Escribe: Luis Alejandro López Granada
El pasado sábado 14 de mayo del 2022 se celebró en el Gimnasio Campestre de Ibagué, el encuentro departamental de semilleros de investigación RedCOLSI donde tuvo participación el semillero IDEATEC del Centro de Industria y Construcción con los aprendices Luis Alejandro López Granada del área de robótica y Nicolas López Zuleta del área de prototipado como ponentes del proyecto “HUMECAF” supervisados por los facilitadores César Augusto Campos Rodríguez del área de robótica y Gerardo Alejandro Mora Parra del área de prototipado.
El proyecto “HUMECAF” consiste en dos prototipos tecnológicos; el primero es un prototipo mecánico y simple creado en el área de prototipado de la tecno academia en el SENA de industria y construcción, y el segundo un prototipo IoT automatizado creado en el área de robótica.
HUMECAF es un proyecto de desarrollo tecnológico del semillero IDEATEC en el área de prototipado y robótica vinculados al grupo de investigación GIDIS, que nació como solución a un problema de los caficultores que es el control de humedad del café después de su lavado y secado.
En el proceso se exige una rigurosa medida de humedad de entre el 10% y el 12%, y si no se garantiza esta medida se afecta directamente el costo y calidad del producto y por consiguiente las ganancias de nuestros pequeños caficultores ya que si se pasa del 12% de humedad se cuenta como café mojado y su costo baja, y si baja del 10% ya estaría casi seco y el café seco no pesa nada haciendo que las ganancias sean reducidas.
Los objetivos de este proyecto son:
General:
• Desarrollar un sistema que mejore la calidad del café cosechado mediante un mecanismo de control del proceso de secado basado en el método Gravimet.
Específicos:
• Definir los parámetros de Peso vs humedad del grano de café en silo.
• Diseñar un sistema modular de pesaje del grano de café por medio de contrapeso y celda de carga.
• Vincular el sistema de pesaje en el proceso de secado del café a un sistema de alarma que permita mejorar la calidad de extracción del café mediante el método Gravimet.
Metodología:
• Para desarrollar el proyecto se aplicó la metodología de aprendizaje basado en proyectos.
• Mediante actividades de proyecto, se ejecutaron etapas y actividades las cuales en su desarrollo permitieron cumplir los objetivos.
• Los dispositivos se validaron mediante su uso en el proceso para cada una de las tecnologías (mecánica y automatizada).
¿Qué es el método Gravimet?
| Muestra de café húmedo | Muestra en rango ideal |
| 200 gramos. | 115 gramos. |
La humedad del café es un factor determinante en el proceso de comercialización, de gran importancia en la conservación de sus características físicas, sensoriales e inocuidad. Para el café y otros granos, se ha definido el rango de humedad entre el 10% y el 12%, como un intervalo en el cual el producto conserva sus características para la comercialización.
PROTOTIPO MECANICO:
El prototipo mecánico funciona bajo el principio de contrapeso implementando una palanca 3 a1 para maximizar la sensibilidad a los cambios de masa, ya que basado en el método Gravimet pretende hacer seguimiento constante a la humedad del café mientras se realiza el proceso de secado, esto con el fin de garantizar que el grano sea recogido justo en el porcentaje de humedad requerido para maximizar el precio de venta es decir el 12%; la forma de hacerlo es calibrar el instrumento para que accione justo cuando una muestra de 200 gramos reduce su masa a 115, dando aviso al caficultor por medio de una señal sonora.
Costos:
PROTOTIPO AUTOMATICO IOT:
El prototipo IoT está conformado por una tarjeta ESP8266 NodeMCU que es su cerebro, un shield para el ESP8266 NodeMCU que permite conectar las cosas con facilidad sin necesidad de una protoboard, dos placas de acrílico, una celda de carga, un amplificador de la celda de carga que le envía la información a la ESP8266 NodeMCU y una tabla donde está ubicado todo el prototipo.
