prototipo de aparato de cocina al vacÍo con arduino
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Trabajo de Fin de Grado
Grado en Ingeniería de Tecnologías Industriales
PROTOTIPO DE APARATO DE COCINA AL
VACÍO CON ARDUINO
MEMORIA
Autor: Victor Ochoa Franqués
Director: José Luís Eguía Gómez
Ponent:
Convocatòria: 2021-Q2
Escola Tècnica Superior d’Enginyeria Industrial de Barcelona
Pág. 2 Memoria
“Prototipo de aparato de cocina al vacío con Arduino” Pág. 3
Resumen
Es 2021, pocos meses después 2020, uno de los años en que seguramente más tiempo en
casa hayamos pasado el conjunto de la sociedad. Nuestra casa se ha convertido en un lugar
donde se puede hacer casi de todo: se teletrabaja desde ella, pero también se descansa, se
cocina y se hace ejercicio, entre otras cosas. Durante estos meses, la cocina fue un
descubrimiento que ha ido a más. Gracias a mi madre, amante de la cocina, he podido
probar diferentes técnicas que desconocía como por ejemplo la cocción a baja temperatura o
las ollas a presión. Llegué a la conclusión de las grandes ventajas que ha aportado la
tecnología a la cocina y lo poco que los cocineros aficionados las suelen utilizar.
En la actualidad, la disponibilidad de tecnologías permite que cualquier persona pueda crear
un aparato de cocina único y con las necesidades deseadas con las mínimas capacidades.
En el presente proyecto se demuestra como con la tecnología se puede crear un prototipo
de cocina y con una gran funcionalidad. Por ello, el presente Trabajo de Fin de Grado (TFG)
plantea como objetivo principal la creación de una máquina que comprende la técnica de
cocción al vacío controlada con Arduino, definiendo todos los estados desde el inicio y
descripción de esta técnica hasta la implementación y fase de pruebas.
El desarrollo de la creación de la técnica de cocción se ha dividido en dos ámbitos
claramente diferenciados: El estudio de la cocción al vacío con sus puntos fuertes, el estudio
de la competencia y el estudio del usuario al que se pretende llegar. Esto, por una parte,
mientras que, teniendo claro el primer aspecto, el segundo va más enfocado a la creación
del prototipo, en él, se han descrito las alternativas de diseño que ha sido de gran utilidad
para determinar que componentes formaran parte en la implementación. Enlazando con la
importancia de la tecnología, nada de este proyecto tiene sentido sin una placa de control
como Arduino que permite establecer el diseño de programación en él de manera sencilla.
El trabajo expone el estado del arte sobre las características básicas de este tipo de cocción,
con sus ventajas, las etapas a seguir para un correcto cocinado, el protocolo y las
necesidades previas. Así como la importancia de la seguridad en este tipo de cocinado y qué
tipos de usuarios son consumidores de estas máquinas.
Un poco más profundizando en el proyecto, se ha valorado el posicionamiento en el
mercado, haciendo hincapié en las máquinas presentes y las más valoradas por los
usuarios. Se han comparado dos marcas que tienen funciones totalmente diferentes y están
destinadas a dos tipos de usuarios. Gracias a ello, se han extraído conclusiones de como
enfocar el presente proyecto. El usuario es el mandamás a la hora de consumir un producto,
y es por eso por lo que hay que escuchar y adaptarse a lo que demandan. Aunque no se ha
valorado la posibilidad de comercializar el prototipo, se ha querido hacer un estudio lo más
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parecido a la realidad con todo lo que conlleva esto.
En la parte final del proyecto, que se basa en el prototipaje de la máquina, se ha realizado un
amplio análisis de las alternativas que nos ofrece el mercado y se ha decidido implementar
aquellos componentes que funcionan acorde con las necesidades previamente descritas. A
medida que se han ido estableciendo las conexiones eléctricas entre la placa de control
Arduino y los componentes (sensores, relés, máquina calentadora de agua y los hardware).
