UNIVERSIDAD DE ORIENTE

NÚCLEO DE MONAGAS

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA DE SISTEMAS

SUB-COMISIÓN DE TRABAJOS DE GRADO

AUTOMATIZACION Y CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES

MATURÍN / MONAGAS / VENEZUELA

DISEÑAR UN SISTEMA DE SUPERVISIÓN Y CONTROL AUTOMÁTICO PARA

LOS PROCESO Y CONDICIONES AMBIENTALES ADECUADAS PARA LOS

INVERNADEROS DE EXPERIMENTACIÓN AGRÍCOLA VEGETAL, CASO DE

ESTUDIO: UNIVERSIDAD DE ORIENTE, CAMPUS JUANICO, MATURÍN-

MONAGAS

Trabajo de Grado, Modalidad Curso Especial de Grado, presentado como

requisito parcial para optar al título de Ingeniero de Sistemas.

MATURÍN, MAYO DE 2015

Autores:

Br. Francis Del Valle Mata López

C.I.: 21.347.654

Br. Luis German Salazar Farías

C.I.: 20.648.461

Asesor Académico:

Ing. Moisés Pérez

ETAPA I

ELPROBLEMA Y SUS GENERALIDADES

1.1 Planteamiento y Delimitación del Problema

Al transcurrir el tiempo, tanto a nivel mundial como nacional, el ser humano

se ha concentrado en mejorar sus condiciones de vida, optimizar sus labores

diarias y rutinarias, realizar de manera eficaz y eficiente estas labores, generando

competitividad y por ende mejores procesos de producción que garanticen el

mayor beneficio posible.

Por medio de la capacidad de crear, generar conocimiento, diseñar y demás

virtudes que el ser humano posee, ha alcanzado desarrollar un sin número de

técnicas, herramientas y soluciones para sus problemas laborales, rutinarios y

repetitivos.

Impulsados por este afán de optimizar sus producciones, maximizar sus

beneficios y ser los mejores cada día, el ser humano tomado de la mano con la

tecnología, extraordinarias investigaciones y una infinita variedad de posibilidades

ha alcanzado diseñar, crear e implementar sistemas automáticos que en gran

manera han hecho más fácil, más eficiente y más productiva la vida del ser

humano.

Mediante estos sistemas, diseñados y creados a través de conceptos

básicos de varias ciencias, diferentes industrias; han puesto en el ser humano la

gran necesidad de llevar todo proceso de manera automática, en base a esta idea,

se establece la automatización; como un conjunto de sistemas que de forma

automatizada pueden realizar cualquier trabajo, operación o proceso en menor

tiempo y de mayor calidad.

Siguiendo este orden de ideas se puede decir, que la automatización permite

la implementación de equipos para trabajos, operaciones y procesos tediosos,

repetitivos e incluso riesgosos para el ser humano. De tal forma que han

contribuido con el perfeccionamiento de diferentes técnicas que incorporan la

supervisión y el control desde un punto donde se puede llevar un registro del

proceso que se esté realizando.

En este tiempo, se ha generado un alto índice de desarrollo a nivel industrial,

agrícola y hasta académico; diferentes países de América están a la vanguardia

con los procesos automatizados incrementando oportunidades hacia el desarrollo

productivo. Con cada avance tecnológico las empresas y universidades buscan

automatizar sus procesos y actividades e implementar nuevas herramientas para

el control de variables controlables, manejo de la información necesaria para la

toma de decisiones; con el propósito de incrementar la competitividad y

productividad de las mismas.

Es por esto que esta automatización ha llegado hasta el área productiva

vegetal, haciendo énfasis en los invernaderos, estos son, en esencia, estructuras

cerradas, cubiertas por materiales transparentes que permiten el control de la

temperatura, la humedad y otros factores para favorecer el desarrollo de las

plantas. Estos aprovechan el efecto producido por la radiación solar, la cual al

ingresar a través del material traslucido que recubre la estructura, calienta los

cultivos que se desarrollan dentro, estos a su vez emiten radiación de una longitud

de onda mayor que la solar (radiación infrarroja), lo que resulta, en que esta

radiación generada por el cultivo no atraviese la cubierta del invernadero y se

pierda, lo cual genera un calentamiento dentro del invernadero mayor que el que

se percibe en el exterior.

En un invernadero, el control del ambiente, es decir, de la luminosidad,

temperatura, la humedad, CO2 y Oxigeno y los procesos allí llevados de riego,

nivel de agua y demás, es un factor que tiene un gran impacto sobre el cultivo,

estas variables inciden de forma directa sobre la calidad y el rendimiento que

tendrá la cosecha al cumplirse el ciclo de desarrollo del producto.

