soluciÓn domÓtica para la automatizacion de servicios del hogar basado en la plataforma arduino

FACULTAD DE INGENIERA

ESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE INGENIERA DE

SISTEMAS

SOLUCIN DOMTICA PARA LA AUTOMATIZACION DE

SERVICIOS DEL HOGAR BASADO EN LA PLATAFORMA

ARDUINO

TESIS PARA OBTENER EL TITULO PROFESIONAL DE

INGENIERO DE SISTEMAS

AUTOR:

TAPIA CRUZ WILLIAN MANUEL

ASESOR:

Ing. DIAZ AMAYA LOURDES ROXANA

LNEA DE INVESTIGACIN:

REDES Y COMUNICACIONES

TRUJILLO-PER

2015

II

PGINA DEL JURADO

El presidente y los miembros de Jurado Evaluador designado por la Escuela de

Ingeniera de Sistemas.

APRUEBAN

La tesis denominada:

SOLUCIN DOMTICA PARA LA AUTOMATIZACION DE

SERVICIOS DEL HOGAR BASADO EN LA PLATAFORMA

ARDUINO

Presentado por:

___________________________________

Tapia Cruz Willian Manuel

JURADO EVALUADOR:

___________________________________

Ing. .

PRESIDENTE DEL JURADO

__________________________________

Ing. ..

SECRETARIO

___________________________________

Ing. .

VOCAL

III

DEDICATORIA

A DIOS

Por regalarme el deseo de vivir, por estar

conmigo en cada momento de mi vida, por

ser mi fuente de sabidura.

A MIS PADRES

Quienes con su amor, comprensin,

confianza, fuerza y valores, hicieron de m un

hombre con propsito, objetivos y metas.

Razn suficiente que hizo posible la

culminacin de esta carrera profesional.

A MI ESPOSA E HIJO

Ftima y mi pequeo Eduardo desde que

naci Solo me llenan de orgullo, ellos que

con su ejemplo lograron ensearme que no

debo rendirme, sino luchar por alcanzar lo

que deseo.

IV

AGRADECIMIENTO

A la Universidad Cesar Vallejo, por cobijarnos en sus aulas y ofrecernos todas las facilidades

para la realizacin de nuestro proyecto.

A todos los docentes del X ciclo de la Escuela de Ingeniera de Sistemas de la Universidad

Cesar Vallejo de la ciudad de Trujillo por sus consejos, experiencia y conocimientos

brindados.

A la Escuela Acadmica Profesional de Ingeniera de Sistemas de la Universidad Cesar Vallejo

por brindarnos su atencin, ayuda incondicional, amabilidad y comprensin en todo

momento del desarrollo de nuestro proyecto.

A la Ing. Daz Amaya Lourdes Roxana, por su asesora y direccin en el presente proyecto de

investigacin.

A nuestros Amigos, que con sus actitudes nos demostraron que todo lo que se desea se

puede lograr con voluntad y optimismo.

As mismo, expresar mi agradecimiento a todas aquellas personas que directo o

indirectamente contribuyeron en este proyecto.

V

DECLARATORIA DE AUTENTICIDAD

Yo Willian Manuel Tapia Cruz con DNI N 40292651, a efecto de cumplir con las

disposiciones vigentes consideradas en el Reglamento de Grados y Ttulos de la

Universidad Csar Vallejo, Facultad de Ingeniera, Escuela de Ingeniera de Sistemas,

declaro bajo juramento que toda la documentacin que acompao es veraz y autntica.

As mismo, declaro tambin bajo juramento que todos los datos e informacin que se

presenta en la presente tesis son autnticos y veraces.

En tal sentido asumo la responsabilidad que corresponda ante cualquier falsedad,

ocultamiento u omisin tanto de los documentos como de informacin aportada por lo cual

me someto a lo dispuesto en las normas acadmicas de la Universidad Csar Vallejo.

VI

PRESENTACIN

SEORES MIEMBROS DEL JURADO:

En cumpliendo del Reglamento de Grados y Ttulos de la Universidad Csar Vallejo,

presento ante ustedes la Tesis titulada:

SOLUCIN DOMTICA PARA LA AUTOMATIZACION DE SERVICIOS DEL HOGAR

BASADO EN LA PLATAFORMA ARDUINO

La misma que someto a vuestra consideracin y espero que cumpla con los requisitos de

aprobacin para obtener el ttulo Profesional de Ingeniero de Sistemas.

Trujillo, Febrero 2015.

VII

INDICE

PGINA DEL JURADO .............................................................................................................. II

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

AGRADECIMIENTO ................................................................................................................. IV

DECLARATORIA DE AUTENCIDAD ............................................................................................ V

PRESENTACIN ...................................................................................................................... VI

INDICE DE FIGURAS ................................................................................................................. X

INDICE DE TABLAS ................................................................................................................. XII

RESUMEN .......................................................................................................................... XIV

ABSTRACT ............................................................................................................................. XV

I. INTRODUCCION. ............................................................................................................ 1

1.1. Problema. ...................................................................................................................... 7

1.2. Objetivos. ...................................................................................................................... 7

1.2.1. Objetivo general. ......................................................................................................... 7

1.2.2. Objetivos Especficos. .................................................................................................. 7

II. MARCO METODOLOGICO .............................................................................................. 8

2.1. Hiptesis. ....................................................................................................................... 8

2.2. Operacionalizacin de Variables. .................................................................................. 9

2.3. Variables. ..................................................................................................................... 13

2.3.1. Variable Dependiente. .............................................................................................. 13

2.3.2. Variable Independiente. ............................................................................................ 13

2.4. Metodologa. ............................................................................................................... 13

2.4.1. Metodologa estructurada. ....................................................................................... 13

2.4.2. Metodologa para el desarrollo de sistemas en tiempo real. ................................... 13

2.4.3. Metodologa de Diseo de Hardware. ...................................................................... 14

2.5. Tipos de Estudio. ......................................................................................................... 14

VIII

2.5.1. Tipo de estudio. ......................................................................................................... 14

2.6. Diseo de Investigacin. ............................................................................................. 14

2.7. Poblacin, Muestra y Muestreo .................................................................................. 15

2.7.1. Poblacin ................................................................................................................... 15

2.7.2. Muestra ..................................................................................................................... 16

2.7.3. Unidad de Anlisis ..................................................................................................... 16

2.7.4. Criterios de Seleccin ................................................................................................ 16

2.8. Tcnicas e Instrumentos de recoleccin de datos ...................................................... 17

2.9. Mtodo de Anlisis de Datos ...................................................................................... 18

III. RESULTADOS. .............................................................................................................. 22

3.1. Variables Independientes ............................................................................................ 22

3.1.1. Complejidad. ............................................................................................................. 22

3.1.2. Escalabilidad. ............................................................................................................. 24

3.2. Variables Dependientes .............................................................................................. 25

3.2.1. Indicador 1: Tiempo promedio de encendido y apagado de las luces en un hogar. 25

3.2.2. Indicador 2: Tiempo promedio de encendido y apagado del sistema de temperatura

en un hogar. ........................................................................................................................ 29

3.2.3. Indicador 3: Costos de energa elctrica. .................................................................. 35

3.3. Indicadores Cualitativos .............................................................................................. 36

3.3.1. Indicador 1: Nivel de satisfaccin de los Miembros de un hogar ............................. 36

IV. DISCUSION. .................................................................................................................. 42