Funciona usando el internet de las cosas para enviar los datos al celular mediante una app llamada blynk esta muestra en tiempo real como va bajando el peso del café y al llegar al 12% de humedad o sea 115 gr. de una muestra inicial de 200 gr. de peso envía un mensaje para avisar que el café está listo para la venta, envía un mensaje al celular y también al correo electrónico de la persona.
APP:
Costos:
Productos Similares en el Mercado:
Medidor digital humedad de café, las desventajas de este ante HUMECAF es el alto costo y que necesita un operario que lo monitoree.
Medidor Gravimet, las desventajas de este frente HUMECAF es que usa baterías que contaminan el medio ambiente y que como el anterior necesita estar siendo monitoreado.
Agrotronix, las desventajas de este frente a HUMECAF es que no da ningún tipo de alerta al campesino y también su alto costo, este también usa baterías.
HUMECAF – VENTAJAS DE LOS DESARROLLOS
• Medición de la humedad por GRAVIMET.
• Prototipos de bajo costo según necesidad.
• Alarma sonora para prototipo mecánico
• Notificación al móvil + email en prototipo IoT.
• Energía renovable y código abierto.
• Ambos prototipos son de fácil uso.
• Accesible para el campesino.
– 272.900 COP – Mecánico.
– 251.900 COP – IoT.
Entonces como pueden ver una gran ventaja es que el campesino puede comprar ambos prototipos con el 50% del precio de un medidor digital o con el 30% del precio de un Agrotronix.
IMPACTO:
• Introduce Productos (Bien/Servicio) y/o Proceso ambientalmente limpios – Disminución impacto ambiental -Ambientalmente Sostenibles.
En la actualidad no existe un dispositivo que funcione con energía renovable o internet de las cosas.
• Existe demanda actual del producto.
El pequeño campesino encuentra atractivo un dispositivo tecnológico de bajo costo ya que está a su alcance.
• Reduce el consumo de Materiales/Recursos.
Optimiza el trabajo del campesino pues no debe estar pendiente del proceso, solo recibir la alerta.
Son prototipos de bajo costo y open source.
• El proyecto es potencialmente patentable -derechos de autor.
Los diseños mecánicos y electrónicos son susceptibles a ser protegidos como derechos industriales para después producir en volumen los dispositivos.
CONCLUSIONES:
▪ Se confirmó la relación entre las variables de peso y humedad del grano de café, lo que permitió realizar un seguimiento de una de ellas con respecto a la otra con un factor de error muy bajo.
▪ Se implementó un sistema completamente mecánico y otro automatizado con IoT, simples y prácticos para el control de las variables de peso y humedad del grano de café para mejorar la productividad del pequeño caficultor.
▪ Es viable utilizar las diferentes tecnologías 4,0 de prototipado aditivo y sustractivo e IoT para el desarrollo de prototipos a escala que permitan el estudio de nuevos diseños.
▪ Los resultados obtenidos son importantes para futuras investigaciones direccionadas al desarrollo de diseños simples y fáciles de implementar en pequeños sistemas de producción agrícola para el aumento de la productividad
Cabe recalcar que este proyecto obtuvo una puntuación de 96.5/100 ganando así el aval para participar en el encuentro nacional de semilleros de investigación RedCOLSI 2022 en la ciudad de Medellín
Facilitadores a cargo del proyecto:
César Augusto Campos Rodríguez – Facilitador del Área de Robótica de la Tecno Academia nodo Tolima en el Centro de Industria y Construcción.
Gerardo Alejandro Mora Parra – Facilitador del Área de Prototipado de la Tecno Academia nodo Tolima en el Centro de Industria y Construcción.
Aprendices ejecutores del proyecto:
Luis Alejandro López Granada – Aprendiz del Área de Robótica y Estudiante de la Institución Educativa Técnica Carlos Lleras Restrepo, Sede Principal Barrio El Salado, Grado 11.
Nicolás López Zuleta – Aprendiz del Área De Prototipado y Estudiante del Colegio Gimnasio Los Robles, Grado 11.
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