Se puede decir entonces que el rendimiento del cultivo está directamente

relacionado con la eficiencia con que se controlen los procesos y las condiciones

ambientales dentro del invernadero, un pobre manejo o control de las variables

antes mencionadas pueden generar una baja producción y una baja calidad del

fruto.

En Venezuela el uso de invernadero para la producción agrícola se inicia

según Jaimez R. Martínez, P. Da Silva, R. (2007) en la década de los 80, en

cantidades muy reducidas preferiblemente gracias a inversión privada y en lugares

muy puntuales y no existe una región donde prevalezca una gran inversión en

invernaderos. En un esfuerzo a través del Gobierno Nacional y la Fundación

CIARA, se han ejecutado proyectos a nivel Nacional para la construcción de áreas

de cultivos al cuidado de las comunidades, estos proyectos abarcan la

construcción de invernaderos, los cuales les permiten a las comunidades tener

altas tasas de producción de hortalizas durante todo el año.

En relación a esto, las industrias e incluso las Universidades han decidido

usar sus espacios y conocimientos para generar producción en Venezuela

mediante la incorporación de sistemas de control y supervisión automática. Entre

estas universidades se encuentra la Universidad de Oriente, Núcleo de Monagas,

la cual se encuentra en la construcción de un invernadero para la realización de

experimentación agrícola vegetal.

Actualmente, como se mencionó anteriormente, el invernadero de la

Universidad de Oriente, en el campus Juanico, se encuentra en construcción y se

requiere que al comenzar los procesos de trabajo estos se cuente con un con un

método automatizado para que se lleve a cabo el proceso de supervisión y control

del ambiente optimo en el mismo. En base a lo mencionado anteriormente surgió

la necesidad de plantear una propuesta para un diseño de un sistema de

supervisión y control automático de procesos y que permita garantizar un

ambiente adecuado para la experimentación vegetal a realizar en los

invernaderos.

Bajo este contexto, con esta propuesta los procesos asociados al

mantenimiento del ambiente adecuado, serán llevados de manera óptima y

controlada de forma automática. Generará muchos beneficios para el personal

encargado del invernadero; así como la realización eficiente y eficaz de los

procesos allí llevados, generando la optimización de las actividades y mejor

productividad a la Universidad.

1.2 Objetivos de la Investigación

1.2.1 Objetivo general

Diseñar un sistema de supervisión y control automático para los procesos y

condiciones ambientales adecuadas para los invernaderos de experimentación

agrícola vegetal, de la Universidad de Oriente, Campus Juanico, Maturín-

Monagas.

1.2.2 Objetivos específicos

Describir la situación actual del invernadero de la Universidad de Oriente.

Definir los requerimientos técnicos necesarios para llevar a cabo la

automatización de los procesos y ambiente adecuado en el invernadero.

Determinar los componentes que integraran la implementación de un sistema

de supervisión y control.

Determinar las herramientas que se usaran para simular el funcionamiento

correcto del sistema automatizado.

Realizar la simulación del funcionamiento del sistema de supervisión y

control.

1.3 Justificación e Importancia de la Investigación

La automatización en la actualidad ha sido de gran utilidad, para los sectores

industriales, empresariales, agrícolas y hasta universitarios, debido a que gracias

a esta se ha generado un desarrollo y evolución constante de las mismas. Los

sistemas automatizados se han transformado en parte resaltantes e

indispensables de los procesos, generando consigo extraordinarios beneficios y

aumentos significativos en la productividad.

En base a esto, se diseñó una propuesta de implementación de un sistema

de control y supervisión para los invernaderos, representara para la Universidad

de Oriente un gran salto hacia la automatización y mejora de los procesos

agrícolas llevados a cabo manualmente, por ende le permitirá crear las

condiciones adecuadas para lograr la maximización de la producción, generar

altos índices de rentabilidad a lo largo del tiempo y desarrollar así de manera

eficiente todos los cultivos allí llevados.

La importancia significativa de este trabajo se basa en la oportunidad que

tendrá la Universidad de Oriente para automatizar un área relevante como la

agricultura y dar un salto enorme hacia la implementación de tecnología avanzada

e ir a la vanguardia con el avance de las mismas. Trayendo consigo beneficios

indiscutibles ya que con un invernadero automatizado se puede aumentar la

cantidad, calidad y efectividad en la producción, debido a que es a través que se

pueden resolver problemas no solo climáticos, sino de uso más eficiente de agua,

nutrientes, luminosidad, controlar mejor plagas y enfermedades; además de volver

más eficiente la producción y el cultivo.