Se han realizado múltiples ensayos para la determinación de los programas más adecuados
correspondiente a cada uno, para así poder establecer la programación que mejor se adapta
al prototipo y a las funcionalidades que debe cumplir.
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Sumario
SUMARIO _____________________________________________________ 5
1. GLOSARIO ________________________________________________ 9
2. PREFACIO _______________________________________________ 11
2.1. Origen del proyecto ......................................................................................... 11
2.2. Motivación ........................................................................................................ 11
2.3. Requerimentos previos .................................................................................... 11
3. INTRODUCCIÓN __________________________________________ 13
3.1. ¿Qué es la cocción al vacío? .......................................................................... 13
3.2. Objetivo principal ............................................................................................. 15
3.3. Objetivos específicos ....................................................................................... 15
3.4. Alcance del proyecto ....................................................................................... 15
4. ESTADO DEL ARTE _______________________________________ 17
4.1. Concepto sous vide ......................................................................................... 17
4.1.1. Ventajas de la cocción al vacío ........................................................................... 17
4.1.2. Estapas de la cocción al vacío ............................................................................ 18
4.1.3. Necesidades y protocolo a seguir ....................................................................... 20
4.1.4. Relación temperatura-tiempo .............................................................................. 22
4.2. Definición del usuario ...................................................................................... 23
4.3. Arduino y Raspberry Pi .................................................................................... 24
4.4. Seguridad Alimentaria ..................................................................................... 25
5. POSICIONAMIENTO _______________________________________ 29
5.1. Anova ............................................................................................................... 29
5.2. Rocook ............................................................................................................. 30
6. ESTUDIO DEL USUARIO ___________________________________ 34
7. FUNCIONALIDADES DEL PROTOTIPO ________________________ 38
7.1. Árboles de funciones ....................................................................................... 38
7.2. Árboles de errores ........................................................................................... 42
7.3. Definición de las funciones .............................................................................. 46
8. ALTERNATIVAS DE DISEÑO ________________________________ 49
8.1. Pantalla ............................................................................................................ 49
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8.1.1. Pantalla IIC LCD2004.......................................................................................... 50
8.1.2. LCD & KEYPAD SHIELD LCD1602 ................................................................... 51
8.1.3. SPI TFT ............................................................................................................... 52
8.1.4. DISPLAY OLED I2C SH1106 ............................................................................. 53
8.2. Olla arrocera .................................................................................................... 54
8.2.1. Olla Orbegozo CO 3025 ..................................................................................... 55
8.3. Módulo relé....................................................................................................... 55
8.3.1. Módulo relé de 5V para Arduino ......................................................................... 57
8.4. Sensores de temperatura ................................................................................ 57
8.4.1. Sensor LM35 ....................................................................................................... 58
8.4.2. Sensor DS18B20 ................................................................................................ 58
8.5. Placas de control Arduino ................................................................................ 59
8.5.1. Arduino UNO ....................................................................................................... 59
8.5.2. Arduino Ethernet ................................................................................................. 60
8.5.3. Arduino 101 ......................................................................................................... 60
8.5.4. Arduino Mini ......................................................................................................... 60
8.6. Zumbador ......................................................................................................... 60
8.6.1. Buzzer MuRata .................................................................................................... 60
8.7. Reloj de tiempo real ......................................................................................... 61
8.7.1. DS3231 RTC ....................................................................................................... 61
9. IMPLEMENTACIÓN ________________________________________ 63
9.1. Esquema eléctrico............................................................................................ 64
9.1.1. Botones ............................................................................................................... 64
9.1.2. Sensor temperatura DS18B20 ........................................................................... 65
9.1.3. Módulo Relé ........................................................................................................ 67
9.1.4. Pantalla OLED ..................................................................................................... 68
9.1.5. DS3231 RTC ....................................................................................................... 69
9.1.6. Buzzer MuRata .................................................................................................... 70
9.2. Programación ................................................................................................... 70
10. IMPACTO AMBIENTAL _____________________________________ 73
11. TEMPORIZACIÓN _________________________________________ 74
12. PRESUPUESTO ___________________________________________ 75
13. CONCLUSIONES __________________________________________ 77
14. TRABAJOS FUTUROS _____________________________________ 80
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AGRADECIMIENTOS___________________________________________ 81
BIBLIOGRAFÍA _______________________________________________ 82
ANEXO ______________________________________________________ 85
Programa Arduino ...................................................................................................... 85
Fotos Esquema y montaje ......................................................................................... 89
Aquí pot anar el títol del vostre TFG/TFM Pàg. 9
1. Glosario
Buzzer: en inglés Zumbador, es un transductor electroacústico que produce un sonido o
zumbido continuo o intermitente de un mismo tono.