V. CONCLUSIONES. .......................................................................................................... 46

VI. RECOMENDACIONES. .................................................................................................. 47

VII. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS. .................................................................................. 48

ANEXOS. ................................................................................................................................ 51

Anexo 01. Realidad Problemtica. .......................................................................................... 51

IX

Anexo 02. Marco Terico ........................................................................................................ 52

Cuadro de metodologas de desarrollo ............................................................................... 52

Anexos 03. Viabilidad Econmica ........................................................................................... 62

Anexo 04. Metodologa de Desarrollo ................................................................................... 70

Anexo 04-1 Especificacin de Requerimientos del Proyecto. ............................................. 70

Anexo 04-2 Requerimientos Funcionales: .......................................................................... 71

Anexo 04-3 Requerimientos no funcionales ....................................................................... 71

Anexo 04-4 Descripcin del proceso de diseo. ................................................................. 72

Anexo 04-5 Anlisis Estructural ........................................................................................... 73

Anexo 04-6 Hardware Electrnico ...................................................................................... 74

Anexo 04-7 Plan de pruebas ............................................................................................... 85

Anexo 04-7-1 Calibracin y ajustes de dispositivos. ........................................................... 85

Anexo 04-7-2 Puesta a punto y en funcionamiento de los sistemas y calibracin: ............ 86

Anexo 05. Cartas y solicitudes. ................................................................................................ 92

Anexo 06. Encuestas de Contrastacin ................................................................................... 94

Anexo 06-1 Evaluacin de validez de las encuestas ............................................................ 95

Anexo 06-2 Tabla Tstudent ................................................................................................. 97

X

INDICE DE FIGURAS

Figura 1 Memoria de instrucciones para Arduino ................................................................ 42

Figura 2 resultados del Tiempo promedio de encendido y apagado de las luces en un hogar

.............................................................................................................................................. 43

Figura 3 resultados del Tiempo promedio de encendido y apagado del sistema de

temperatura en un hogar .................................................................................................... 44

Figura 4 Porcentaje de ahorro econmico en gasto de energa ........................................... 44

Figura 5 Resultados del Nivel de satisfaccin de los Miembros de un hogar ....................... 45

Figura 6 Prioridad de automatizacin en un hogar ............................................................. 51

Figura 7: Sistema Domtico ................................................................................................. 52

Figura 8 Arquitectura Centralizada ....................................................................................... 53

Figura 9: Arquitectura Descentralizada ................................................................................ 53

Figura 10: Arquitectura Distribuida ...................................................................................... 54

Figura 11: Sistema Electrnico.............................................................................................. 55

Figura 12: Arduino como Servidor Web ............................................................................... 57

Figura 13: Arduino Bsico ..................................................................................................... 58

Figura 14 Passive Infra Red ................................................................................................... 58

Figura 15 Diagrama de un ultrasonido ................................................................................. 60

Figura 16 Recibo de luz ......................................................................................................... 69

Figura 17 Sistema Domtico diagrama general .................................................................... 70

Figura 18 IDE Arduino ejemplo bsico .................................................................................. 76

Figura 19 IDE Processing ....................................................................................................... 76

Figura 20 Arduino Mega ....................................................................................................... 77

Figura 21 Circuito simulado en Proteus ................................................................................ 78

Figura 22 archivo *.hex generado........................................................................................ 78

Figura 23 Simulacin Cargar Archivo .Hex ............................................................................ 79

Figura 24 Simulacin Proteus Final ....................................................................................... 79

XI

Figura 25 Estructura interna de un Microcontrolador ......................................................... 80

Figura 26 Simulacin de bienvenida ..................................................................................... 82

Figura 27 Sistema de Control de la temperatura apagado ................................................... 83

Figura 28 Sistema de Control de la temperatura encendido ............................................... 83

Figura 29 Diagrama de flujo del sistema de automatizacin en un hogar ........................... 87

Figura 30 Casos de uso Sistema Domtico ........................................................................... 88

Figura 31 Casos de uso Sistema Domtico mediante red interna o internet ....................... 88

Figura 32 Evidencias de desarrollo ....................................................................................... 89

Figura 33 Simulacin sistema completo ............................................................................... 88

Figura 34 Diagrama de Despliegue ....................................................................................... 89

XII

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Definicin conceptual ................................................................................................ 9

Tabla 2 Definicin operacional ............................................................................................. 11

Tabla 3 Tabla de poblacin ................................................................................................... 15

Tabla 4 Tcnicas e Instrumentos de recoleccin de datos ................................................... 17

Tabla 5 Comparacin de Arduino ......................................................................................... 24

Tabla 6 Contrastacin encendido y apagado de las luces .................................................... 27

Tabla 7 Energa Mensual (Pre Test) ...................................................................................... 35

Tabla 8 Energa Mensual (Post Test) ..................................................................................... 35

Tabla 9 Tabla de valoracin de la encuesta liker .................................................................. 36

Tabla 10 Encuesta realizada antes de implementacion (PreTest) ........................................ 37

Tabla 11 Encuesta realizada despus de la implementacin (Post Test) ............................. 37

Tabla 12 Contrastacin de Resultados de la encuesta ......................................................... 38

Tabla 13 Memoria de instrucciones Arduino........................................................................ 42

Tabla 14 resultados del Tiempo de encendido y apagado de las luces en un hogar .......... 43

Tabla 15 resultados del Tiempo promedio de encendido y apagado del sistema de

temperatura en un hogar .................................................................................................... 43

Tabla 16 Porcentaje de ahorro econmico en gasto de energa .......................................... 44

Tabla 17 Resultados del Nivel de satisfaccin de los Miembros de un hogar ...................... 45

Tabla 18 Recursos de Hardware ........................................................................................... 62

Tabla 19 Recursos de Software ............................................................................................. 63

Tabla 20 Recursos Humanos ................................................................................................. 63

Tabla 21 Costos de Materiales .............................................................................................. 63

Tabla 22 Costo de Energa Elctrica ...................................................................................... 64

Tabla 23 Costo de Depreciacin ........................................................................................... 64

Tabla 24 Costos de mantenimiento ...................................................................................... 64

XIII

Tabla 25 Flujo de Caja ........................................................................................................... 65

Tabla 26 Requerimientos Funcionales .................................................................................. 71

Tabla 27 Requerimientos no funcionales ............................................................................. 71

Tabla 28 Fase del Proceso ..................................................................................................... 72

Tabla 29 Anlisis Estructural ................................................................................................. 73

Tabla 30 Plan de pruebas ...................................................................................................... 86

Tabla 31 Mejoras .................................................................................................................. 86

Tabla 32Encuesta dirigida a los miembros de un hogar ....................................................... 94

Tabla 33 Confiabilidad de la encuesta (Pre Test) realizada a los miembros de un hogar. ... 95

Tabla 34 Confiabilidad de la encuesta (Post Test) realizada a los miembros de un hogar... 96

XIV

RESUMEN

El presente Proyecto titulado: SOLUCIN DOMTICA PARA LA AUTOMATIZACION DE

SERVICIOS DEL HOGAR BASADO EN LA PLATAFORMA ARDUINO , tiene como objetivo

mejorar la automatizacin de servicios de los miembros de un hogar a travs del desarrollo

de un sistema Domtico basado en la plataforma Arduino. Este proyecto se realiz con la

finalidad de brindar una mejora en la calidad de vida de los miembros de un hogar brindando

confort y seguridad; la poblacin de estudio fue un grupo de hogares de la ciudad de Trujillo

se tom como unidad de medida 31 das para los cuales se midi el tiempo promedio de

realizar el de encendido y apagado d las luces obteniendo un decremento del 55% , el

sistema de temperatura en un hogar obteniendo un decremento del 75% y el ahorro

econmico en facturacin de la energa elctrica con un 43%, se aplic encuestas a un grupo

de 30 personas para la recoleccin de datos para obtener el nivel de satisfaccin dando un

resultado favorable. Se utilizarn los conocimientos terico-prcticos sobre el proyecto, que

permitirn cumplir con los objetivos trazados en el desarrollo de este proyecto.