1.4 Alcance de la Investigación

El presente proyecto consistió en el diseño de un sistema de supervisión y

control automático para los procesos y condiciones ambientales adecuadas para

los invernaderos de experimentación agrícola vegetal de la Universidad de

Oriente, Campus Juanico, con la finalidad de optimizar los procesos allí realizados

y garantizar las condiciones necesarias para la mejora de la experimentación y

productividad.

Es importante mencionar que la implementación de este diseño queda fuera

del alcance del mismo, sino que dependerá de los Ingenieros y profesores

encargados del invernadero, debido a que solo se presenta una propuesta con

una etapa de simulación donde se verificara el funcionamiento del mismo y que

según el estudio se adapte a las necesidades del área.

1.5 Limitaciones de la Investigación

Como en todo proyecto de investigación, es común que se presenten

limitaciones debido a varios factores que interfieren en el desarrollo y evolución

del mismo, en este caso incidiere como limitante, el tiempo dado para la

realización de la propuesta y la aplicación del software para la simulación del

mismo.

ETAPA II

ASPECTOS TEORICOS

2.1 Breve Descripción de la Unidad de Estudio

Antiguamente los invernaderos se han usado como estructuras para proteger

las plantas del medio ambiente. Sus diseños han sido modificados en el tiempo

llevados fundamentalmente a tener estructuras que minimicen costos de

producción y lograr ambientes óptimos para las plantas. Lógicamente tales

diseños en muchos casos han sido orientados al mantenimiento del calor en

épocas de invierno, ser eficientes en la ventilación y salida de calor en épocas de

verano y permitir mayor entrada de luz. Hoy en día diseñados para crear

ambientes adecuados para la producción de plantas.

La Universidad de Oriente actualmente en el campus Juanico, se encuentra

en construcción de invernaderos que servirán de experimentación agrícola y que

al comenzar su funcionamiento traerá consigo procesos que requieran un

funcionamiento óptimo y adecuado para lograr la mayor productividad posible de

manera eficaz y eficiente.

Por esta razón, se hace necesaria la implementación de un sistema

automatizado, para el control y supervisión de los procesos y condiciones

adecuadas dentro de los invernaderos de la Universidad de Oriente, como una

medida que garantice un entorno óptimo para el desarrollo de las plantas y

vegetales, y que a su vez permita disminuir la complejidad de los procesos y la

intervención humana de los mismos. La incorporación de estrategias de

automatización para los procesos de control y supervisión en el interior del

invernadero, a través de señales que emiten los sensores al computador, que

monitorean la temperatura, la humedad relativa, nivel de agua, entre otros factores

de gran importancia que permitirán el funcionamiento correcto de las labores en el

invernadero.

2.2 Antecedentes de la Investigación

2.3 Bases Teóricas

2.3.1 Invernadero es un espacio con el microclima apropiado para el óptimo

desarrollo de una plantación específica, por lo tanto deben obtenerse en él la

temperatura, humedad relativa y ventilación apropiadas que permitan alcanzar alta

productividad, a bajo costo, en menos tiempo, sin daño ambiental, protegiéndose

de las lluvias, el granizo, las heladas, o los excesos de viento que pudieran

perjudicar el cultivo.

Cuando una planta no tiene alto rendimiento es porque ha tenido problemas

de exceso o falta de humedad, de exceso o falta de nitrógeno, de exceso o falta

de temperatura, de exceso o falta de ventilación, de exceso o falta de luminosidad,

es decir ha tenido problemas de manejo de la plantación:

.

2.3.1.1 Manejo de la plantación.

Graves problemas de plagas, enfermedades, alta humedad y altísimas

temperaturas se producen debido a errores en la densidad de siembra que son

muy comunes en nuestro medio.

Algunas personas piensan que sembrando más plantas que las

recomendables, o que manejando dos ejes, obtienen más cosecha y se lanzan a

la aventura de crear en el invernadero una selva por la que no se puede caminar

para realizar las labores sin dañar flores, frutos y tallos, además de que generan

un microclima inapropiado. En ese exceso de follaje se bloquea el paso de la luz

que es el factor vital para la fotosíntesis, se hace barrera al viento limitando la

polinización, aumentando la humedad y la temperatura, con lo cual lo que se

consigue es bajar la productividad y aumentar los costos.

