" Exit Sub End If Loop End If If ((Data3.Recordset.Fields("resp") = 1) And (Data4.Recordset.Fields("estado") = 1)) Then Data2.Recordset.MoveFirst Do While Not Data2.Recordset.EOF If (Combo1.Text = Data2.Recordset.Fields("nombre_prueba")) Then Combo1.Text = Data2.Recordset.Fields("nombre_prueba") Text2.Text = Data4.Recordset.Fields("valor") Text3.Text = Data2.Recordset.Fields("concentracion_estandar") Text4.Text = Data2.Recordset.Fields("frecuencia_estandar") Text5.Text = Data2.Recordset.Fields("factor_emplear") Call cadena Text1.Visible = False Text1.Locked = False Text2.Visible = False

DERECHOS RESERVADOS

Text3.Visible = False Text4.Visible = False Text5.Visible = False Label3.Visible = False Label4.Visible = False Label5.Visible = False Label7.Visible = False Combo1.Visible = False Command2.Visible = False Command6.Visible = False Command7.Visible = False Command5.Visible = True Timer3.Enabled = False MsgBox "Insertar la muestra a estudiar", , "SISMAC" Timer3.Enabled = True Exit Sub End If Data2.Recordset.MoveNext Loop ElseIf ((Data3.Recordset.Fields("resp") = 2) And (Data4.Recordset.Fields("estado") = 2)) Then If (Text2.Text = "") Then Timer3.Enabled = False MsgBox "Realizar Blanqueo", vbExclamation, "SISMAC" Command6.Visible = False Text7.Visible = True Text7.Locked = False Timer3.Enabled = True Else a = Combo1.Text Data1.Recordset.MoveFirst Do While (Not Data1.Recordset.EOF) b = Data1.Recordset.Fields("Proveedor") d = Data1.Recordset.Fields("Nombre") e = d + " " + b If (e = a) Then c = Data1.Recordset.Fields("Valor de Concentracion del Estandar") Text3.Text = c Text3.Visible = True Label5.Visible = True Call cadena Timer3.Enabled = False MsgBox "Ingresar absorción del estandar", vbExclamation, "SISMAC" Timer3.Enabled = True Exit Sub End If Data1.Recordset.MoveNext If (b <> a) And (Data1.Recordset.EOF = True) Then MsgBox "no se encuentra el registro", , "no hay registro" Exit Sub End If Loop End If Data4.Recordset.Edit Data4.ReadOnly = False Data4.Recordset.Fields("estado") = 1 Data4.Recordset.Update Data4.Refresh Call cadena End If End Sub

DERECHOS RESERVADOS

ANEXO # 13

FLUJOGRAMA PARA EL USO DE LA DATA ALMACENADA EN LA BASE DE DATOS

DERECHOS RESERVADOS

ANEXO # 14

LÍNEAS DE CÓDIGO PARA CAMBIOS MAYORES AL 5% DEL ESTADO FÍSICO DE LA FUENTE DE LUZ DEL EQUIPO

Private Sub Command1_Click() If (Combo1.Text = "") Then Call MsgBox("Debe seleccionar una prueba a realizar", vbCritical Or vbSystemModal, "Prueba de Concentración") Exit Sub End If Dim nom, prov, nomprov As Variant Data1.Recordset.MoveFirst Data3.Recordset.MoveFirst 'data1 punto_final / data2 frecuencia Do While Not Data1.Recordset.EOF nom = Data1.Recordset.Fields("Nombre") prov = Data1.Recordset.Fields("Proveedor") nomprov = nom + " " + prov Do While Not Data2.Recordset.EOF If (nomprov = Combo1.Text) And (nomprov = Data2.Recordset.Fields("nombre_prueba")) Then concentracion.Combo1.Text = Data2.Recordset.Fields("nombre_prueba") concentracion.Text7.Visible = True concentracion.Text7.Locked = False concentracion.Text2.Text = Data3.Recordset.Fields("valor") concentracion.Text3.Text = Data2.Recordset.Fields("concentracion_estandar") concentracion.Text4.Text = Data2.Recordset.Fields("frecuencia_estandar") concentracion.Text5.Text = Data2.Recordset.Fields("factor_emplear") concentracion.Combo1.Visible = False concentracion.Command6.Visible = False concentracion.Command7.Visible = False concentracion.Timer3.Enabled = True GoTo flag End If If ((nomprov = Combo1.Text) = False) Then GoTo flg End If Data2.Recordset.MoveNext Loop flg: Data1.Recordset.MoveNext Loop flag: concentracion.Label6.Caption = "Concentración de " + nom Unload Me: concentracion.Show MsgBox "Insertar la muestra a estudiar", , "Lab-Computer plus" End Sub Private Sub Command2_Click() agregar_prueba.Show End Sub Private Sub Timer1_Timer() Dim a, b, c, d, e As Variant Combo1.Clear Data1.Recordset.MoveFirst Data1.UpdateControls Do While (Not Data1.Recordset.EOF) a = a + 1 Data1.Recordset.MoveNext