Palabras Clave: Arduino, Automatizacin, Domtica.

XV

ABSTRACT

This project entitled: " AUTOMATION SOLUTION FOR HOME AUTOMATION BASED SERVICES

PLATFORM ARDUINO ", aims to improve the automation of services household members

through the development of a Home Automation system based on the Arduino platform.

This project was conducted with the aim of providing an improved quality of life for

household members providing comfort and safety; the study population was a group of

households in the city of Trujillo was taken as a unit of measurement 31 days for which the

average time to perform on and off the lights give obtaining a decrease of 55% was

measured system temperature in a household earning a decrease of 75% and cost savings

in billing of electricity with 43% survey was applied to a group of 30 people for data

collection for the satisfaction level giving a favorable outcome. The theoretical and practical

knowledge about the project that will meet the objectives in the development of this project

will be used

Keywords: Arduino, Automation, Home Automation.


ESCUELA DE INGENIERA DE SISTEMAS

Solucin Domtica para La Automatizacin WILLIAN MANUEL TAPIA CRUZ

De Servicios del hogar Basado en la

Plataforma Arduino 1

I. INTRODUCCION.

Conocer el funcionamiento de las cosas es algo que el hombre se ha planteado desde el

inicio de los tiempos; hoy en da nos enfrentamos a una realidad donde abundan la

automatizacin, la domtica, la interaccin de las personas con las mquinas, la electrnica,

la mecnica y la programacin.

El avance de la tecnologa ha generado un gran impacto sobre el estilo de vida de las

personas, mejorando la calidad de vida e incluso comportndose como una extensin de

nuestro cuerpo. Este poder y avance de la tecnologa se ve reflejada sobre las

comunicaciones entre personas y el mundo exterior. La tecnologa en la actualidad nos

permite manejar cualquier tipo de objeto dentro de una Red de Datos ya no solo desde un

computador, sino a travs de dispositivos mviles como telfonos inteligente con la ayuda

de aplicaciones. Todo este avance tecnolgico ha desarrollado tcnicas para una eficiente

comunicacin entre Hardware y Software, permitindole al ser Humano controlar su

entorno; por lo que se gener el concepto de Domtica, sistema capaz de automatizar un

hogar, la combinacin de tecnologas de red con dispositivos inteligentes e interfaces ofrece

una enorme rea de servicios para los consumidores a nivel mundial en este tipo de

tecnologas la computadora puede desaparecer de manera fsica o mental a los ojos de los

usuarios .

La eleccin del tema surgi a partir que el hogar puede considerarse el lugar fsico ms

importante para cualquier persona, en ella realizamos gran parte de la convivencia y la vida

familiar, siendo tambin un importante patrimonio econmico; debido a esto se considera

de gran valor el que dentro de ella se tengan las mejores condiciones y calidad de vida

posible, as como tambin es muy importante la seguridad de esta, tanto en lo referente a

cuidar los bienes materiales como a la seguridad de los habitantes de la misma. El avance

de las nuevas tecnologas de la informacin que cada vez se ve est integrndose en el hogar

de forma paulatina. A medida que comenzaba la exploracin se encontr con proyectos

bsicos para el desarrollo de sistemas Domticos utilizando diversas plataformas como

herramientas esenciales para su desarrollo.

Se ha identificado que en investigaciones internacionales se especifica de manera detallada

como est influyendo el avance de la domtica tal como se puede observar en el proyecto






Desarrollo e Implementacin de un Sistema de Seguridad y Confort para Hogares

Monitoreado y Administrado a travs de una Aplicacin Web. (Miranda, 2013)

Analizando esta investigacin se logra ver que est constituido por 5 capas o niveles; las tres

primeras correspondientes a la arquitectura del Software (Capa 1: Vista, Capa 2:

Controlador, Capa 3: Modelo) y las dos restantes correspondientes a la arquitectura del

Hardware (Capa 4: Mdulo Electrnico Programable - Microcontrolador, Capa 5:

Dispositivos perifricos - sensores), gracias al historial de eventos desarrollado se puede

brindar al usuario informacin de cundo y en qu lugar de la casa se acciono un actuador

o sensor, con este historial se ha podido desarrollar un sistema inteligente de simulacin de

presencia.

Se han eliminado los costos de licenciamiento para la utilizacin del Sistema favoreciendo

al usuario final, y para el desarrollador eliminamos los costos de licenciamiento para la

programacin y actualizacin debido a que implementamos tecnologa de Software libre y

cdigo abierto para la programacin a nivel de Hardware y Software, obteniendo un sistema

de automatizacin de hogares accesible para el ciudadano de clase media.

En tanto en las investigaciones a nivel nacional se ven como el avance del uso tecnolgico el

proyecto: Sistema de Control Domtico Utilizando una Central IP PBX Basado en Software

Libre (Bustinza, 2012)

Analizando esta investigacin se logra determinar la eficiencia de los Microcontroladores

Atmel que trabajan en Arduino siendo su Microcontrolador principal que permite controlar

sensores y actuadores adems de agregar un mdulo ZigBee. El uso del controlador

ENC28J60 en el mdulo de comunicaciones permiti al Controlador de Equipos la

comunicacin va Internet LAN. Permitiendo as eliminar cualquier limitante de distancia con

el Servidor Domtico. Adems, gracias a la arquitectura planteada, a la independencia entre

el Mdulo de Control y Comunicaciones en el Controlador de Equipos, y al estndar SPI que

soporta el controlador ENC28j60 el sistema planteado es heterogneo y escalable.

El auge de los servicios que se proveen hoy en da en Internet, el avance tecnolgico, la

tendencia hacia la automatizacin de servicios, los dispositivos ms pequeos y ms rpidos,

junto con la necesidad de acceso a las tecnologas de la informacin en tiempo real, son los

factores determinantes del surgimiento de nuevas tendencias tecnologas de control desde

cualquier tipo de dispositivos incluyendo sensores inteligentes y automticos. La






investigacin internacional muestra claramente la importancia de los requerimientos de los

hogares y sus necesidades.

La gestin energtica que el usuario ahorra cuando solicita la instalacin de un sistema

Domtico aparte de pensar en su comodidad, piensa en ahorrar dinero, esto se puede lograr

con la utilizacin eficiente de los aparatos electrnicos y elctricos que existan dentro del

hogar. Un ejemplo de esto es la iluminacin, un sistema Domtico inteligente ser capaz de

adaptar el nivel de iluminacin en funcin de la variacin de la luz solar, o la presencia de

las personas.