Los invernaderos pueden construirse de madera, con caña guadua o

Guadua, mixtos o metálicos y cumplen la función de crear un microclima

perfectamente controlable que permita mantener la temperatura y humedad

relativa más apropiadas para el proceso fotosintético de un cultivo específico,

reduciendo los riesgos y los costos globales, aprovechando mejor los espacios,

incrementando la productividad y mejorando la calidad de los productos.

En síntesis, la recomendación es la de hacer, para cada caso, un estudio

previo de ambientación climática que permita obtener buenos resultados tanto en

el campo económico como en el aspecto ambiental y de la salud humana.

El invernadero debe ser un área protegida y controlada, establecida para

evitar que la plantación se exponga a todos los factores que pudieran perjudicar

sus resultados, tales como:

2.3.1.2 Exceso de humedad relativa

De no ser controlada la ventilación desde el diseño, el área queda muy

vulnerable a que se incremente la humedad relativa y por tanto a que se

desarrollen plagas y enfermedades que pondrían en peligro la producción e

incrementarían de modo sustantivo los costos de operación por la aplicación de

agroquímicos para enfrentarlas.

Las esporas de la mayoría de los patógenos germinan a más de 90% de

humedad relativa, lo que quiere decir que si una plantación es controlada

eficientemente para que la humedad ambiente esté por debajo de este porcentaje

el éxito está prácticamente asegurado. En sentido contrario un diseño que no

considere y resuelva este aspecto o un descuido en el manejo serían

supremamente costoso para el productor tanto en la reducción de la productividad

como en la calidad de los frutos y en el incremento de los costos de producción.

2.3.1.3 Altas o bajas temperaturas

La temperatura es determinante en los resultados agrícolas. La fotosíntesis

se ve perjudicada o beneficiada según los rangos de temperatura que se

suministren al área controlada y su aproximación o diferencia con las temperaturas

óptimas para el desarrollo adecuado de las plantas protegidas.

El control de las temperaturas contribuye a aumentar la productividad, a

mejorar la calidad de los frutos y a reducir los riesgos y costos derivados de la

utilización de agroquímicos.

2.3.1.4 Luz ultravioleta

La utilización de plásticos con propiedades para bloquear el paso de la luz

ultravioleta beneficia a las plantas porque evita que se filtre por el plástico el rango

de luz UV que estresa a las plantas, y que contribuye a producir ennegrecimiento,

quemazón y plagas. El plástico impide el paso de esta luz y consigue que se

reflecte o se absorba.

Adicionalmente, el plástico consigue que la luz que ingresa al invernadero se

difunda en ciertas proporciones, beneficiando la plantación al distribuir

homogéneamente la luz en el espacio protegido.

Existen también plásticos foto selectivos con propiedades diversas, entre

ellas la limitación germinadora de las esporas de algunos patógenos y del bloqueo

para la presencia de algunas plagas

2.3.1.5 Viento

El viento es uno de los factores más importantes en el diseño de un

invernadero.

En los invernaderos inteligentes, el balance térmico es logrado por equipos

que reaccionan ante sensores electrónicos y actúan permanentemente en la

estabilización de temperaturas, humedad, etc.

En el caso de invernaderos sin controles electrónicos, el balance térmico se

logra aprovechando óptimamente la velocidad y la dirección de los vientos. En

ambientación térmica natural, el viento ejerce el papel de motor del invernadero y

contribuye eficazmente a:

a. Balancear las temperaturas.

b. Reducir la humedad relativa.

c. Polinizar las plantas.

d. Oxigenar la plantación.

e. La dirección del viento es determinante en función de varios aspectos:

f. Protección de la estructura porque esta debe situarse en dirección que

evite ser dañada por vientos extremos.

g. Evitar que los gases acumulados en la parte superior circulen entre las

plantas.

h. La orientación del cultivo para la ventilación de las plantas y su

consiguiente polinización.

2.3.2 Automatización

La automatización es un sistema de fabricación diseñado con el fin de usar la

capacidad de las máquinas para llevar a cabo determinadas tareas anteriormente

efectuadas por seres humanos, y para controlar la secuencia de las operaciones

sin intervención humana. El término automatización también se ha utilizado para

describir sistemas no destinados a la fabricación en los que dispositivos

programados o automáticos pueden funcionar de forma independiente o

semiindependiente del control humano.

Un sistema automatizado consta de dos partes principales:

Parte Operativa; es la parte que actúa directamente sobre la máquina. Son

los elementos que hacen que la máquina se mueva y realice la operación

deseada. Los elementos que forman la parte operativa son los accionadores de

las máquinas como motores, cilindros, compresores y los captadores como

fotodiodos, finales de carrera.