DERECHOS RESERVADOS

Loop b = 1 c = 0 Data1.Recordset.MoveFirst For b = 1 To a d = Data1.Recordset.Fields("Nombre") e = Data1.Recordset.Fields("Proveedor") Combo1.List(c) = d + " " + e Data1.Recordset.MoveNext c = c + 1 Next b Timer1.Enabled = False End Sub

DERECHOS RESERVADOS

ANEXO # 15

FLUJOGRAMA PARA EL NO USO DE LA DATA ALMACENADA EN LA BASE DE DATOS

DERECHOS RESERVADOS

ANEXO # 16

LÍNEAS DE CÓDIGO PARA EL BOTÓN DE ATRÁS

PRIVATE SUB COMMAND5_CLICK() DIM NUEVO AS BOOLEAN DATA3.RECORDSET.MOVEFIRST DATA4.RECORDSET.MOVEFIRST 'DATA3.RECORDSET.FIELDS("RESP") = 2) AND (DATA4.RECORDSET.FIELDS("ESTADO") = 1) IF (DATA3.RECORDSET("RESP") = 2 AND DATA4.RECORDSET("ESTADO") = 2) THEN DATA2.RECORDSET.MOVEFIRST NUEVO = TRUE DO WHILE NOT DATA2.RECORDSET.EOF IF (DATA2.RECORDSET.FIELDS("NOMBRE_PRUEBA") = COMBO1.TEXT) THEN NUEVO = FALSE CALL CMDADD_CLICK GOTO FLAG END IF DATA2.RECORDSET.MOVENEXT LOOP END IF IF (NUEVO = TRUE) THEN DATA2.RECORDSET.ADDNEW CALL CMDADD_CLICK GOTO FLAG END IF DIM A AS VARIANT A = MSGBOX("DESEA SALIR DE LA PRUEBA", 48 + VBYESNO, "PRUEBA DE ABSORBANCIA") IF (A = VBYES) THEN FLAG: IF (TEXT2.TEXT = "") THEN UNLOAD ME END IF DATA4.RECORDSET.MOVEFIRST IF (TEXT2.TEXT = "") THEN GOTO FLAG1 END IF DATA4.RECORDSET.EDIT DATA4.READONLY = FALSE DATA4.RECORDSET.FIELDS("VALOR") = TEXT2.TEXT DATA4.RECORDSET.UPDATE DATA4.RECORDSET.MOVENEXT FLAG1: UNLOAD ME: MENU_PRINCIPAL.SHOW END IF

DERECHOS RESERVADOS

ANEXO # 17

REALIZAR PRUEBA DEL MISMO TIPO Private Sub Command3_Click() Dim a As Variant a = MsgBox("¿Seguro desea realizar prueba del mismo tipo?", vbYesNo, "SISMAC") If (a = 6) Then Text6.Text = "" Text7.Text = "" Text8.Text = "" MsgBox "Ingresar la muestra a estudiar", , "SISMAC" Command3.Visible = False Command4.Visible = False Text8.Visible = False Label8.Visible = False Text1.SetFocus End If End Sub

