Automatización de Licuadora Oster para Elaboración de Papel Artesanal

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Prototipo para automatización de licuadora Oster con sensor de
temperatura DS18B20 y tablero de dos tiempos para 
la elaboración de papel artesanal
María C. Moncada A.1
1Universidad Nacional de Colombia, Sede Bogotá.
 Resumen: Este proyecto consistió en incluir un sensor digital de temperatura, el DS18B20, a la licuadora Oster, empleada
para licuar pulpas de celulosa para la elaboración artesanal de papel, con el objetivo de evitar su uso al superar una
temperatura límite. A su vez se realizó la instalación de un tablero que permitía iniciar automaticamente unos ciclos de
licuados en dos tiempos. Ambos circuitos fueron controlados a través de la placa Arduino Uno y se logró exitosamente el
código para ambos. Sin embargo el criterio que se usó para la temperatura límite, comparando la temperatura de la carcaza
con la temperatura de la mano, tiene poca rigurosidad, por lo tanto se propone un estudio más riguroso para determinar ese
umbral.
Palabras clave: Licuadora, Oster, DS18B20, temperatura, automatizar, papel, ciclos automáticos.
I. INTRODUCCIÓN
Jáku papel es un proyecto centrado en la
elaboración artesanal de papel a partir de residuos
orgánicos, como los moños de la piña o los tallos
de las astromelias. En resumen el proceso de
hacer papel consiste en extraer la celulosa de la
materia prima y con ella formar una lámina, que
al secarse queda como un entramado de sus
fibras. Lo primero que se hace es cortar las hojas,
luego cocinarlas en una solución básica y
finalmente se licua la pulpa resultante. En este
proceso es de vital importancia la licuadora, dado
que se encarga de cortar y separar las fibras para
lograr una pulpa fina, lo que se traduce en un
buen acabado del papel. 
Uno de los principales problemas en el proceso es
que la licuadora se recaliente, lo cual reduce su
vida útil, por lo tanto se propuso la instalación de
un sensor de temperatura que impidiera su
encendido si su temperatura supera cierto umbral.
Además, el control de los tiempos de licuado por
medio de un tablero, inicialmente con 2 tiempos,
junto a un pulsador extra que permitiera apagarla
directamente.
2. MARCO TEÓRICO
2.1. LICUADORA OSTER 3 VELOCIDADES
Las licuadoras Oster manejan un embobinado de
campo en el que cada bobina cuenta con 115
espiras de dos alambres esmaltados, de diferentes
calibres, 23 y 26 por lo general. Para que
funcionen es importante que la polaridad entre
ambas bobinas sea contraria [1].
fig .1 Embobinado licuadora Oster 3 velocidades [1]
Trabajan por número de bobinas activas en cada
velocidad, como se ve en la figura a continuación:
fig .2 Conexiones bobinas licuadora Oster 3 velocidades [1]
Para la velocidad 3, por ejemplo, se encuentra que
la corriente sólo pasaría por L4 y L2 antes de
pasar por el colector (M1), lo que implica que
sentirá menos resistencia (o reactancia inductiva)
que en las otras dos velocidades y por lo tanto
será la más rápida.
En particular el modelo 4655-013, con el cual se
va a trabajar, requiere de 127 V y 600 W, lo que
implica una corriente de 4,7 A aproximadamente.
2.2. RELÉ
Dispositivo eléctrico que cumple la función de un
interruptor, controlando la conexión entre dos
contactos. El relé tradicional realiza esto por
medio de un electroimán que, al polarizarse, atrae
una estructura metálica que se encarga de
conectar o desconectar los contactos
(dependiendo del diseño) [2].
fig .3 Esquema Relé
Para controlar un relé a través de un
microcontrolador, la entrada, que va a la bobina,
debe conectarse a través de un transistor,
aprovechando el hecho de que permite controlar
una corriente alta con una corriente pequeña.
Entre esta entrada y la alimentación misma del
relé (a 5 V) debe conectarse un diodo, en el
sentido contrario a la corriente, para proteger al
relé de la generación de arcos eléctricos al
separarse los contactos [2] y de otras corrientes
inversas que lo puedan dañar. El módulo Relé
para Arduino viene con estos dos componentes
integrados. En particular permite controlar en
corriente alterna de 125 V a 250V con una
corriente hasta de 10 A.
2.3. DS18B20
fig .4 Sensor digital temperatura de DALLAS [4]
Sensor digital de temperatura con encapsulado de
tipo TO-92. Su rango de medición está entre los
-55°C y los 125°C y su salida la da directamente
en grados Celsius. Tiene una resolución
programable desde 9 hasta 12 bits. Su protocolo
de comunicación es mediante un único bus. Su
alimentación puede ir entre 3.3 V a 5 V [3].
3.MONTAJE EXPERMIENTAL
3.1. TEMPERATURA UMBRAL
Para hacer un estudio preliminar de la posible
temperatura umbral para el funcionamiento de la
licuadora primero se dejó trabajando 5 minutos.
Luego se colocó el sensor DS18B20 (conectado a
través de la arduino al computador, código
apendice I) en la carcaza metálica, como se
muestra en la figura a continuación.
fig.5 Montaje sensor temperatura para medida umbral
Se encendió durante tres ciclos (30, 60 y 50
segundos), se recolectaron las medidas del sensor,
tanto en los ciclos en que se encontraba encendida
la licuadora como en los intervalos entre ellos.
Después del tercer ciclo se abrió la carcaza y se
midió con el sensor la temperatura de una de las
bobinas y después la temperatura del colector.
fig .6 Sensor midiendo temperatura de una bobina
Luego, dado que el criterio para continuar
operando o no la licuadora es la comparación de
la temperatura de la carcaza con respecto a la
temperatura de la mano del operario, se tomaron
medidas experimentales de la temperatura de la
palma de la mano.
3.2. DISEÑO EXPERIMENTAL
Para el control de la licuadora se usó una placa
Arduino Uno. 
fig.7 Diseño circuito: control encendido a través 