Dado que la domtica en el Per es incipiente, por ello el mercado es potencialmente

grande, pero debido a la poca difusin este podra resultar algo como superfluo o

innecesario. Es claro que para la gente que est cada vez ms ocupada, es necesario

automatizar algunas cosas incluyendo aparatos de uso hogareo. La aplicabilidad de este

proyecto, tanto en la industria como en los hogares est orientada a agilizar los procesos de

acceso e incrementar los niveles de seguridad en los mismos, beneficiando en general la

forma como las personas interacta con su hbitat. ste proyecto representa

adicionalmente un avance significativo en cuanto a la apropiacin de nuevas tecnologas

desde una perspectiva endgena, abriendo la posibilidad al fortalecimiento de la industria

local de la domtica, del desarrollo de hardware y en general de la investigacin aplicada a

la solucin de las verdaderas necesidades de la industria y las personas.

La automatizacin en el hogar comienza a ser considerada como un elemento diferenciador

de aquellos hogares que cuidan con especial detalle de la comodidad de los inquilinos y les

ofrece, basndose en las estructuras tradicionales elementos innovadores. Poco a poco, si

un hogar quiere ser considerado del siglo XXI tendr que incorporar elementos como

sensores de movimiento, sensores de inundacin, termostatos con mltiples funciones,

automatizacin de persianas, mdulos por radiofrecuencia, sistemas de alarmas, etc.

Haciendo que viviendas que no tengan estos elementos se vean desfasadas y restndoles

valor. (MEDINA, 2012)

La Domtica se define como el conjunto de sistemas que automatizan las instalaciones de

una vivienda. Estos sistemas pueden ser controlados o supervisados de forma presencial,

as como tambin remotamente, y este control puede darse de diferentes maneras, ya sea

mediante una red interna con controladores centralizados, as como tambin a travs de la






internet, o usando la telefona para ello, adems de ello la domtica contribuye a la

eficiencia del uso de recursos elctricos en la vivienda, y de esta forma contribuye tanto a la

economa del usuario como a la preservacin de recursos del medio ambiente. (Ruiz, 2013)

la plataforma Arduino que persigue la filosofa de hardware y software libre, el software

libre (en ingls free software, aunque esta denominacin tambin se confunde a veces con

"gratis" por la ambigedad del trmino "free" en el idioma ingls, por lo que tambin se usa

"libre software" y "lgica libre") es la denominacin del software que respeta la libertad de

los usuarios sobre su producto adquirido y, por tanto, una vez obtenido puede ser usado,

copiado, estudiado, modificado, y redistribuido libremente. Segn la Free Software

Foundation, el software libre se refiere a la libertad de los usuarios para ejecutar, copiar,

distribuir, estudiar, modificar el software y distribuirlo modificado, se conoce como

hardware libre a los dispositivos de hardware cuyas especificaciones y diagramas

esquemticos son de acceso pblico, ya sea bajo algn tipo de pago o de forma gratuita. La

filosofa del software libre (las ideas sobre la libertad del conocimiento) es aplicable al

hardware libre. Se debe recordar en todo momento que libre no es sinnimo de gratis. El

hardware libre forma parte de la cultura libre. En la que nos apoyaremos con otros

dispositivos pasivos para poder construir un sistema Domtico simple.

Arduino es una plataforma de electrnica abierta para la creacin de prototipos basada en

software y hardware libre, flexible y fcil de usar. Se cre para artistas, diseadores,

aficionados y cualquier interesado en crear entornos u objetos interactivos.

Arduino puede tomar informacin del entorno a travs de sus pines de entrada, para esto

toda una gama de sensores puede ser usada y puede afectar aquello que le rodea

controlando luces, motores y otros actuadores. El Microcontrolador en la placa Arduino se

programa mediante el lenguaje de programacin Arduino (basado en Wiring) y el entorno

de desarrollo Arduino (basado en Processing). Los proyectos hechos con Arduino pueden

ejecutarse sin necesidad de conectarlo a un ordenador, si bien tienen la posibilidad de

hacerlo y comunicar con diferentes tipos de software.

Las placas pueden ser hechas a mano o comprarse montadas de fbrica; el software puede

ser descargado de forma gratuita. Los ficheros de diseo de referencia (CAD) estn

disponibles bajo una licencia abierta, as pues eres libre de adaptarlos a tus necesidades.






El proyecto Arduino comenz en Ivrea, Italia (el sitio de la compaa de computadoras

Olivetti), en el ao 2005 con el fin de crear un dispositivo para estudiantes para el control

integrado de proyectos de diseo e interaccin, con la finalidad de que fuera ms barato

que los sistemas de creacin de prototipos disponibles en ese entonces. A partir de mayo

de 2011, ms de 300.000 unidades de Arduino han sido distribuidas. Los fundadores

Massimo Banzi y David Cuartielles nombraron el proyecto como Arduino de Ivrea, un

protagonista histrico de la ciudad. En primer lugar "Arduino" es un trmino masculino ita-

liano, que significa "gran amigo".

El proyecto Arduino es un fork (en la ingeniera de software, un fork es un proyecto que

sucede cuando los desarrolladores tienen una copia legal del cdigo fuente y empiezan el

desarrollo independiente de ella, creando una obra distinta de software) de la plataforma

Wiring de cdigo abierto. Wiring fue creado por el artista colombiano y programador

Hernando Barragn como una tesis de maestra en el Instituto de diseo e interaccin Ivrea,

bajo la supervisin de Massimo Banzi y Casey Reas. Por otra parte, Wiring se basa en

Processing y su entorno de desarrollo integrado creado por Casey Reas y Ben Fry.

Los sensores son dispositivos estar monitoreando constantemente el sistema para generar

un evento que ser receptado y procesado por el controlador. Ejemplos: activacin de un

interruptor, sensores de temperatura, los actuadores son dispositivos que tiene la

capacidad de ejecutar y/o recibir cualquier orden proveniente del controlador y realizar una

accin sobre un aparato o sistema ya sea encender/apagar, subir/bajar, apertura/cierre.

En un sistema Domtico una de las principales funciones es brindar confort a las personas

que habitan en el hogar con la finalidad de mejorar su estilo de vida. Los servicios ms

comunes que rene esta categora son: programacin del encendido y apagado de la

temperatura segn las condiciones ambientales en el hogar y el encendido automtico de

luces que se deben de encender y apagar a diario y activar la seguridad en un sistema

Domtico consistiendo en evitar riesgos y accidentes domsticos, la gestin de la seguridad

debe contemplar tanto la seguridad patrimonial (bienes) y la seguridad de los miembros de

la familia (personal).

La seguridad personal contempla el alumbrado automtico de zonas de riesgo (escaleras),

avisos y llamadas automticas (telfono, e-mail, SMS), posibilidades de conectarse a

centrales de ayuda comunitaria (polica, bomberos), detectores de fuga de gas o de agua.






La seguridad de los bienes esta rea busca cuidar los bienes de los usuarios, un sistema

Domtico cuenta con la instalacin de sensores en lugares estratgicos con la finalidad de

detectar intrusos dentro de la casa como: sensores de movimiento, sensores magnticos,

sensores infrarrojos.

La arquitectura centralizada es la que recibe todas las seales de los diferentes sensores,

procesa estas seales y genera rdenes para ser receptadas por los actuadores. Todos estos

dispositivos (sensores, actuadores) estarn cableados al controlador del sistema Domtico.