DERECHOS RESERVADOS

ANEXO # 18

LÍNEAS DE CÓDIGO PARA EL BOTÓN DE PRUEBAS DE OTRO TIPO Private Sub Command4_Click() Dim a As Variant a = MsgBox("¿Seguro desea realizar nueva prueba?", vbYesNo, "SISMAC") If (a = 6) Then Text1.Text = "" Text3.Text = "" Text4.Text = "" Text5.Text = "" Text6.Text = "" Text7.Text = "" Text1.Visible = False Text3.Visible = False Text4.Visible = False Text5.Visible = False Text6.Visible = False Command2.Visible = False Command4.Visible = False Label2.Visible = False Label4.Visible = False Label5.Visible = False Label6.Visible = False Label7.Visible = False Label1.Caption = "" Combo1.Text = "" MsgBox "Seleccionar prueba a realizar", vbExclamation, "SISMAC" Timer3.Enabled = False Command6.Visible = True Command7.Visible = True Combo1.Visible = True Combo1.SetFocus Combo1.Text = "" Command6.Visible = True End If End Sub

DERECHOS RESERVADOS

ANEXO # 19

CÁLCULO DE LA ABSORBANCIA

Private Sub cmdResult_Click() 'Call MsgBox("Inserte el Blanqueo", vbInformation Or vbSystemModal, "Prueba de Absorbancia") If (Data1.Recordset.Fields("resp") = 1) Then Call MsgBox("Inserte la Muestra a estudiar", vbInformation Or vbSystemModal, "Prueba de Absorbancia") Timer1.Enabled = True Timer2.Enabled = True cmdResult.Visible = False ElseIf (Data1.Recordset.Fields("resp") = 2) Then Call MsgBox("Inserte el Blanqueo", vbInformation Or vbSystemModal, "Prueba de Absorbancia") Timer1.Enabled = True Timer2.Enabled = True cmdResult.Visible = False Private Sub Form_Activate() Data1.Recordset.MoveFirst Data2.Recordset.MoveFirst Timer1.Enabled = True If (Data1.Recordset("resp") = 1 And Data2.Recordset("estado") = 1) Then txtBlanqueo.Text = Data2.Recordset("valor") Call MsgBox("Inserte la muestra a estudiar", vbInformation Or vbSystemModal, "Prueba de Absorbancia") txtEntrada.SetFocus Timer2.Enabled = True 'ElseIf (Data1.Recordset("resp") = 2 And Data2.Recordset("estado") = 2) Then 'Call MsgBox("Inserte Blanqueo", vbInformation Or vbSystemModal, "Prueba de Absorbancia") 'txtEntrada.SetFocus End Sub Private Sub Timer2_Timer() If (txtBlanqueo.Text = "") Then txtBlanqueo.Text = txtEntrada.Text Timer2.Enabled = False Call MsgBox("Inserte la muestra a estudiar", vbInformation Or vbSystemModal, "Prueba de Absorbancia") txtEntrada.Text = "" Timer2.Enabled = True Exit Sub ElseIf (txtAbs.Text = "") Then Timer2.Enabled = False Timer1.Enabled = False txtAbs.Text = txtEntrada.Text txtEntrada.Text = "" Dim a As Double ' w = Y / X ' esto se pide en la cinetica

DERECHOS RESERVADOS

'o = (Log(w)) / (Log(10)) a = -(Log(txtBlanqueo.Text / txtAbs.Text) / Log(10)) Text1.Text = Abs(Mid(a, 1, 8)) cmdMismo.Visible = True Text1.Visible = True Label3.Visible = True If (Data1.Recordset("resp") = 2 And Data2.Recordset("estado") = 2) Then Data2.Recordset.MoveFirst Data2.Recordset.Edit Data2.ReadOnly = False Data2.Recordset.Fields("valor") = txtBlanqueo.Text Data2.Recordset.Update Data2.Refresh End If Exit Sub End If End Sub

