Proyecto acuario

A lo largo de este proyecto intentaré explicar como he reformado un acuario de 68 litros para que funcione de manera totalmente autónoma.

En las siguientes secciones explico con detalles cada una de las partes de lo que consta este acuario automatizado.

Espero que esta información sea de su interés y sepa sacarle provecho.

Características implementadas en el acuario

  • Sistema controlado por microprocesador totalmente autónomo.
  • Control horario interno automático calculado mediante ciclo solar externo.
  • Simulación amanecer, día y noche.
  • Dos tubos fluorescentes con activación y reactancia totalmente electrónica e independiente.
  • Luz noche mediante leds azules.
  • Comedero automático.
  • Compresor de aire controlado por microprocesador con activación por fases horarias.
  • Sistema manual para activación de sus periféricos mediante botón táctil.
  • Climatizador con control de temperatura frío/calor con calefactor y refrigerador mediante evaporación del agua.
  • Panel con pegatinas y leds para controlar su estado del ciclo.
  • Reposición de falla eléctrica por cálculo aproximado del ciclo solar.
  • Inyección automática de CO2 para plantas mediante fermentación de levadura.
  • Modo silencioso en fase nocturna para poder convivir con ella en un dormitorio.
  • Futuras posibles funciones en fase de investigación (antialgas electrónico, desnitrificador computerizado, etc…)

Descripción

La idea de automatizar el acuario consistía en tener una pecera para poder ser disfrutada con un mantenimiento mínimo. Creo que he cumplido mi objetivo ya que he conseguido automatizarla hasta el límite. Lo siguiente sería que se auto limpiase pero lo veo como casi imposible. Con este acuario se consigue mas tiempo libre para observarlos y un confort para los habitantes de la pecera ya que no se estresan por cambios de luz, ni de temperatura y tanto las plantas como los peces crecen de manera exuberante ya que se mantienen todos sus parámetros de confort de manera constante.

La segunda idea de este acuario consistía en automatizarla con el mínimo presupuesto posible ya que se trata de un acuario de 68 litros para uso doméstico pero a la vez manteniendo un mínimo de calidad en acabados. La mayoría de los componentes son reciclados y los que se han comprado son bastante económicos.

En total he diseñado y construido este acuario en el transcurso de 8 meses y en mi tiempo libre. Realmente es una puesta en práctica de todos mis conocimientos de electrónica, de programación, de ingeniería y de imaginación.

El proyecto sigue abierto y se irán aumentando sus posibilidades. Actualmente estoy investigando en el control de algas mediante ultrasonidos y en un futuro se puede investigar en un desnitrificado controlado por microcontrolador donde el caudal del agua es regulado sensando la acidez de salida del desnitrificador.

Como veis las posibilidades son infinitas. Algunas aplicaciones acabarán en éxito y otras en fracaso según los estudios que vaya realizando.

Y todo esto con el mínimo coste posible.

A continuación paso a describir cada una de las partes implementadas.

Adaptación reactancia electrónica

Se ha substituido la reactancia tradicional por dos reactancias electrónicas. ¿De donde las he sacado? Pues es una adaptación de una lámpara de bajo consumo (esas que dicen que consumen 8 veces menos). Las conseguí en un chino por 3 Euros cada una. Adaptando la electrónica se consigue que funcione con tubos fluorescentes normales. El arranque es suave y no hace el indeseado efecto del cebador el cual estresa a los peces. Esto unido al control mediante microprocesador hace un arranque secuencial y escalonado donde se consigue un efecto de amanecer y de día.

El sistema de obtención de una reactancia electrónica a través de una lámpara de bajo consumos es sencillo. Se tiene que tener en cuenta varios aspectos como por ejemplo que no vale cualquier lámpara de bajo consumo. Cada tubo fluorescente necesita una lámpara de determinada potencia. Otro aspecto es la conexión. El conexionado es sencillo, desoldando la electrónica de la lámpara obtenemos 6 hilos. Los dos primeros hilos son la alimentación de la electrónica y los cuatro siguientes hilos son los que llevan la tensión al tubo fluorescente.

Este sistema lleva funcionando mas de 6 meses y me ha dado muy buenos resultados. Se calienta menos que una reactancia normal, por lo tanto consume menos y arranca al instante con la ventaja que de este modo el tubo envejece menos.

El controlador del sistema: “El microprocesador”

Estas dos placas son las que dan la alimentación a todos los dispositivos y hacen el control del acuario. En la parte izquierda de la imagen se encuentra la fuente de alimentación que suministra varias tensiones y en la parte derecha de la imagen se encuentra la placa de control de potencia mediante TRIACS y el microprocesador, un PIC de gama media (16F84) en el cual lleva el programa que realiza el control del acuario. El programa simula internamente un reloj de 24 horas y se recalibra cada día con la puesta de sol mediante una fotocélula casera. Internamente simula el amanecer, el día, el atardecer y el anochecer. Activa los diferentes dispositivos según su hora y permite su uso de forma manual mediante un botón táctil en la parte superior del acuario.