Una de las ventajas de utilizar un sistema centralizado es que los equipos son ms

econmicos. Sin embargo, este tipo de arquitectura necesita equipos extras para poder

conmutar grandes cargas elctricas. (Miranda, 2013)

Para la comprensin y actualizacin de nuestro sistema, se lo desarroll estudiando diversas

metodologas de desarrollo que abarcan la arquitectura de Hardware y Software, donde la

arquitectura de Hardware presenta un sistema centralizado controlado por una tarjeta

electrnica programable Arduino y simulacin de perifricos utilizando Metodologa de

diseo de Hardware y apoyndose en otros conocimientos.

El problema se percibe en la situacin actual Segn los resultados del censo de poblacin y

vivienda del ao 2007; la poblacin de la provincia de Trujillo era de 811.979 habitantes,

constituyndose en la cuarta provincia ms poblada de Per.

Siendo especficamente Trujillo una de las ciudades de mayor crecimiento en el Per tanto

en poblacin como en el sector de la construccin que se increment en un 12.8% con

referencia a la del ao 2014 pero en tecnologa aplicada a viviendas para ofrecer una mejor

calidad de vida ver Anexo 01 todava no se ha desarrollado.

La automatizacin en la vivienda domtica comienza a ser considerada como un

elemento diferenciador de aquellos edificios que cuidan con especial detalle de la

comodidad de los inquilinos y les ofrece, basndose en las estructuras tradicionales

elementos innovadores. Poco a poco, si la vivienda quiere ser considerada del siglo XXI

tendr que incorporar elementos como sensores de movimiento, sensores de inundacin,

termostatos con mltiples funciones, automatizacin de persianas, mdulos por

radiofrecuencia, sistemas de alarmas, etc. Haciendo que viviendas que no tengan estos

elementos se vean desfasadas y restndoles valor.






Este proyecto tiene el objetivo desarrollar una Solucin Domtica que nos permita mejorar

la calidad de vida de los Miembros de un hogar, convirtindolo en un hogar inteligente.

1.1. Problema.

De qu manera el desarrollo de una solucin Domtica permitir mejorar la

automatizacin de servicios para Los miembros de un hogar?

1.2. Objetivos.

1.2.1. Objetivo general.

Mejorar la automatizacin de servicios de los miembros de un hogar a travs del

desarrollo de un sistema Domtico basado en la plataforma Arduino.

1.2.2. Objetivos Especficos.

Disminuir el tiempo promedio que se emplea en la actividad de encendido Y

apagado de las luces en el hogar.

Disminuir el tiempo promedio de controlar el sistema de temperatura del ambiente

en el hogar.

Disminuir el tiempo promedio de verificacin de la seguridad en un hogar.

Disminuir el gasto promedio energtico en la facturacin mensual.

Aumentar el nivel de satisfaccin y calidad de vida de los miembros del hogar.






II. MARCO METODOLOGICO

2.1. Hiptesis.

El desarrollo de una solucion Domtica mejorara la automatizacin de los servicios con la

disminucin del tiempo promedio en el encendido y apagado de las luces de un hogar, en

el control del sistema de la temperatura y verificacin de la seguridad para los miembros

de un hogar.






2.2. Operacionalizacin de Variables.

Tabla 1 Definicin conceptual

Variable Definicin conceptual Definicin Operacional Dimensiones Indicadores Escala de Medicin

Variable Independiente

Solucin Domtica

Este tipo de tecnologa permite al usuario de una

vivienda interactuar con los aparatos tecnolgicos que se

cuenta y a su vez implementar sistemas automatizados como

alarmas de incendios, controles de intrusin, etc.

(Monografas, http://www.monografias.com,

2014)

Es un sistema en el cual nos servir como

herramienta indispensable para la automatizacin de

un hogar.

Complejidad Complejidad del

Algoritmo Ordinal

Escalabilidad Escalabilidad del

sistema Ordinal

Variable Dependiente

Automatizacin de servicios

La automatizacin es un sistema donde se trasfieren

tareas de produccin, realizadas habitualmente por

operadores humanos a un conjunto de elementos

tecnolgicos. (http://www.sc.ehu.es)

La automatizacin de servicios en el hogar nos permitir tener el control

deseado para los miembros de un hogar

Tiempo

Tiempo promedio que se emplea en la

actividad de encendido/apagado

de las luces en un hogar.

De Razn

Tiempo

Tiempo promedio que se emplea en la






actividad de encendido/apagado

de la calefaccin en un hogar.

De Razn

Grado de satisfaccin

Nivel de satisfaccin y

confianza de los miembros un hogar

Ordinal






Tabla 2 Definicin operacional

N Indicador Descripcin Objetivo Tcnica/Instrumento

Modo de calculo

01 Tiempo promedio que se emplea en la actividad de encendido/apagado de las luces en un hogar.

Determina el tiempo en realizar una accin en el hogar

Reducir el tiempo promedio de realizar una accin en el hogar

Medicin del Tiempo/Cronometro

= =1

TPRA: Tiempo promedio en realizar accin

Encendido y apagado.

Tpa: tiempo promedio actual.

n:nmero de accin por da

02 Tiempo promedio que se emplea en la actividad de encendido/apagado de la calefaccin en un hogar.

Determina el tiempo en realizar una accin en el hogar

Reducir el tiempo promedio de realizar una accin en el hogar

Medicin del Tiempo/Cronometro

= =1

TPEC: Tiempo promedio encendido y apagado de la calefaccin en el hogar

Ta: Tiempo actual

n:nmero de accin por da

03 Nivel de satisfaccin y confianza de los

Indica el grado de satisfaccin y confianza de los

Incrementar la satisfaccin y confianza de los miembros del hogar

Encuesta /Cuestionario =

( . =

)

=






miembros un hogar

miembros del hogar

Escala de liker

NSE: Nivel de satisfaccin y confianza del encuestado

np: Numero de preguntas

Fj: Frecuencia de la pregunta

Pj: Peso de la pregunta

ni: nmero de miembros del hogar






2.3. Variables.

2.3.1. Variable Dependiente.

Automatizacin de servicios

2.3.2. Variable Independiente.

Solucin Domtica

2.4. Metodologa.

En la presente investigacin es experimental ya que existe la relacin causa y efecto entre

la variable dependiente y la variable independiente.

Se propone el uso de metodologas que permita desarrollar sistemas de ingeniera

involucrando reas como: software, electrnica y mecnica elctrica, considerando las

condiciones del desarrollo de productos.

2.4.1. Metodologa estructurada.

Se base en la estructuracin y descomposicin funcional de problemas en unidades ms

pequeas interrelacionadas entre si representan los procesos flujos estructura de datos

de una manera jerarjica y ven el sistema como entrada-proceso-salida.

Las metodologas estructuradas hacen fuerte separacin entre los datos y los procesos.

Producen una gran cantidad de modelos y documentacin y se basan en ciclos de vida

en cascada

2.4.2. Metodologa para el desarrollo de sistemas en tiempo real.

Los sistemas en tiempo real son aplicaciones dedicadas, es decir se realiza un desarrollo

especfico para cada aplicacin. Este desarrollo debe de satisfacer una serie de objetivos:

Cumplir las necesidades del cliente que vienen dadas en forma de especificaciones.