DERECHOS RESERVADOS

ANEXO # 20

FLUJOGRAMA PARA EL NO USO DE LA DATA O PARA EL USO DE LA DATA

ALMACENADA EN LA BASE DE DATOS PARA LA PRUEBA DE ABSORBANCIA

DERECHOS RESERVADOS

ANEXO # 21

LÍNEAS DE CÓDIGO PARA EL FORMULARIO AGREGAR CINÉTICA

PRIVATE SUB FORM_LOAD() DATA1.DATABASENAME = APP.PATH & "\BD_PUNTO_FINAL.MDB" DATA1.RECORDSOURCE = "CINETICA" END SUB PRIVATE SUB CMDADD_CLICK() IF (TXTFIELDS(0) = "") OR (TXTFIELDS(1) = "") OR (TXTFIELDS(2) = "") OR (TXTFIELDS(3) = "") OR (TXTFIELDS(4) = "") THEN MSGBOX "DATOS NO INGRESADOS O INFORMACIÓN IMCOMPLETA", 48 + 0 + 0, "LAB-COMPUTER PLUS" DATA1.UPDATECONTROLS EXIT SUB END IF IF (COMBO2.TEXT = "") OR (COMBO1.TEXT = "") THEN MSGBOX "DEBE INGRESAR UNA DENOMINACION DE TIEMPO", 48 + 0 + 0, "LAB-COMPUTER PLUS" EXIT SUB END IF IF (TXTFIELDS(3) < 30) AND (COMBO2.TEXT = "SEGUNDO(S)") THEN MSGBOX "EL TIEMPO DE LECTURA DEBE SER MAYOR A 30 SEGUNDOS", 48 + 0 + 0, "LAB-COMPUTER PLUS" EXIT SUB END IF DATA1.RECORDSET.ADDNEW END SUB PRIVATE SUB CMDDELETE_CLICK() IF (TXTFIELDS(0) = "") AND (TXTFIELDS(1) = "") AND (TXTFIELDS(2) = "") AND (TXTFIELDS(3) = "") AND (TXTFIELDS(4) = "") THEN MSGBOX "NO HAY DATOS QUE ELIMINAR", 48 + 0 + 0, "LAB-COMPUTER PLUS" DATA1.UPDATECONTROLS EXIT SUB END IF DATA1.RECORDSET.DELETE DATA1.RECORDSET.MOVENEXT END SUB PRIVATE SUB CMDUPDATE_CLICK() DATA1.UPDATERECORD DATA1.RECORDSET.BOOKMARK = DATA1.RECORDSET.LASTMODIFIED END SUB PRIVATE SUB CMDCLOSE_CLICK() DATA1.UPDATECONTROLS UNLOAD ME END SUB PRIVATE SUB DATA1_ERROR(DATAERR AS INTEGER, RESPONSE AS INTEGER) 'THIS IS WHERE YOU WOULD PUT ERROR HANDLING CODE 'IF YOU WANT TO IGNORE ERRORS, COMMENT OUT THE NEXT LINE 'IF YOU WANT TO TRAP THEM, ADD CODE HERE TO HANDLE THEM

DERECHOS RESERVADOS

MSGBOX "DATA ERROR EVENT HIT ERR:" & ERROR$(DATAERR) RESPONSE = 0 'THROW AWAY THE ERROR END SUB PRIVATE SUB DATA1_REPOSITION() SCREEN.MOUSEPOINTER = VBDEFAULT ON ERROR RESUME NEXT END SUB PRIVATE SUB DATA1_VALIDATE(ACTION AS INTEGER, SAVE AS INTEGER) 'THIS IS WHERE YOU PUT VALIDATION CODE 'THIS EVENT GETS CALLED WHEN THE FOLLOWING ACTIONS OCCUR SELECT CASE ACTION CASE VBDATAACTIONMOVEFIRST CASE VBDATAACTIONMOVEPREVIOUS CASE VBDATAACTIONMOVENEXT CASE VBDATAACTIONMOVELAST CASE VBDATAACTIONADDNEW CASE VBDATAACTIONUPDATE CASE VBDATAACTIONDELETE CASE VBDATAACTIONFIND CASE VBDATAACTIONBOOKMARK CASE VBDATAACTIONCLOSE END SELECT END SUB PRIVATE SUB TIMER1_TIMER() CALL CMDADD_CLICK COMBO1.ADDITEM ("HORA(S)") COMBO1.ADDITEM ("MINUTO(S)") COMBO1.ADDITEM ("SEGUNDO(S)") COMBO2.ADDITEM ("HORA(S)") COMBO2.ADDITEM ("MINUTO(S)") COMBO2.ADDITEM ("SEGUNDO(S)") TIMER1.ENABLED = FALSE END SUB