del módulo relé.
En particular para los ciclos de tiempo se
emplearon 3 módulos pulsadores, con el objetivo
de disminuir al máximo el ruido que pudiera
implicar usar otros pulsadores junto a más
componentes. Se usó un módulo Relé para el
control de la licuadora a 120 V AC, su común iba
directamente a la corriente alterna y el
normalmente abierto iba a un conector hembra
para poder conectar la clavija de la licuadora.
Para la medición de la temperatura se usó el
sensor DS18B20 con su salida conectada por
medio de una resistencia de 4.7K a 5 V. Para
visualizar el umbral de la temperatura se
conectaron dos leds, a través de resistencias de
1K, a dos salidas digitales, un led verde para
señalar que se está por debajo del umbral, y por lo
tanto los pulsadores accionan los ciclos de
licuado, y un led amarillo que señala que se está
por encima del umbral, entonces no es posible
accionar la licuadora.
fig.8 Diseño circuito: sensor de temperatura.
Para todos los componentes mencionados
anteriormente se usó la salida de 5 V y tierra de la
misma placa Arduino. 
Fig. 9 Prototipo tablero de control
El código se encuentra en el apendice I. En
particular cabe resaltar que se emplearon las
librerías One.Wire y Dallastemperature para
controlar el sensor digital y que el tiempo de los
ciclos de licuado se trabajó a través de un for,
aprovechando que la función break puede usarse
en estos ciclos, para posibilitar el uso de un
pulsador (azul) que parara casi de inmediato la
operación de la licuadora.
Primero se probó con una lámpara de 7W, para
comprobar la lógica del código y el
funcionamiento del sensor de temperatura, y
finalmente se diseño el prototipo del tablero y se
probó con la licuadora.
4. RESULTADOS
4.1. TEMPERATURA UMBRAL Y TEMPERATURA
DE LA PALMA DE LA MANO
fig .10 Temperatura de la carcaza de la licuadora en función deltiempo (tiempo total de 6 minutos). Franjas sombreadas
representan ciclos en que la licuadora estaba encendida
(30, 60 y 50 segundos respectivamente).
La temperatura final de la carcaza, antes de pasar
a medir el interior de la licuadora, fue de:
Tcarcaza=26.06 °C
Luego, cuando se midió la temperatura de la
bobina se tuvo un pico en:
Tbobina=46.75°C
Y posteriormente para el inducido en:
Tinducido=51.25°C
En cuanto a la temperatura de la palma de la
mano se obtuvo que la medida del sensor se
estabilizó alrededor de 26.12 °C, 28.70°C y
29.31°C, las dos primeras para un mismo operario
y la última para otro.
4.2. FUNCIONAMIENTO PROTOTIPO
Fig. 10 Muestra cambio de led.
Para probar el prototipo se dejó una temperatura
umbral de 25°C y así, al colocar la mano se
pudiera comprobar que no se podía accionar la
licuadora al sobrepasarlo. Como se observa en la
figura anterior cada led se encendía dependiendo
de la lectura del sensor DS18B20, que se
imprimia en pantalla, y en efecto cuando el led
amarillo estaba prendido no era posible prender la
licuadora.
5. ANALISIS DE RESULTADOS
Si se observa la figura 10, se encuentra que
mientras la licuadora está en funcionamiento su
temperatura disminuye, lo cual tiene sentido dado
que el ventilador se encargará de hacer fluir el
aire y enfriar al motor. Pero cuando se apaga
después de un ciclo comienza a aumentar.
También se encuentra que después del segundo
ciclo, el más largo, la carcaza tuvo su pico
máximo de temperatura, por encima de 27.5°C.
Además se encuentra que la temperatura de las
bobinas puede estar 20°C por encima de la
temperatura de la carcaza.
Con respecto a la temperatura de la palma de la
mano, sin ser un estudio lo suficientemente
amplio para concluir estadisticamente, se obtiene
un promedio de 28.04°C, que se encuentra
bastante cercana al compararla con un estudio de
la temperatura de la piel de la mano en diferentes
ambientes laborales que obtiene en promedio una
temperatura de la palma de 28.9°C [4]. Es decir
que al compararla con el pico de 27.5°C de la
carcaza todavía estaría por debajo del criterio
empírico.
Por otro lado la lógica base para el encendido en
ciertos tiempos y la condición sobre cierta
temperatura funcionaron efectivamente.
6. CONCLUSIONES
1 Es vital tener un criterio más contundente para
el umbral de temperatura, investigando más en el
efecto del aumento de la temperatura en las
bobinas.
2 Para una mayor certeza en la medición de la
temperatura se podría incluir otro sensor, como
por ejemplo un LM35 y promediar las dos
lecturas.
3 El entorno de Arduino posibilita la
automatización para aumentar la eficacia y
control de ciertos procesos.
REFERENCIAS 
[1] Tecnoelectronics (2020). Diagrama de Licuadora Oster 3
velocidades, explicacion de funcionamiento. [Video ] Disponible
en https://www.youtube.com/watch?
v=j0vhCTBe0iY&list=LL&index=7&t=453s
[2] El profe García (2015). Conectar 110V / 220V con arduino.
[Video] Disponible en : https://www.youtube.com/watch?v=Gif-
vw9FtII&list=PLUo5Bnwer2cn1DOiexYRDDs4-
oxtxe0hx&index=1&t=41s
[3] UNIT electronics. (n.d.) Sensor de temperatura Digital
DS18B20 [Online] Disponible en:
https://uelectronics.com/producto/sensor-de-temperatura-digital-
ds18b20/ 
[4] R J Ceron 1 , R G Radwin, C J Henderson (1995) Hand skin
temperature variations for work in moderately cold environments
and the effectiveness of periodic rewarming [Online] Disponible
en: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/7778525/
Apendice I-Códigos
Medición temperatura
#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>
#define ONE_WIRE_BUS 2 //Sensor digital
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
DallasTemperature sensors(&oneWire);
void setup() {
 Serial.begin(9600); 
 sensors.begin();
}
void loop() {
 sensors.requestTemperatures(); //lectura sensor digital
 //Serial.print("TemperaturaDig: ");
 Serial.println(sensors.getTempCByIndex(0)); 
 