Verdaderamente comencé con un controlador por transistores. Fue un semifracaso ya que los temporizadores eran 555 y el control se realizaba por puertas lógicas. Los problemas llegaron cuando recibía señales erróneas como por ejemplo el atardecer, en el cual la fotocélula recibía fases de sol y no sol. El sistema se volvía loco.

Una vez descartado el primer intento se me ocurrió hacerlo por microprocesador. Este sistema no lo utilicé antes por culpa de que personalmente programar estos micros en puro assembler es un engorro. Pero un software que para este micro está en versión gratuita me abrió los ojos. Este software permite programar estos micros en C y se les puede hacer un seguimiento desde el ordenador. Las tareas de encender o apagar una salida se convierten en tareas tan sencillas como salida1=on/off.

Gracias al micro ahora realiza funciones antes impensables y con la increíble ventaja que añadir funciones sólo significa actualizar el software.

Evaporador del climatizador

El evaporador se encarga de generar frío en el acuario. Esto se consigue mediante el mismo efecto que tiene un botijo para enfriar el agua. El sistema hace circular una corriente de aire muy próxima a la superficie del acuario generando un pequeño vacío entre la tapa y el acuario que junto con el rozamiento del aire se consigue la evaporación del agua. Esto hace que se evapore recogiendo energía del agua para su transformación a gas. Con esto se consigue el suficiente frío como para bajar más de 5 grados el acuario y que mediante un control de temperatura ajustar a la décima de grado. Es un sistema muy económico y el único inconveniente es la evaporación de agua el cual conlleva a rellenar el acuario y conlleva también a que el agua poco a poco se va concentrando más. Hasta el día de hoy no es problema la concentración de sales y minerales en el agua ya que las plantas aprovechan el excedente.

La tapa realmente tiene dos ventiladores, uno pequeño para refrigerar el sistema electrónico y uno grande que realiza la evaporación en si. Internamente la tapa del acuario sigue un circuito de aire que es el siguiente:

Primero el ventilador pequeño absorbe el aire que viene de los tubos fluorescentes entrando en un circuito secundario que pasa por toda la electrónica. Siguiendo este circuito desemboca en el circuito principal del aire.

Segundo, el ventilador grande se encarga de realizar la aspiración de aire provocando la bajada de temperatura del agua. La salida de gases se une con el circuito secundario y se expulsa por la rejilla de ventilación que está en la parte superior de la tapa.

Con esto conseguimos de que el agua se enfríe y de que la electrónica más los tubos fluorescentes no nos calienten el agua.

Estaréis pensando que este aire húmedo pasando por la electrónica no es bueno. Pues bien, estáis equivocados a medias. No sería bueno si el acuario fuese de agua salada, ya que reaccionaría con las partes metálicas. Pero al ser de agua dulce y por el efecto de la no condensación los componentes no se oxidan.

El efecto de la no condensación consiste en que para que haya condensación ha de haber un lugar frío y aire caliente. Si el lugar es más cálido que el aire la condensación no se produce y la electrónica indirectamente cumple con esto. El sistema electrónico siempre va a ser mas cálido que el aire de nuestro acuario (siempre va a estar a mas de 30º) por lo tanto si no hay condensación no hay oxidación.

He probado enfriar mediante células Peltier. Es un fracaso, demasiada energía a liberar y demasiado consumo. Creedme, para estos litros es el sistema idóneo para enfriar.

Control de temperatura(Climatizador)

Se trata de un control de temperatura reutilizado. Es un OMRON E5CS y se ha modificado la sonda que es una RTC calibrada manualmente mediante un puente de Wheastone. Se ha modificado la regulación que en lugar de relés usa TRIACS mas señales que van al micro, y por ultimo se ha modificado la disposición de las placas para que se pueda ubicar en la tapa del acuario. Mediante este control de temperatura automáticamente activa el calefactor o el enfriador según se necesite y tiene una precisión de 0,1 grados. Puedo decir que regula con exactitud incluso a temperaturas superiores en el exterior de +35 grados. De este control de temperatura aprovechamos las señales de alarma por exceso o alarma por defecto con lo cual llevada directamente una al TRIAC y la otra al micro nos activa el calefactor o el sistema evaporador.