Parte de Mando; suele ser un autómata programable (tecnología

programada), aunque hasta hace bien poco se utilizaban relés electromagnéticos,

tarjetas electrónicas o módulos lógicos neumáticos (tecnología cableada). En un

sistema de fabricación automatizado el autómata programable está en el centro

del sistema. Este debe ser capaz de comunicarse con todos los constituyentes de

sistema automatizado.

2.3.2.1 Tipos de Automatización

Existen cinco formas de automatizar en la industria moderna, de modo que

se deberá analizar cada situación a fin de decidir correctamente el esquema más

adecuado. Los tipos de automatización son:

Control Automático de Procesos 

El Procesamiento Electrónico de Datos 

La Automatización Fija 

El Control Numérico Computarizado 

La Automatización Flexible.

El Control Automático de Procesos, se refiere usualmente al manejo de

procesos caracterizados de diversos tipos de cambios (generalmente químicos y

físicos); un ejemplo de esto lo podría ser el proceso de refinación de petróleo.

El Proceso Electrónico de Datos; frecuentemente es relacionado con los

sistemas de información, centros de cómputo, etc. Sin embargo en la actualidad

también se considera dentro de esto la obtención, análisis y registros de datos a

través de interfaces y computadores.

La Automatización Fija, es aquella asociada al empleo de sistemas lógicos

tales como: los sistemas de relevadores y compuertas lógicas; sin embargo estos

sistemas se han ido flexibilizando al introducir algunos elementos de programación

como en el caso de los (PLC'S) O Controladores Lógicos Programables.

2.3.2.2 Objetivos de la automatización

Mejorar la productividad de la empresa, reduciendo los costes de la

producción y mejorando la calidad de la misma.

Mejorar las condiciones de trabajo del personal, suprimiendo los

trabajos penosos e incrementando la seguridad.

Realizar las operaciones imposibles de controlar intelectual o

manualmente.

Mejorar la disponibilidad de los productos, pudiendo proveer las

cantidades necesarias en el momento preciso.

Simplificar el mantenimiento de forma que el operario no requiera

grandes conocimientos para la manipulación del proceso productivo.

Integrar la gestión y producción.

2.3.3 Sistemas

Los sistemas están constituidos por un conjunto de elementos que

mantienen una interacción entre ellos, permitiendo así la consecución de un fin

común.

Puleo (1985) se refiere a un Sistema como "un conjunto de entidades

caracterizadas por ciertos atributos, que tienen relaciones entre si y están

localizadas en un cierto ambiente, de acuerdo con un cierto objetivo". (Pág. 29).

Por otra parte, Ramírez (2002) define un sistema como un “conjunto de elementos

dinámicamente relacionados entre sí, que realizan una actividad para alcanzar un

objetivo, operando sobre entradas y proveyendo salidas procesadas. Se encuentra

en un medio ambiente y constituye una totalidad diferente de otra” (Pág.19). Los

sistemas pueden ser materiales o conceptuales, los mismos tienen composición,

estructura y entorno, los mismos a su vez pueden estar conformados por sistemas

internos denominados subsistemas.

2.3.4 Sistema de información

Según Kenneth Laudon y Janes Laudon (1995), en su libro de Administración

de los Sistemas de Información definen un Sistema de Información de la siguiente

manera:

Un Sistema de Información puede definirse técnicamente como un conjunto

de componentes interrelacionados que permiten capturar, procesar, almacenar y

distribuir la información para apoyar toma de decisiones y el control en una

institución. Además, para apoyar la toma de decisiones, la coordinación y el

control, los Sistemas de Información pueden también ayudar a los administradores

y al personal a analizar problemas, visualizar cuestiones complejas y crear nuevos

productos. (p.08).

Los Sistemas de Información aportan grandes beneficios dentro de las

organizaciones, a través de la manera efectiva en la que se administra la

información que surge del uso de herramientas tecnológicas como programas o

software, los cuales mediante instrucciones electrónicas indican al ordenador el

proceso a realizar, proporcionando el soporte necesario para agilizar estos

procesos.

2.3.5 Servidor Web Apache

Es un Servicio que convierte al ordenador en un servidor de internet o

Intranet, de forma que las computadoras que poseen este tipo de servicio

instalado pueden publicar páginas web de forma tanto local como remota. Una

característica atractiva, es que este servidor es relativamente fácil de configurar,

puesto que solo existe un fichero de configuración y posee infinidad de paquetes y

módulos que permite trabajar con gran cantidad de lenguajes de programación

Web, así como intérpretes de SQL y otras funciones.