Respetar los plazos y los costos.

Alcanzar determinados niveles de calidad.

Pero a lo largo del proceso surgen una serie de dificultades que es preciso superar. En

las primeras fases es necesario adquirir una serie de conocimientos y dominar






determinadas tcnicas relacionadas fundamentalmente con la electrnica y la

informtica.

Adems el diseador necesita conocer exactamente el problema y especificar al mximo

su funcionalidad, su alcance y las restricciones que pueda existir. El resultado final

depender de la conjuncin de estos factores la gestin del desarrollo se hacen

basndose en la experiencia del director del proyecto y el de los componentes del

mismo.

2.4.3. Metodologa de Diseo de Hardware.

Las metodologas de diseo de hardware denominadas Top-Down, basadas en

la utilizacin de lenguajes de descripcin de hardware, han posibilitado la

reduccin de los costos en la fabricacin de circuitos integrados. Esta reduccin

se debe a la posibilidad de describir y verificar el funcionamiento de un circuito

mediante la simulacin del mismo, sin necesidad de implementar un prototipo

fsicamente.

2.5. Tipos de Estudio.

2.5.1. Tipo de estudio.

El tipo de investigacin es Aplicada, debido a que el presente proyecto busca dar

una solucin al problema de automatizacin de un hogar usando la tecnologa

Arduino.

2.6. Diseo de Investigacin.

El diseo de esta investigacin es pre-experimental, ya que con el presente proyecto

estaremos manipulando nuestra variable independiente al desarrollar un sistema

Domtico; buscando la automatizacin de los servicios en un hogar como variable

dependiente.

En una investigacin pre-experimental no existe la posibilidad de comparacin de

grupos. Este tipo de diseo consiste en administrar un tratamiento o estmulo en la

modalidad de solo pos prueba o en la de pre prueba-pos prueba.

Diseo de contrastacin

Para la contrastacin de la hiptesis se utilizar el Mtodo Pre-Test / Post Test o en

Lnea. Este modelo trata de superar las limitaciones de un anterior, en cuanto a

identificar una base de comparacin o lnea de referencia.






Veamos en qu consiste:

Una medicin de la variable dependiente previa a la aplicacin de la

variable independiente (Pre-Test).

La aplicacin de la variable independiente.

Una nueva medicin de la variable dependiente, despus de la aplicacin

de la variable independiente (Post Test)

Formalizacin:

M1 ==============> X ===============> M2

Donde:

M1: Antes de desarrollar una solucin Domtica

X: Desarrollo de un solucin Domtica

M2 : Despus de desarrollar una solucin Domtica

Al finalizar se podr establecer las diferencias entre M1 y M2 para determinar si hay o

no mejoramiento en la automatizacin de servicios al desarrollar una solucin Domtica

en el hogar.

2.7. Poblacin, Muestra y Muestreo

2.7.1. Poblacin

La poblacin objeto de estudio est determinado por:

Tabla 3 Tabla de poblacin

N hogares N personas

Sector 1 4 10

Sector 2 3 15

Sector 3 2 5

poblacin 30

Los das que se realiz la medida del tiempo






2.7.2. Muestra

Como muestra se tomar como medida el tiempo que se toma el encender y

apagar las luces y el sistema de temperatura en un periodo de 31 das

2.7.3. Unidad de Anlisis

Determinada a conveniencia dado que medir para toda la poblacin requiere de

la implementacin en cada una de las familias de la Ciudad de Trujillo, solo se

tomara un hogar de la ciudad de Trujillo.

2.7.4. Criterios de Seleccin

Entre los criterios de seleccin tenemos

2.5.7.1 Criterios de Inclusin

Estn considerados nicamente los servicios bsicos en un hogar efectuados

diariamente por los miembros de un hogar.

2.7.5.2 Criterios de Exclusin

No se tom en cuenta servicios bsicos pagados a un operador o empresa que

facilita servicios para que beneficie a un hogar as como a sistemas de domtica ya

hechos y comercializados.






2.8. Tcnicas e Instrumentos de recoleccin de datos

Se tomar como datos de poblacin a un hogar especfico en la cual se vea beneficiado para automatizar su hogar y de ellos se obtendr una muestra mediante encuestas y entrevistas, se solicitara datos que lleven a determinar el proceso de evaluacin del sistema.

Tabla 4 Tcnicas e Instrumentos de recoleccin de datos

Tcnica

Procedimiento

Instrumento

Observacin

Se proceder con una inspeccin

directamente en el contexto donde se

presenta el hecho o fenmeno

observado, a fin de contemplar todos

los requerimientos, necesidades y

caractersticas de ese ambiente.

Gua de observacin.

Entrevista

Se proceder a tener una

comunicacin verbal con los

miembros del hogar con el fin de

obtener las necesidades y el

estado ambiental en estudio.

Cdula de entrevista.

Encuesta

Se enviarn preguntas abiertas a los

usuarios por medio electrnico, con el

fin de obtener el ndice de satisfaccin

de los servicios de TI.

Cuestionario.






2.9. Mtodo de Anlisis de Datos

Debido a la constatacin de nuestra hiptesis, para realizar el estudio de la tesis se har

uso de la prueba:

A. Prueba T Student.- Esta distribucin de probabilidad que se origina del problema

al estimar una media de la poblacin distribuida normalmente con un tamao de

muestra pequeo (n






Con un valor de igual a (n 1).

A la distribucin de T se le denomina ahora la distribucin-t.

Al parmetro se le denomina convencionalmente el nmero de los grados de

libertad. Esta distribucin depende principalmente de , pero mas no de o ; la

independencia de la y es la que forma la distribucin t muy significativo en

la teora y tambin en la prctica. es la funcin denominada gamma.

Grados De Libertad (gl): Nmero de observaciones que se utilizaron para calcular

la desviacin estndar muestral menos 1, es decir (n-1).

El desarrollo de un sistema de ingresos econmicos mejorara significativamente

el proceso de pago de pensiones

B. Prueba Z Student Indicador n >= 30

Definicin de variables:

Ia= Indicador de la situacin actual

Ip= Indicador del sistema propuesto

Hiptesis estadstica

Hiptesis Nula (Ho)

Ho = Ia Ip






= 5% ()

Estadstica de la Prueba.

0 =( )

2

2

+ 2

La Regin de Rechazo.

La Regin de Rechazo es Z = Z , donde Z es tal que:

P[Z > Z] = 0.05, donde Z = valor tabular

Luego la regin de rechazo:

Diferencia de promedios:

=

=1

Desviacin estndar:

2 = (1 )

2=1

1

Alfa de Conbrash

El mtodo de consistencia interna basado en el alfa de Cronbach permite estimar la

fiabilidad de un instrumento de medida a travs de un conjunto de tems que se espera

que midan el mismo constructo o dimensin terica.

La validez de un instrumento se refiere al grado en que el instrumento mide aquello que

pretende medir. Y la fiabilidad de la consistencia interna del instrumento se puede

estimar con el alfa de Cronbach. La medida de la fiabilidad mediante el alfa de Cronbach

asume que los tems (medidos en escala tipo Likert) miden un mismo constructo y que

estn altamente correlacionados (Welch & Comer, 1988). Cuanto ms cerca se

encuentre el valor del alfa a 1 mayor es la consistencia interna de los tems analizados.