El calefactor es uno convencional, uno de tubo con resistencia. Me dan pánico estos calefactores ya que una avería típica de ellos es la solapación de contactos y la posterior muerte de todos los animales del acuario debido a la sopa de pez que se genera. Esto me pasó cuando era mas joven y me dio mucha pena. Con este sistema electrónico esto no puede pasar ya que en el caso de que se nos averíe el TRIAC (cosa improbable) el sistema mecánico que viene de serie en el calefactor nos detendría el aumento de temperatura.

Electrónica modificada control temperatura

Aquí nos encontramos con un problema. Este control de temperatura no es nada económico. A mi me ha salido gratis debido a que es reaprovechado. Pero al igual que yo he reutilizado este control de temperatura también se pueden reutilizar otros muchos mas económicos como por ejemplo esos que venden que nos avisan en el coche de si la calzada está fría o por ejemplo otros que venden en los súper.

Hay otro sistema que sería mediante una sonda LM35 y un microprocesador analógico. Pero tendríamos problemas con la visualización ya que nos deberíamos de hacer el display y los botones. En un futuro existe la posibilidad de insertarle al acuario una pantalla lcd de un teléfono móvil (Si, si es realizable. No es ciencia ficción) y controlar todos los parámetros del acuario, incluida el de la temperatura, desde el display.

Disposición de los elementos en la tapa

Aquí se puede ver todos los elementos electrónicos en el interior de la tapa del acuario. Antiguamente aquí iba ubicada la reactancia la cual generaba mucha calor. Este sistema dispone de dos ventiladores. El ventilador de la derecha es el evaporador en si, el ventilador de la izquierda, que no se ve porque está perpendicular a la tapa, es más pequeño y hace circular el aire del acuario hasta los fluorescentes, pasando por toda la electrónica y finalizando el flujo de aire en el evaporador principal. Con esto se obtiene una tapa fría y no se añade calor al acuario si la temperatura es elevada. Si falta temperatura los ventiladores están apagados aprovechando el calor generado para mantener el acuario en la temperatura correcta.

El cableado parece que asusta pero al ser un prototipo no puedo hacer otra cosa. Podría haberlo hecho más bonito usando cable paralelo pero es poco práctico a la hora de hacer modificaciones.

Voy a describir brevemente lo que se ve en el interior. A la izquierda vemos en los laterales las dos reactancias electrónicas de los fluorescentes. Le sigue la fuente de alimentación que no es más que un transformador, ese que está pintado de color morado, con toda su electrónica para obtener las diversas tensiones. Luego tenemos la placa del microprocesador mas los TRIACS de potencia. A continuación y mas a la derecha está el ventilador del evaporador y para finalizar podemos observar el control de temperatura.

Como se puede observar queda todo ubicado en el interior de la tapa donde antes estaba la típica reactancia de bobina. Una vez atornillamos la carátula, la tapa queda cerrada y sin posibilidad de meter las manos en ella quedando todos los controles encima del acuario para su perfecta visualización y manipulación.

Disposición del panel en la tapa

En esta imagen se puede ver como queda la tapa cerrada. En ella se observa a la izquierda el control del acuario y a la derecha el climatizador. Se puede observar que se han insertado pegatinas adhesivas para darle un toque artístico y para que cualquier persona con sólo echarle un vistazo pueda manejar las funciones del acuario.

Las pegatinas se han forrado con plástico para que en el caso de que se produzcan salpicaduras, el papel no entre en contacto con el agua.

El panel funcionando impresiona ya que por ejemplo los leds dependiendo el ciclo del acuario hacen intermitencias antes de que cambie de estado, los botones son táctiles, se muestra la temperatura en el display, etc…

En esta imagen se puede observar la zona del control del acuario.

En el control del acuario está el conmutador de manual/automático, el botón de selección y los leds de estado del acuario con múltiples funciones.

En modo automático los leds marcan el estado del acuario y su parpadeo significa que se acerca un cambio de estado anticipándose el parpadeo de cada led al siguiente cambio de estado. En este modo si pulsamos el botón táctil activamos el dispensador de comida.

En modo manual según le demos al botón táctil vamos forzando las diferentes salidas: Fluorescente1-2, los dos, bomba de aire, luz de luna y la suma de ellos. Al volver al estado automático recupera su ciclo.

En esta imagen se puede observar la zona del climatizador.

En el lado izquierdo de la imagen se puede observar la salida de gases y en el lado derecho de la imagen se observa el control de temperatura, el led de funcionamiento y el conmutador de encendido.

Desde aquí podemos regular la temperatura a nuestro antojo con una precisión de 0,1 grados y en todo momento vemos que hace actuar nuestro climatizador ya que en el display a parte de mostrarnos la temperatura también podemos ver los elementos activados.

Si queremos también podemos apagar el climatizador con el conmutador de encendido dejando de este modo nuestro acuario sin sistema de regulación de temperatura.