DERECHOS RESERVADOS

ANEXO # 22

LÍNEAS DE CÓDIGO PARA EL FORMULARIO CINÉTICA

Dim min As Long, hor As Long Dim hora As Long, minuto As Long Dim cont As Long, timp As Long, timp2 As Long Dim a() As Double, Tiempo_Incubacion As Long Dim c As Integer, Intervalo_Mayor As Long Dim tmpdiv As Integer, tlecturas As Integer, clecturas As Integer Private Sub Command1_Click() Dim nomprov As Variant Data1.Recordset.MoveFirst Do While Not Data1.Recordset.EOF nomprov = Data1.Recordset.Fields("nombre_prueba") + " " + Data1.Recordset.Fields("nombre_proveedor") If (Combo1.Text = nomprov) Then If (Data1.Recordset.Fields("denominacion") = "Hora(s)") Then temp2.ListIndex = 0 ElseIf (Data1.Recordset.Fields("denominacion") = "Minuto(s)") Then temp2.ListIndex = 1 ElseIf (Data1.Recordset.Fields("denominacion") = "Segundo(s)") Then temp2.ListIndex = 2 End If If (Data1.Recordset.Fields("denominacion2") = "Hora(s)") Then temp.ListIndex = 0 ElseIf (Data1.Recordset.Fields("denominacion2") = "Minuto(s)") Then temp.ListIndex = 1 ElseIf (Data1.Recordset.Fields("denominacion2") = "Segundo(s)") Then temp.ListIndex = 2 End If txtIncubacion.Visible = True txtTiempo.Visible = True txtLecturas.Visible = True Label.Visible = True lblLabel(3).Visible = True lblCantidad.Visible = True temp.Visible = True temp2.Visible = True cmdGenerar.Visible = True Exit Sub End If Data1.Recordset.MoveNext Loop If (Data1.Recordset.EOF = True) Then MsgBox "Datos no existentes", 48 + 0 + 0, "Lab-Computer Plus" Data1.Recordset.MoveFirst End If End Sub Private Sub Command2_Click() agregar_cinetica.Show End Sub Private Sub Command3_Click() Unload Me: menu_principal.Show End Sub 'X = Text2.Text 'frecuencia de blanqueo (potencia de entrada)

DERECHOS RESERVADOS

'Y = Text6.Text ' frecuencia de la muestra (potencia de salida) 'w = Y / X ' esto se pide en la cinetica 'o = (Log(w)) / (Log(10)) Private Sub cmdGenerar_Click() Select Case temp.ListIndex Case 0: hor = 60 min = 60 Case 1: hor = 1 min = 60 Case 2: hor = 1 min = 1 End Select espera.Interval = 1000 Select Case temp2.ListIndex Case 0: hora = 60 minuto = 60 Case 1: hora = 1 minuto = 60 Case 2: hora = 1 minuto = 1 End Select Tiempo_Incubacion = txtIncubacion Call espera_Timer End Sub Private Sub procesos() tlecturas = txtTiempo clecturas = txtLecturas tmpdiv = tlecturas / clecturas Intervalo_Mayor = tlecturas 'Timer.Interval = tmpdiv Timer.Interval = 1000 Call Timer_Timer '************************************************************* End Sub Private Sub procefin() Timer.Interval = 0 Dim total As Double, c As Long Flex.Row = 0 Flex.Text = "Lecturas" Flex.ColWidth(0) = 2000 Flex.Rows = clecturas + 2 Dim j As Integer For j = 0 To clecturas Flex.Row = j + 1 Flex.Text = a(j) If (c = clecturas) Then GoTo flag Else total = total + (a(j) - a(j + 1)) c = c + 1 End If Next j flag: total = total / clecturas txtResultado.Text = total Flex.Visible = True

DERECHOS RESERVADOS

lblLabel(2).Visible = True txtResultado.Visible = True Screen.MousePointer = 0 End Sub Private Sub datos() Dim nom, prov, nomprov As Variant Data1.Recordset.MoveFirst Do While Not Data1.Recordset.EOF nom = Data1.Recordset.Fields("nombre_prueba") prov = Data1.Recordset.Fields("nombre_proveedor") nomprov = nom + " " + prov Combo1.AddItem (nomprov) Data1.Recordset.MoveNext Loop MsgBox "Antes de realizar la prueba, revisar el filtro a utilizar" & vbCrLf & _ "Filtro adecuado a utilizar en la prueba: 480 Nm", 48 + 0 + 0, "Lab-Computer Plus" End Sub Private Sub Timer_Timer() Dim entrada As Double, salida As Double, result As Single Dim i As Integer ReDim Preserve a(clecturas) As Double Screen.MousePointer = 11 timp = timp + 1 timp2 = timp2 + 1 If (timp * 60) >= (Intervalo_Mayor * 60) * min * hor Then GoTo flag2 Else If (timp2 * 60 = tmpdiv * 60) Then flag2: Randomize entrada = Rnd Randomize salida = Rnd result = ((Log(salida / entrada)) / (Log(10))) * (-1) For i = 1 To clecturas If (c = clecturas) Then Call procefin ElseIf (a(i) = 0) Then a(i) = result c = c + 1 timp2 = 0 GoTo flag End If '///////// proceso de sumar o restar 'GoTo flag Next i End If 'txtResultado = result flag: End If ' If (c = clecturas) Then 'Timer.Enabled = False 'End If End Sub Private Sub espera_Timer() cont = cont + 1 pruebalbl.Caption = cont If (cont * 60) >= (Tiempo_Incubacion * 60) * minuto * hora Then espera.Interval = 0