La fiabilidad de la escala debe obtenerse siempre con los datos de cada muestra para

garantizar la medida fiable del constructo en la muestra concreta de investigacin.






Como criterio general, George y Mallery (2003, p. 231) sugieren las recomendaciones

siguientes para evaluar los coeficientes de alfa de Cronbach:

- Coeficiente alfa >.9 es excelente

- Coeficiente alfa >.8 es bueno

-Coeficiente alfa >.7 es aceptable

- Coeficiente alfa >.6 es cuestionable

- Coeficiente alfa >.5 es pobre

- Coeficiente alfa






III. RESULTADOS.

3.1. Variables Independientes

3.1.1. Complejidad.

Aunque no es posible encontrar una frmula que siempre funcione para calcular

la complejidad de un algoritmo, si es posible encontrar una serie de pautas que nos

permitirn de una manera lgica llegar a su clculo.

Sentencias simples

lcd.setCursor(3,0); lcd.print("BIENVENIDO");

lcd.setCursor(2,1);lcd.print("AL SISTEMA");

Condicionales if else

if (C < 30){

digitalWrite(13, LOW);

}

else

digitalWrite(13,HIGH);

if (LDR






For (i=0; i O(1)

Si el tamao n aparece como el lmite de las iteraciones:

For (i=0; i O(n)

O si los ciclos son anidados:

For (i=0; i






3.1.2. Escalabilidad.

Entendemos como escalabilidad la medida o cuantificacin de la velocidad con que

se realiza una tarea o se ejecuta un proceso determinado. Este rendimiento, bien

sea del sistema o de alguno de sus componentes.

La escalabilidad depende del diseo de la arquitectura no de la tecnologa usada.

Mtodo de prueba para la escalabilidad del sistema

Primero tenemos la tabla comparativa de Arduino.

Tabla 5 Comparacin de Arduino

Caractersticas del Arduino

A. Uno A. Mega 2560

Leonardo A. DUE

Tipo de Microcontrolador

Atmega 328 Atmega 2560 Atmega 32U4 AT91SAM3X8E

Velocidad del reloj

16 MHZ 16 MHZ 16MHZ 84 MHZ

Pines digitales E/S

14 54 20 54

Entradas analgicas

6 16 12 12

Salidas Analgicas

0 0 0 2(DAC)

Memoria de programa (FLASH)

32K 256K 32K 512K

Memoria de Datos(SRAM)

2K 8K 2.5K 96K

Memoria Auxiliar(EEPROM)

1Kb 4Kb 1Kb 0Kb

Si mientras consulta la temperatura, el sensor de presencia detecta a alguien,

Arduino no lo sabr. Debe suficientemente rpido en sus consultas a los

dispositivos como para que a un intruso no le d tiempo a salir antes de que el ciclo

del programa haya vuelto a pasar por el punto en el que consulta la presencia.






Conclusin:

Al observar la tabla de comparacin de Arduino se seleccion el Arduino mega 2560

por el alto nmero de puertos de comunicacin, entradas y salidas lo que permite

escalabilidad y garantiza la velocidad con que se realiza una tarea o se ejecuta un

proceso determinado.

3.2. Variables Dependientes

Indicadores Cuantitativos

3.2.1. Indicador 1: Tiempo promedio de encendido y apagado de las luces en un hogar.

Definicin de Variables

Tpa = Tiempo promedio actual en realizar accin de encendido y apagado de las

luces de la forma actual.

Tps = Tiempo promedio en realizar la accin de encendido y apagado de las luces

con la Implementacin del Sistema Propuesto.

A. Hiptesis Estadstica

Hiptesis Ho = El tiempo promedio en realizar el encendido y apagado de las luces

de la forma actual es menor o igual que el tiempo promedio de encendido y

apagado de las luces con la Implementacin del Sistema Propuesto. (Segundos).

= 0 (1)

Hiptesis Ha = El tiempo promedio en realizar el encendido y apagado de las luces

de la forma actual es mayor que el tiempo promedio de encendido y apagado de

las luces con la Implementacin del Sistema Propuesto. (Segundos).

= > 0 . . (2)

B. Nivel de Significancia

El margen de error, Confiabilidad 95%,

Haciendo uso de un nivel de significancia ( = 0.05) del 5%. Por lo tanto el nivel

de confianza (1- = 0.95), que representa al 95%.

C. Estadstica de la Prueba






La estadstica de la prueba es Z Student, por tener una muestra mayor a 30

tiene una distribucin Z.

Para la muestra por da se tom el tiempo de encendido y apagado juntos el

antes y para el despus.

d. Estadgrafo de contraste

Puesto que n=31 es grande usaremos la distribucin normal (Z)

=

=

=

=

= +

(

+

)

Resultados: Para calcular el Tiempo promedio de encendido y apagado de las

luces se ha estimado un universo de 31 das en un mes, l tiempo se multiplica

por 2(encendido y despus apagado).






Tabla 6 Contrastacin encendido y apagado de las luces

ANTES DESPUS ANTES DESPUS ANTES DESPUS

(seg) (seg)

1 721 218 18.87 13.84 356.11 191.51

2 746 219 43.87 14.84 1924.66 220.19

3 725 194 22.87 -10.16 523.08 103.25

4 713 183 10.87 -21.16 118.18 447.80

5 770 219 67.87 14.84 4606.47 220.19

6 671 233 -31.13 28.84 969.02 831.67

7 797 192 94.87 -12.16 9000.50 147.90

8 680 218 -22.13 13.84 489.69 191.51

9 735 202 32.87 -2.16 1080.50 4.67

10 622 191 -80.13 -13.16 6420.66 173.22

11 645 208 -57.13 3.84 3263.73 14.74

12 741 191 38.87 -13.16 1510.95 173.22

13 690 224 -12.13 19.84 147.11 393.57

14 627 204 -75.13 -0.16 5644.37 0.03

15 641 210 -61.13 5.84 3736.76 34.09

16 679 194 -23.13 -10.16 534.95 103.25

17 774 216 71.87 11.84 5165.44 140.16

18 719 184 16.87 -20.16 284.63 406.48

19 713 180 10.87 -24.16 118.18 583.77

20 679 213 -23.13 8.84 534.95 78.12

21 700 180 -2.13 -24.16 4.53 583.77

22 702 227 -0.13 22.84 0.02 521.61

23 658 206 -44.13 1.84 1947.37 3.38

24 643 183 -59.13 -21.16 3496.24 447.80

25 644 223 -58.13 18.84 3378.98 354.90

26 794 200 91.87 -4.16 8440.27 17.32

27 642 227 -60.13 22.84 3615.50 521.61

28 796 183 93.87 -21.16 8811.76 447.80

29 709 188 6.87 -16.16 47.21 261.19

30 715 225 12.87 20.84 165.66 434.25

31 675 194 -27.13 -10.16 735.98 103.25

Sumatoria 21766 6329 0.00 0.00 77073.48 8156.19

Promedio 702.13 204.16 2486.24 263.10

Varianza

N Dias






Promedio

=

=

=

=

=

21766

31= 702.13

=

=

=

6329

31= 204.16

Varianza

=

( )

=

=

77073.48

31= 263.10

=

( )

=

=

8156.19

31= 263.60

Calculando Z

=

(

+

)

=(702.13 204.16)

9.41= 52.86






e ) Regin Crtica

Para =0.05, en la Tabla N 5.2, (Anexos) encontramos Z = 1.645. Entonces la

regin critica de la prueba es Z tab = < 1.645 >.