IoT: del inglés Internet of Things, es decir, Internet de las cosas. Es la agrupación e
interconexión de dispositivos y objetos a través de una red, dónde todos ellos podrían ser
visibles e interaccionar.
I2C: del inglés Inter-Integrated Circuit, es decir, Inter-Circuitos Integrados, es un puerto y
protocolo de comunicación serial, define la trama de datos y las conexiones físicas para
transferir bits entre 2 dispositivos digitales.
LCD: del inglés Liquid-Crystal Display, es decir, una pantalla de cristal líquido, es una
pantalla delgada y plana formada por un número de píxeles en color o monocromos
colocados delante de una fuente de luz o reflectora.
One-Wire: es un bus de bajo coste basado en un PC o un microcontrolador que se
comunica digitalmente sobre un cable de 1 par con componentes 1-Wire. Su principal
característica radica en que físicamente se compone de un único conductor, más su retorno
o masa, al que se encuentran conectados todos los dispositivos 1-Wire.
Sketch: Un programa de Arduino se conoce como sketch.
Sous Vide: en francés “al vacío” es un método de cocción que mantiene la integridad de los
alimentos al calentarlos durante largos periodos a temperaturas relativamente bajas.
SPI: del inglés Serial Peripheral Interface, se trata de una interfaz serial síncrona prevista
para la comunicación entre dispositivos a corta distancia.
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2. Prefacio
2.1. Origen del proyecto
El proyecto nace de una propuesta del tutor José Luís Eguía Gómez del Departamento de
Ingeniería de proyectos y de la construcción de la Escola Tècnica Superior d'Enginyeria
Industrial de Barcelona (ETSEIB), que hace al autor ante la muestra de interés de este en
realizar un Trabajo de Fin de Grado relacionado con el desarrollo de un proyecto de cocina
junto con Arduino.
El presente trabajo tiene como objetivo la creación de un prototipo de cocina al vacío
controlado con Arduino. El prototipo consta de ciertos sensores, transductores y dispositivos
que hacen posible cumplir con la función principal de esta técnica de cocina.
2.2. Motivación
La motivación personal surge durante el desarrollo de la asignatura de Proyecto II impartida
por el director del proyecto José Luís Eguía Gómez, en la que tengo mi primer contacto con
la creación, planificación y gestión de un proyecto de ingeniería en el ámbito académico. Los
proyectos de ingeniería me generaron un gran interés personal y era la oportunidad de
aprender en varios aspectos y de ponerlo en práctica. Dada mi gran curiosidad en el mundo
de la cocina, quería descubrir el origen de ciertas técnicas que han revolucionado el sector.
Por otro lado, la programación desde que empecé la universidad fue una asignatura de las
que más he disfrutado, por eso, el hecho de aprender a programar con otro lenguaje como
es Arduino me hizo darme cuenta de que este proyecto era el adecuado para mí.