2.3.6 Adobe Dreamweaver CS6

Adobe Dreamweaver es una aplicación de edición profesional utilizada para

la construcción, edición y publicación de Sitios Web, se ha convertido desde sus

inicios en una solución práctica de millones de profesionales para el desarrollo de

complejas aplicaciones dinámicas, esto se debe a la facilidad que aporta para la

creación de las mismas, muchas veces con el mínimo uso de código fuente, ya

que muestra un entorno visual muy práctico para el desarrollo de proyectos. Las

versiones Originales se utilizaban como simples editores WYSIWYG (en español,

“lo que ves es lo que obtienes”) ya que permite ocultar el código de cara al

usuario. El código resultante es compatible con las últimas versiones de los

navegadores actuales.

Una de las ventajas que posee esta aplicación es que hace fácil la edición

tanto de forma visual como directamente sobre el código fuente. La versión CS6

lanzada el 21 de Abril de 2012 es una de sus versiones actuales, conocida

también como Dreamweaver 12.0, las versiones actuales se distinguen de las

anteriores en principio por soportar tecnologías web actuales como CSS,

JavaScript y algunos frameworks del lado servidor. También permite la conexión a

Bases de Datos como MySQL y Microsoft Acces para filtrar y mostrar el contenido

usando tecnología de script como por ejemplo, ASP, ASP.NET, Cold Fusion, JSP

y PHP.

2.3.7 Enterprise Architect

Enterprise Architect consiste en una Herramienta CASE (Computer Aided

Software Engineering), está basada en el Lenguaje Unificado de Modelado (UML),

que describe un lenguaje visual por el cual se pueden definir mapas o modelos

para el diseño y construcción de sistemas de Software.

Usando las notaciones y semánticas del UML, se puede diseñar y modelar

sistemas de software complejos desde su comienzo. Enterprise Architect puede

ser utilizado para generar y realizar ingeniería directa de código fuente en varios

lenguajes, importar diseños de base de datos desde la fuente de datos ODBC, e

importar y exportar modelos usando el XMI estándar de la industria.

2.3.8 Lenguaje de Modelado Unificado (UML)

El Lenguaje de Modelado Unificado (Booch, G., Rumbaugh, J. y Jacobson, I.,

1999), es ante todo un lenguaje que proporciona un vocabulario y unas reglas

para permitir una comunicación. En este caso, centrado en la representación

gráfica de un sistema. Este lenguaje nos indica cómo crear y leer los modelos,

independientemente del lenguaje de implementación. Este lenguaje de modelado

de sistemas de software es el más conocido y utilizado en la actualidad. Es un

lenguaje gráfico para visualizar, especificar, construir y documentar un sistema.

UML ofrece un estándar para describir un "plano" del sistema (modelo), incluyendo

aspectos conceptuales tales como procesos de negocio y funciones del sistema, y

aspectos concretos como expresiones de lenguajes de programación, esquemas

de bases de datos y componentes reutilizables

2.3.9 Diagramas UML

Los diagramas UML son un conjunto de gráficos que se utilizan para poder

representar de forma apropiada un sistema, Dentro de UML, específicamente en

UML 2.0 se aprecian 13 tipos diferentes de diagramas, que ofrecen una vista del

sistema a modelar.

Los diagramas de estructura enfatizan en los elementos que deben existir en

el sistema modelado, entre ellos se encuentran los diagramas de clases,

diagramas de componentes, diagramas de objetos, diagramas de estructura

compuesta (UML 2.0), los diagramas de despliegue, y los diagramas de paquetes.

Por su parte, los diagramas de comportamiento enfatizan en lo que debe

suceder en el sistema modelado, corresponden a este tipo los diagramas de

actividades, diagramas de casos de uso y los diagramas de estados. En cuanto a

los diagramas de Interacción, son un subtipo de diagramas de comportamiento,

que enfatiza sobre el flujo de control y de datos entre los elementos del sistema

modelado, están conformados por los diagramas de secuencia, diagramas de

comunicación (son una versión simplificada del Diagrama de colaboración),

diagramas de tiempos (UML 2.0), y el diagrama global de interacciones o

Diagrama de vista de interacción (UML 2.0).

A continuación se explican los diagramas de clases, diagramas de

componentes, diagramas de despliegue, diagramas de actividad, diagramas de

casos de uso y por último los diagramas de secuencia, al ser estos los que dan

soporte al presente proyecto.