 delay(1000);
}
Tablero de control
#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>
#define ONE_WIRE_BUS 2 //Sensor digital
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
DallasTemperature sensors(&oneWire);
//Pulsadores
int IN10 = 10;
int IN30 = 8;
int breakPin = 7;
int breakP = HIGH;
//Salidas
int ledTempG= 6;
int ledTempR= 5;
int ledPin = 13;
void setup() {
 pinMode(IN10, INPUT);
 pinMode(IN30, INPUT);
 pinMode(breakPin, INPUT);
 pinMode(ledTempG, OUTPUT); 
 pinMode(ledTempR, OUTPUT); 
 pinMode(ledPin, OUTPUT); 
 Serial.begin(9600);
 sensors.begin();
}
void loop() {
int state10 = digitalRead(IN10); //10 seg
int state30 = digitalRead(IN30); //30 seg
sensors.requestTemperatures(); //lectura sensor digital
 if(sensors.getTempCByIndex(0)<25){
 Serial.println(sensors.getTempCByIndex(0)); 
 digitalWrite(ledTempG,HIGH);
 digitalWrite(ledTempR,LOW);
 if(state10 == HIGH){ 
 Serial.print("Button10: ");
 Serial.println(state10);
 blend(10000);
 }
 else if(state30 == HIGH){
 Serial.print("Button30: ");
 Serial.println(state30);
 blend(30000);
 }
 
 else{
 digitalWrite(ledPin,HIGH);
 }
 }
 else{
 Serial.println(sensors.getTempCByIndex(0)); 
 digitalWrite(ledTempR,HIGH);
 digitalWrite(ledTempG,LOW);
 }
 
}
void blend(long Time){
 long sec=0;
 for(sec; sec<=Time; sec+1000){
 breakP = digitalRead(breakPin);
 if(breakP == HIGH){
 Serial.print("Break: ");
 Serial.println(breakP);
 break;
 
 } 
 digitalWrite(ledPin,LOW);
 Serial.print("Time: ");
 Serial.println(sec);
 sec=sec+1000; 
 delay(1000);
 }
}