Regulador de Ducha Inteligente – Válvula Solenoide para Control Preciso de Temperatura

Componentes y suministros

Herramientas y máquinas necesarias

• Pistola de silicona caliente (genérica)
• Soldador (genérico)

Aplicaciones y servicios en línea

• Arduino IDE

Sobre el proyecto

¿Por qué?

Puede que no lo parezca, pero la ducha es fácilmente uno de los electrodomésticos más derrochadores de un hogar y gasta grandes cantidades de agua y energía.

Según Home Water Works, el caudal medio de una ducha es 2.1 galones (7.94 L) por minuto; con una ducha media de 8.2 minutos resultan 17.2 galones (65.1 L) por ducha o 51.6 galones (195.3 L) en un hogar medio americano (3 personas) al día. Esto la convierte en el tercer mayor consumidor de agua en un hogar.

Los números son aún más sorprendentes en uso energético. Según Skidmore College, la ducha media usa 440 BTUs (0.13 kWh) para calentar un galón (3.78 L) de agua. Esto significa que se usan unos 2.2 kWh en una ducha típica de 8.2 minutos y 6.6 kWh por hogar al día. Según el Departamento de Energía de EE. UU., esto representa el 17% del uso total de electricidad en el hogar.

Con la estimación de la EPA de 0.000703 toneladas métricas (1.55 libras; 0.7 kg) de CO2 por kWh, esto resulta en 3.4 libras (1.54 kg) de CO2 por ducha y 10.2 libras por hogar.

Sin embargo, el tiempo de ducha recomendado es solo 5 minutos según Green Lifestyle Changes; esto reduce el uso de agua en 6.7 galones (25.4 L), el uso de energía en 871 Wh (¡suficiente para alimentar 174 bombillas CFL una hora!) y la emisión de CO2 en 1.35 libras (0.6 kg) por ducha. Aquí es donde entra el Regulador de Ducha para el Reto Earth Day de Intel, que limita el tiempo de ducha a 5 minutos o al que el usuario elija.

En un año de 365 días, esto ahorraría 2,455.5 galones (9,295.1 L) de agua (suficiente para que una persona beba unos 13 años) y 317.9 kWh o 492.7 libras (223.5 kg) de CO2 por persona, resultando en 7,366.5 galones (27,885.2 L) de agua, 953.7 kWh de energía y 1,478.2 libras (670.5 kg) de CO2 ahorrados por hogar.

¿Cómo funciona?

1. La válvula solenoide está cerrada cuando el dispositivo está apagado, así no fluye agua si el regulador no funciona.
2. La válvula se abre al encender el dispositivo; el usuario puede abrir el agua.
3. El regulador deja calentar el agua 20 segundos (ajustable) indicado con 1 pitido.
4. Tras el calentamiento, inicia el temporizador de ducha de 5 minutos (ajustable) indicado con 2 pitidos.
5. El regulador avisa con 1 pitido a 1 y 2 minutos antes de acabar.
6. Completado el tiempo, el dispositivo cierra automáticamente la válvula, cortando el agua. El usuario cierra el grifo y el regulador. Indicado con pitido continuo.

Instrucciones

Nota: asegúrate que la válvula es del tamaño correcto y aguanta la temperatura del agua. También que racores y válvula no contengan sustancias peligrosas como plomo.

1. Pela 2 cables USB y suéldalos al interruptor y al convertidor step-up (boost) (recuerda ajustar el convertidor para salida entre 6 y 12V). Ver fotos.







2. Monta el circuito usando los esquemáticos de la sección «Esquemáticos» abajo.



3. Sube el código de la sección «Código» al regulador usando Arduino IDE.
4. Corta agujeros en el contenedor plástico para el interruptor y cables de la válvula.
5. Pasa los cables de la válvula por su agujero y sella con silicona caliente impermeable. Luego pega el interruptor en su agujero. Después, pega la pantalla LCD en la tapa del contenedor.





6. Coloca el circuito en el contenedor y cierra la tapa. Asegúrate que interruptor y LCD están bien conectados a la protoboard.
7. Instala la válvula y sus racores entre la salida de agua y el cabezal de ducha.
8. Pega las tiras Velcro en la parte trasera del contenedor y fíjalo a la pared cerca del cabezal.

Vídeo

(Vídeo no disponible en el contenido original)

Código

• Código (C/C++)

Código principal

// Ajustes de usuario:-----------------------
const float showerTime = 5; // En minutos
const int warmupTime = 20;  // En segundos
//-----------------------------------------

#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);
int stat = 0; // Estado

void setup() {
  lcd.begin(16,2);
  pinMode(13, OUTPUT); // Válvula solenoide
  pinMode(10, OUTPUT); // Zumbador piezo
}

void loop() {
  if(stat == 0){ // Calentamiento
    digitalWrite(13, HIGH); // Abre válvula
    tone(10, 2000, 1000);   // Pitido calentamiento
    for(int i = warmupTime; i > 0; i--){
      lcd.clear();
      lcd.setCursor(0,0); lcd.print("Calentando:");
      lcd.setCursor(0,1); lcd.print(String(i) + " seg");
      delay(1000);
    }
    stat++;
  }
  if(stat == 1){ // Temporizador ducha
    tone(10, 2000, 1000); // Pitido fin calentamiento
    delay(1500);
    tone(10, 2000, 1000);
    for(int i = showerTime * 60; i > 0; i--){
      if(i == 120){ tone(10, 2000, 1000); } // Aviso 2 min
      else if(i == 60){ tone(10, 2000, 1000); } // Aviso 1 min
      lcd.clear();
      lcd.setCursor(0,0); lcd.print("Ducha:");
      lcd.setCursor(0,1); lcd.print(String(i) + " seg");
      delay(1000);
    }
    stat++;
  }
  if(stat == 2){ // Fin ducha
    digitalWrite(13, LOW); // Cierra válvula
    tone(10, 2000); // Pitido continuo
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0,0); lcd.print("Ducha terminada");
    lcd.setCursor(0,1); lcd.print("¡Que tengas un buen día!");
    delay(2000);
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0,0); lcd.print("Apágame");
    lcd.setCursor(0,1); lcd.print("Cierra el agua");
    delay(5000);
  }
}

Esquemáticos

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