2.3.9.1 Diagrama de clases

Los diagramas de clases Muestran los elementos de construcción de

cualquier sistema orientado a objetos, mediante estos se puede apreciar una vista

estática del modelo o de una parte del modelo, que describen los atributos y

comportamientos que poseen sin detallar los métodos para realizar operaciones.

Los diagramas de Clase se aplican de forma efectiva para ilustrar relaciones entre

clases e interfaces.

2.3.9.2 Diagrama de componentes

Este tipo de diagramas permiten identificar cómo un sistema de software es

dividido en componentes así como visualizar las dependencias entre los mismos.

Los componentes físicos están conformados por archivos, cabeceras, bibliotecas

compartidas, módulos, ejecutables, o paquetes. Estos diagramas generalmente

son aplicados en la arquitectura de software pero pueden ser usados para modelar

y documentar cualquier arquitectura de sistema.

2.3.9.3 Diagrama de despliegue

Son los diagramas que permiten mostrar la disposición física de todos los

nodos que conforman el sistema y la distribución de los componentes sobre dichos

nodos, es decir; se utilizan para modelar el hardware utilizado en las

implementaciones de sistemas y las relaciones entre sus componentes,

incluyendo su hardware y su software, aparte de modelar la arquitectura en tiempo

real del sistema, mostrando cómo los elementos y artefactos del software se

trazan en los nodos, y la configuración de los elementos de hardware.

2.3.9.4 Diagrama de actividad

Permiten obtener una visión simplificada de lo que ocurre a lo largo de un

proceso y son muy útiles para representar los procesos de negocios, los mismos

son utilizados para modelar el comportamiento de un sistema y su relación con un

flujo global del sistema, van de la mano con los casos de uso, permitiendo a los

miembros del equipo de desarrollo a entender el problema.

Las actividades dentro de estos diagramas son representadas por un

rectángulo con las puntas redondeadas. El procesamiento de una actividad se

lleva a cabo y, al realizarse, se continúa con la siguiente actividad. La transición de

una a otra actividad se representa con una flecha. Además cuenta con un nodo

inicial, representado por un círculo relleno, y uno final, representado por una diana.

La figura 5 muestra un ejemplo del diagrama de actividad.

Figura 1. Diagrama de actividades

Fuente:http://recorridouml.blogspot.com/2012/05/diagrama-de-actividades.html

2.3.9.5 Diagrama de casos de uso

Los Casos de uso son parte del análisis, por lo cual ayudan a describir las

funciones del sistema desde el punto de vista del usuario, así como las

interacciones entre ellos. Mediante estos diagramas, el sistema se representa

como una caja rectangular con el nombre en su interior. La figura 6 muestra un

ejemplo del diagrama de casos de uso.

Figura 2. Diagrama de casos de uso.

Fuente:http://design-kevn.blogspot.com/2012/04/casos-de-uso.html

Existen tres relaciones principales entre los casos de uso, inclusión,

extensión y asociación, las cuales son soportadas por el estándar UML

2.3.9.6 Diagrama de secuencia

Los diagramas de este tipo, mantienen estrecha relación con el factor tiempo

ya que los mensajes entre objetos vienen ordenados explícitamente por el instante

en que se envían, están conformados por dos ejes. Generalmente, el eje vertical

es el eje del tiempo, transcurriendo éste de arriba abajo, por otro lado, el eje

horizontal muestra los objetos que participan en la interacción, siendo el primero

de ellos el actor que inicia la ejecución de la secuencia modelada. La figura 7

muestra un ejemplo del diagrama de secuencia.

Figura 3. Diagrama de Secuencia

Fuente: http://www.notodocodigo.com/blog/secuencia-comunicaciones-y-

actividades/

2.4 Bases Legales

Decreto 3390: Publicado en la Gaceta oficial No 38.095 el 28 de Diciembre

de 2004, se establecen los siguientes artículos.

Artículo 1. La Administración Pública Nacional empleará prioritariamente

Software Libre desarrollado con Estándares Abiertos, en sus sistemas, proyectos y

servicios informáticos. A tales fines, todos los órganos y entes de la Administración

Pública Nacional iniciarán los procesos de migración gradual y progresiva de éstos

hacia el Software Libre desarrollado con Estándares Abiertos.