DERECHOS RESERVADOS

Dim entrada As Double, salida As Double, result As Single ReDim Preserve a(clecturas) As Double Randomize entrada = Rnd Randomize salida = Rnd result = ((Log(salida / entrada)) / (Log(10))) * (-1) a(0) = result Call procesos End If End Sub Private Sub Timer1_Timer() Call datos Timer1.Enabled = False End Sub

DERECHOS RESERVADOS

ANEXO # 23

USO DE LA DATA ALMACENADA PARA REALIZAR PRUEBA CINÉTICA

DERECHOS RESERVADOS

ANEXO # 24

NO USO DE LA DATA ALMACENADA PARA REALIZAR PRUEBA CINÉTICA

DERECHOS RESERVADOS

ANEXO # 25

PROGRAMA DENTRO DEL MICROCONTROLADOR QUE PERMITE LA CUANTIFICACIÓN, ORDENACIÓN, AGRUPACIÓN Y ENVÍO DE

INFORMACIÓN

list p=16f873 ; list directive to define processor #include <p16f873.inc> ; processor specific variable definitions __CONFIG _CP_OFF & _WDT_OFF & _BODEN_OFF & _PWRTE_ON & _XT_OSC & _WRT_ENABLE_OFF & _LVP_OFF & _CPD_OFF AUXL EQU 0x20 AUXH EQU 0x21 ;********************************************************************** ORG 0x000 ; processor reset vector nop ; nop required for icd goto main ; go to beginning of program ORG 0x005 ; interrupt vector location bcf T1CON,0 clrf TMR1L ;borra la parte baja del TMR1 clrf PIR1 bsf INTCON,PEIE ;permiso de interrupciones no contempladas en el INTCON bsf T1CON,0 retfie main bcf STATUS,RP1 ;se elige el banco 1 bsf STATUS,RP0 ;se elige el banco 1 clrf TRISB movlw 0xFF ;puertaC como entrada movwf TRISC ;puertaC como entrada clrf INTCON bcf STATUS,RP1 ;se elige el banco 0 bcf STATUS,RP0 ;se elige el banco 0 movlw b'00000101' ;enciende el TMR1 movwf CCP1CON ;enciende el TMR1 clrf PORTC bsf INTCON,GIE ;permiso global de interrupciones bsf INTCON,PEIE ;permiso de interrupciones no contempladas en el INTCON movlw b'00000001' ;enciende el TMR1 movwf T1CON ;enciende el TMR1 bsf STATUS,RP0 ;pasa al banco 1 ;bsf PIE1,TMR1IE ;habilita la interrupcion por desbordamiento del TMR1 bsf PIE1,CCP1IE ;habilita la interrupcion por captura del modulo CCP1

DERECHOS RESERVADOS

bcf STATUS,RP0 ;pasa al banco 0 clrf TMR1H ;borra la parte alta del TMR1 clrf TMR1L ;borra la parte baja del TMR1 ;************************************************************************************************** ciclo call convertir bcf PORTC,2 call DELAY call DELAY call DELAY call convertir call DELAY call DELAY call DELAY goto ciclo movlw 0x13 subwf AUX4,W btfss STATUS,C goto DALE bcf PORTC,2 DALE movlw 0x12 subwf AUX4,W btfsc STATUS,C goto DALE0 bsf PORTC,2 DALE0 call DELAY goto ciclo ;*********************************************************************************************************** ;retardos de tiempo DELAY movlw 0x05 ;retardo aproximado de siete milisegundos movwf CONTA4 delay1 movlw 0x20 movwf CONTA3 goto delay2 DELAY3 movlw 0x10 movwf CONTA3 clrf CONTA4 delay2 decf CONTA3 movf CONTA3,1 btfss STATUS,Z goto delay2 nop btfss STATUS,Z goto delay1 return ;*******************************************************************************************************************