En esta imagen se puede observar la parte trasera.

Aquí se observan los diferentes conectores. El conector azul es experimental, en un principio era para alimentar la célula peltier pero a desechar esta opción ha quedado en reserva.

El BNC negro es el conector del sensor de iluminación, el rojo el motor del comedero, le sigue un primer conector de 220VAC al cual se le conectar el tubo calefactor y por último un segundo conector el cual controla la bomba de aire.

Se observa también el cable de alimentación del acuario. De este modo nos ahorramos llenar el enchufe de red de conectores. Casi todos los aparatos del acuario van conectados a la tapa necesitando de este modo un solo enchufe para alimentar a varios aparatos.

Disposición de la parte inferior de la tapa

A la izquierda podemos observar la sonda de temperatura de fabricación casera. Esta sonda está construida con el cristal de una bombilla recubierta de resina termoconductora y en su interior se haya la resistencia RTC que cambia de valor según la temperatura del acuario todo ello sellador con silicona.

Lo siguiente que vemos es el ventilador del evaporador. Este ventilador es aprovechado de un ordenador y se ha puesto a la altura necesaria para que pueda el aire friccionar con el agua de la manera que pueda evaporar el agua lo más optimo posible.

Podemos observar también los dos tubos fluorescentes. Esta luminaria era de un tubo, se puede ver la inserción de un segundo tubo. Se han protegido los contactos de los tubos mediante gomas para impedir su oxidación. Los portatubos son normales y han sido adaptados para la tapa. Los tubos son de dos espectros distintos, de esta manera podemos simular el amanecer encendiendo primero el de espectro tirando al rojo y luego el que aviva los colores. La tapa del acuario se ha recubierto de papel aluminio forrado de plástico para aprovechar al máximo la iluminación generada de esta manera obtenemos el máximo rendimiento posible.

En la imagen no se aprecian pero existe una hilera de leds azules que simulan la luz de la luna. Esto sirve a parte de decorar para que los peces no estén en plena oscuridad ya que se estresan si no pueden orientarse en el acuario.

Por último destacar que en la parte derecha de la imagen, entre los tubos y la tapa, se puede observar el ventilador pequeño el cual está ubicado verticalmente. Este ventilador evacua el calor generado por los tubos para no sobrecalentar el agua del acuario.

Inyección de CO2

En la imagen se puede ver el fermentador el cual es una botella con azúcar levadura y agua. La botella coge cierta presión y pasa el CO2 por el gotero el cual se conecta a la bomba del acuario mediante un inyector de CO2 casero. Este inyector consigue tamizar el CO2 para que el agua lo pueda absorber. El inyector es una aguja calibrada muy fina que va directamente a las aspas de la bomba. Esta mezcla de agua y microburbujas pasa por un tubo de metacrilato que se encarga de mezclarlas mediante un dispositivo de gravedad y choque por piedras todo ello situado en el interior del acuario y sin afear el paisaje interior de la pecera.

Este sistema es personalmente el mejor método en acuarios pequeños para obtener CO2. Para 68 litros genera suficiente CO2 como para que las plantas del acuario burbujeen todos los días. La duración de la levadura+azucar llega a superar a la semana a máximo rendimiento.

Lo único difícil de obtener de este sistema es el gotero ya que la mayoría de las farmacias no disponen de él puesto que está clasificado como material hospitalario. De todos modos no necesariamente se necesita un gotero para que el sistema funcione. Se podría hacer una segunda botella más pequeña con agua y hacer circular el CO2 por ese agua de abajo a arriba y dispondríamos un gotero mas una seguridad extra de que la mezcla levadura+azucar no nos llega al acuario.

Conclusión

Como se puede observar, este proyecto no pasa desapercibido. Es la suma de mis conocimientos aplicados a la acuariofilia. Quiero decir que mis intenciones es que vosotros podáis realizar todo esto. Por eso he creado una sección llamada tutoriales donde poco a poco iré colocando manuales de como construir cada una de las cosas que habéis visto aquí. Luego vosotros seréis los que decidáis que cosas aplicáis a vuestro acuario y que cosas no. De este modo tendréis un acuario personalizado y único a vuestros gusto que es lo que AcuarioTuning.com quiere reflejar.

Todo este sistema no es necesariamente caro. Lo que si consume es mucho tiempo para realizar estas cosas y un poco de conocimiento. Intentaré plasmar estos conocimientos para que todo el mundo lo entienda.

Es posible que dedique otra sección a un curso de electrónica para principiantes orientado a poder realizar los tutoriales de esta página.

Espero que os haya sido de utilidad y ya sabéis, si tenéis dudas o problemas podéis consultar el foro.

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