Figura: 1 Regin critica del tiempo promedio de encendido y apagado de las luces en un hogar.

f) conclusin

Puesto que Zc = 52.86 calculado, es mayor que = 1.645 y estando este valor

dentro de la regin de rechazo < 1.645>, entonces se rechaza Ho y por

consiguiente se acepta ha. Se concluye entonces que el tiempo promedio de

encendido y apagado de las luces en un hogar es menor con el sistema propuesto

que con el sistema actual con un nivel de error del 5% y un nivel de confianza del

95%.

3.2.2. Indicador 2: Tiempo promedio de encendido y apagado del sistema de temperatura

en un hogar.

Definicin de Variables

Tpca = Tiempo promedio actual en realizar accin de encendido y

apagado del sistema de temperatura de la forma actual.

Tpcs = Tiempo promedio en realizar la accin de encendido y apagado del

sistema de temperatura con la Implementacin del Sistema Propuesto.

RR

Regin de

Aceptac

1 =0.95

= 0.05

Regin de Rechazo

Valor crtico: = 1.645 zc =52.86






D. Hiptesis Estadstica

Hiptesis Ho = El tiempo promedio en realizar el encendido y apagado de las

luces de la forma actual es menor o igual que el tiempo promedio de

encendido y apagado de las luces con la Implementacin del Sistema

Propuesto. (Segundos).

= 0 (1)

Hiptesis Ha = El tiempo promedio en realizar el encendido y apagado de las

luces de la forma actual es mayor que el tiempo promedio de encendido y

apagado de las luces con la Implementacin del Sistema Propuesto.

(Segundos).

= > 0 . . (2)

E. Nivel de Significancia

El margen de error, Confiabilidad 95%,

Haciendo uso de un nivel de significancia ( = 0.05) del 5%. Por lo tanto el nivel

de confianza (1- = 0.95), que representa al 95%.

F. Estadstica de la Prueba

La estadstica de la prueba es Z Student, por tener una muestra mayor a 30

tiene una distribucin Z.

Para la muestra por da se tom el tiempo de encendido y apagado juntos el

antes y para el despus.

d. Estadgrafo de contraste

Puesto que n=31 es grande usaremos la distribucin normal (Z)

=

=

=

=






= +

(

+

)

Resultados: Para calcular el Tiempo promedio de encendido y apagado de las

luces se ha estimado un universo de 31 das en un mes, la muestra es un clculo

referencial ya que no todos los das se llega a prender la calefaccin.






N Dias

ANTES DESPUS ANTES DESPUS ANTES DESPUS

(seg)

(seg)

1 0 7 -39.55 1.84 1564.07 3.38

2 91 8 51.45 2.84 2647.27 8.06

3 0 0 -39.55 -5.16 1564.07 26.64

4 72 5 32.45 -0.16 1053.11 0.03

5 75 6 35.45 0.84 1256.82 0.70

6 0 1 -39.55 -4.16 1564.07 17.32

7 0 7 -39.55 1.84 1564.07 3.38

8 84 6 44.45 0.84 1975.95 0.70

9 0 10 -39.55 4.84 1564.07 23.41

10 96 3 56.45 -2.16 3186.78 4.67

11 0 1 -39.55 -4.16 1564.07 17.32

12 0 3 -39.55 -2.16 1564.07 4.67

13 0 10 -39.55 4.84 1564.07 23.41

14 83 8 43.45 2.84 1888.04 8.06

15 0 4 -39.55 -1.16 1564.07 1.35

16 33 8 -6.55 2.84 42.88 8.06

17 0 2 -39.55 -3.16 1564.07 9.99

18 100 3 60.45 -2.16 3654.40 4.67

19 50 9 10.45 3.84 109.24 14.74

20 0 4 -39.55 -1.16 1564.07 1.35

21 14 5 -25.55 -0.16 652.72 0.03

22 19 9 -20.55 3.84 422.24 14.74

23 75 7 35.45 1.84 1256.82 3.38

24 67 0 27.45 -5.16 753.59 26.64

25 75 0 35.45 -5.16 1256.82 26.64

26 82 6 42.45 0.84 1802.14 0.70

27 98 5 58.45 -0.16 3416.59 0.03

28 37 9 -2.55 3.84 6.49 14.74

29 22 5 -17.55 -0.16 307.95 0.03

30 15 3 -24.55 -2.16 602.62 4.67

31 38 6 -1.55 0.84 2.40 0.70

Sumatoria 1226 160 0.00 0.00 43499.68 274.19

Promedio 39.55 5.16 1403.22 8.84






Promedio

=

=

=

=

=

1226

31= 39.13

=

=

=

160

31= 5.6

Varianza

=

( )

=

=

43499.68

31= 1403.22

=

( )

=

=

274.19

31= 8.840

Calculando Z

=

(

+

)

=(39.13 5.6)

6.1= 5.1






e ) Regin Crtica

Para =0.05, en la Tabla N 5.2, (Anexos) encontramos Z = 1.645. Entonces la

regin critica de la prueba es Ztab = < 1.645 >.

Figura: 2 Regin critica del tiempo promedio de encendido y apagado del sistema de temperatura.

f) conclusin

Puesto que Zc = 5.1 calculado, es mayor que = 1.645 y estando este valor

dentro de la regin de rechazo < 1.645>, entonces se rechaza Ho y por

consiguiente se acepta ha. Se concluye entonces que el tiempo promedio de

encendido y apagado del sistema de temperatura de un hogar es menor con el

sistema propuesto que con el sistema actual con un nivel de error del 5% y un

nivel de confianza del 95%.

RR

Regin de

Aceptac

1 =0.95

= 0.05

Regin de Rechazo

Valor crtico: = 1.645 zc =5.1






3.2.3. Indicador 3: Costos de energa elctrica.

Se tom como forma de medicin el recibo mensual de energa elctrica

Tabla 7 Energa Mensual (Pre Test)

Tabla 8 Energa Mensual (Post Test)

Consumo de Energia Mensual (Post Test)

Mes Consumo (Kw/mes) Costo (Kw) Cargos Fijo IGV Costo Mensual

ene-15 65.00 0.4617 S/. 5.90 0.18 S/. 41.31

feb-15 60.00 0.4617 S/. 5.90 0.18 S/. 38.59

mar-15 65.00 0.4617 S/. 5.90 0.18 S/. 41.31

abr-15 75.00 0.4617 S/. 5.90 0.18 S/. 46.76

Total S/. 167.97

Promedio S/. 41.99

Figura: 3 cuadro de ahorro econmico de energa elctrica

sep-14 185.00 0.4617 S/. 5.90 0.18 S/. 106.69

oct-14 190.00 0.4617 S/. 5.90 0.18 S/. 109.41

nov-14 170.00 0.4617 S/. 5.90 0.18 S/. 98.52

dic-14 190.00 0.4617 S/. 5.90 0.18 S/. 109.41

S/. 424.03

S/. 106.01

Cargos Fijo IGV

Promedio

Consumo de Energia Mensual (Pre Test)

Total

Mes Consumo (Kw/mes) Costo (Kw) Costo Mensual




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