DERECHOS RESERVADOS

;Rutina para la conversion AD de la senñal de referencia de voltaje del cananal0. convertir sigue movlw b'10000001' movwf ADCON0 ;...coloca ren alto el bit de culminacion de convercion bsf ADCON0,GO espera btfsc ADCON0,GO ;espera a que el bit dos de ADCON0 pase a cero.... goto espera ;...indicando que se culmino la conversion bcf STATUS,RP1 ;se elige el banco 1 bsf STATUS,RP0 ;se elige el banco 1 movf ADRESL,W ;guarda la parte alta de la conversion en WREG bcf STATUS,RP1 ;se elige el banco 1 bcf STATUS,RP0 ;se elige el banco 1 movwf AUX3 movf ADRESH,W ;guarda la parte alta de la conversion en WREG movwf AUX4 ;pasa el calor de WREG a AUX4 movwf AUX3 movf AUX4,W movwf PORTB return ;************************************************************************************************ END ; directive 'end of program'

DERECHOS RESERVADOS

ANEXO # 26

FORMULARIO PARA LA INTERPRETACIÓN Y/O DECODIFICACIÓN DE LA DATA PROVENIENTE DEL PUERTO Db 25

Dim BAJA As Double Dim ALTA As Double Dim FRECUENCIA As Double Dim TEMPERATURA As Double Dim LECTURA As String Private Sub Command1_Click() Form2.Show Private Sub Command2_Click() Timer6.Enabled = True Private Sub Form_Load() LECTURA = "frec" End Sub Private Sub Timer1_Timer() Out 890, 35 Timer4.Enabled = True Timer1.Enabled = False End Sub Private Sub Timer2_Timer() Out 890, 45 Timer5.Enabled = True Timer2.Enabled = False End Sub Private Sub Timer3_Timer() FRECUENCIA = Round(100 * (1 / ((((ALTA * 256 And 65535) Or (BAJA And 65535)) + 6) * 0.0000005))) / 100 FRECUENCIA = Round(100 * (FRECUENCIA / 1000)) / 100 Text3.Text = FRECUENCIA & " kHz" End If If Text3.BackColor = vbWhite Then Text3.BackColor = vbGreen Else Text3.BackColor = vbWhite End If End Sub Private Sub Timer4_Timer() BAJA = Inp(888) Text1.Text = BAJA Timer2.Enabled = True Timer4.Enabled = False End Sub Private Sub Timer5_Timer() ALTA = Inp(888) Text2.Text = ALTA If LECTURA = "frec" Then Timer1.Enabled = True Timer5.Enabled = False Else Timer1.Enabled = False Timer5.Enabled = False End If End Sub

DERECHOS RESERVADOS

Private Sub Timer6_Timer() If LECTURA = "frec" Then LECTURA = "temp" Timer3.Enabled = False Timer7.Enabled = True Timer8.Enabled = True Text3.BackColor = vbYellow Else LECTURA = "frec" Timer7.Enabled = False Timer8.Enabled = False Timer3.Enabled = True Timer1.Enabled = True End If Timer6.Enabled = False End Sub Private Sub Timer7_Timer() Out 890, 40 End Sub Private Sub Timer8_Timer() TEMPERATURA = Round((Inp(888) * 1.85 - 32) * (5 / 9)) Text4.Text = TEMPERATURA & " ºC" End Sub

DERECHOS RESERVADOS

ANEXO # 27

MANUAL PARA EL USUARIO DEL NUEVO EQUIPO

Abrir el archivo SISMAC MANUAL.doc en la carpeta CONCLUSIONES

DERECHOS RESERVADOS

ANEXO # 28

CARTA EXPENDIDA DESDE EL LABORATORIO DE ANÁLISIS INSTRUMENTAL DE LA UNIVERSIDAD DEL ZULIA CERTIFICANDO LA DATA RECOLECTADA DURANTE LAS PRUEBAS FINALES DEL SISMAC

DERECHOS RESERVADOS