Artículo 2. A los efectos del presente Decreto se entenderá por:

Software Libre: Programa de computación cuya licencia garantiza al usuario

acceso al código fuente del programa y lo autoriza a ejecutarlo con cualquier

propósito, modificarlo y redistribuir tanto el programa original como sus

modificaciones en las mismas condiciones de licenciamiento acordadas al

programa original, sin tener que pagar regalías a los desarrolladores previos.

Estándares Abiertos: Especificaciones técnicas, publicadas y controladas por

alguna organización que se encarga de su desarrollo, las cuales han sido

aceptadas por la industria, estando a disposición de cualquier usuario para ser

implementadas en un software libre u otro, promoviendo la competitividad,

interoperabilidad o flexibilidad.

Software Propietario: Programa de computación cuya licencia establece

restricciones de uso, redistribución o modificación por parte de los usuarios, o

requiere de autorización expresa del Licenciador.

Artículo 3. En los casos que no se puedan desarrollar o adquirir aplicaciones

en Software Libre bajo Estándares Abiertos, los órganos y entes de la

Administración Pública Nacional deberán solicitar ante el Ministerio de Ciencia y

Tecnología autorización para adoptar otro tipo de soluciones bajo los normas y

criterios establecidos por ese Ministerio.

Artículo 5. El Ejecutivo Nacional fomentará la investigación y desarrollo de

software bajo modelo Software Libre desarrollado con Estándares Abiertos,

procurando incentivos especiales para desarrolladores.

Basándose en este decreto se desarrolla esta investigación, orientada en

estándares abiertos para todas sus fases, de manera que vaya de la mano con los

principios establecidos por el ejecutivo nacional.

2.5 Definición de Términos

En esta sección se definen en orden alfabético algunos términos utilizados a

lo largo de la investigación.

Experimentación agrícola vegetal: Búsqueda de nuevas técnicas de cultivo y

de manejo de los animales, para determinar los más productivos, más resistentes

a las plagas y las enfermedades, plantas con mayor capacidad para absorber los

nutrientes, mayor resistencia a la sequía, a la salinidad y menor período vegetativo

con vistas a la obtención de mayor producción agropecuaria y más calidad de la

misma. Contribuye para hacer avanzar el nivel científico-técnico del proceso

productivo.

Sensores: Los sensor son dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o

químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en variables

eléctricas. Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura,

intensidad lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión,

fuerza, torsión, humedad, movimiento, pH, etc. Una magnitud eléctrica puede ser

una resistencia eléctrica (como en una RTD), una capacidad eléctrica (como en un

sensor de humedad), una tensión eléctrica (como en un termopar), una corriente

eléctrica (como en un fototransistor), etc.

Actuadores: Un actuador es un dispositivo capaz de transformar energía

hidráulica, neumática o eléctrica en la activación de un proceso con la finalidad de

generar un efecto sobre un proceso automatizado. Este recibe la orden de un

regulador o controlador y en función a ella genera la orden para activar un

elemento final de control como, por ejemplo, una válvula.

Sistemas de supervisión y control: está definido como un conjunto de

componentes que pueden regular su propia conducta o la de otro sistema con el

fin de lograr un funcionamiento predeterminado, de modo que se reduzcan las

probabilidades de fallos y se obtengan los resultados buscados. Cuyas funciones

son a) Recabar, almacenar y mostrar información, en forma continua y confiable,

correspondiente a la señalización de campo: estados de dispositivos, mediciones,

alarmas, etc.) Ejecutar acciones de control iniciadas por el operador, tales como:

abrir o cerrar válvulas, arrancar o parar bombas, etc. Así como Alertar al operador

de cambios detectados en la planta, tanto aquellos que no se consideren normales

(alarmas) como cambios que se produzcan en la operación diaria de la planta

(eventos). Estos cambios son almacenados en el sistema para su posterior

análisis. Aplicaciones en general, basadas en la información obtenida por el

sistema, tales como: reportes, gráficos de tendencia, historia de variables,

cálculos, predicciones, detección de fugas, etc.

Panel de control: se encarga de gestionar la activación de todos los equipos

de ventilación para el control de la temperatura y la humedad. Debe contener al

menos un canal de control para cada uno de los extractores, lo que permite un

control de temperatura más preciso y un rango de temperatura baja.

UML: Es un lenguaje estándar para el modelado de software – lenguaje para

visualizar, especificar, construir y documentar los artefactos de un sistema con

gran cantidad de software. Lenguaje utilizado por el Proceso Unificado. Lenguaje

que permite a los desarrolladores visualizar el producto de su trabajo (artefactos)

en esquemas o diagramas estandarizados. (Booch, Rumbaugh y Jacobson, 2000,

p.430)