2.3. Requerimentos previs
Los requerimientos previos necesarios para la realización del proyecto emanan, en gran
medida de las disciplinas anteriormente comentadas. Por una parte, los requerimientos y
conocimientos previos transversales podrían resumirse en dos: la gestión de proyecto y la
redacción de documentos y memorias. La gestión de proyecto implica todo aquel
conocimiento para la correcta organización y planificación, que incluye metodologías
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concretas, así como fases definidas, con la intención de optimizar los recursos a los que se
tienen acceso. El saber cómo redactar y presentar una memoria correctamente también es
necesario, puesto que es, junto con la creación de la presentación del trabajo, parte
importante que complementa la formación profesional y además lo que quedará. Las
asignaturas de Gestión de proyectos o Proyecto II han sido de gran utilidad en estos
aspectos. Por otra parte, están los requerimientos y conocimientos específicos, aquellas
capacidades más concretas para llevar a cabo el proyecto. Si bien durante el desarrollo del
proyecto ha sido necesario aprender más sobre los requerimientos que se especifican, se
considera necesaria una previa base sobre la que cimentar este nuevo conocimiento, dado
el grado de especialización del proyecto. Por una parte, llegar a entender los esquemas
eléctricos necesarios correspondiente a cada componente. Afortunadamente, mi tutor, me ha
guiado en cómo funciona la placa de control y sus características. Parte del proceso de
creación del prototipo corresponde a la programación que hay detrás, por eso las
asignaturas de informática previamente cursadas en la carrera, me han servido para saber
interpretar los códigos que se han de utilizar para dar vida a la máquina.
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3. Introducción
3.1. ¿Qué es la cocción al vacío?
La técnica de cocina sous vide que traducido del francés significa “al vacío “, es una técnica
de cocina que consiste en que los alimentos frescos como pescado, carne o verdura se
envasan al vacío y luego se cuecen con agua templada de forma precisa.
Todo empezó en las civilizaciones Inca, donde utilizaban hornos bajo tierra en los que no se
alcanzaban temperaturas superiores a los 90 ºC. Más adelante, en la religión judía no se
podía cocinar el día del “Sabbat”, el día sagrado de estos creyentes, y con el fin de tener
comida caliente sin guisar, se desarrollaron técnicas para cocinar y conservar los alimentos a
bajas temperaturas. Más cerca del siglo XX, un científico americano descubrió que al dejar
un guiso sobre un asador de patatas conseguía una carne más blanda, esto le fue de
inspiración para seguir investigando sobre la cocina a baja temperatura.
Gracias a la evolución de la cocina a baja temperatura surgió la cocina al vacío. En los años
treinta la electricidad llegó a las cocinas y con ello muchas técnicas culinarias se
desarrollaron y se vieron en auge. En los años setenta, la cocina al vacío se asentó como
método, tanto en la cocina doméstica como en restaurantes de alto nivel y hoteles.
Actualmente, se habla mucho de la cocina al vacío y existen razones de peso. El método
sous vide que consiste en la cocción de los alimentos a bajas temperaturas, fue descrito por
primera vez en el año 1799 por Sir Benjamin Thompson, conde del Reich de Rumford y un
reconocido físico e inventor estadounidense que dedicó la gran mayoría de su vida al estudio
del calor y la termodinámica. Las ventajas del procedimiento se descubrieron a mediados de
los años 60 cuando un cocinero francés llamado George Pralus, del restaurante Trosigros
(Francia), aplicó un método de cocina a baja temperatura. Pralus descubrió que el Foie
sellado y cocinado en agua sin llegar a hervir conservaba mucho mejor su textura y su sabor.
El cocinero Bruno Goussaul, por su parte, se centró en definir cuantas horas debía estar
cada alimento cocinándose para lograr el resultado deseado.
(TheCooksters, s.f.)
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Figura 1. George Pralus en una demostración de cocción sous vide.
La cocina a baja temperatura nace de la necesidad de obtener el mejor sabor de los
productos, las texturas y propiedades nutricionales de los platos. Por ejemplo, si
compramos una pieza de carne relativamente cara, durante la preparación esta
perderá mucho menos jugo y, por lo tanto, también perderá menos peso. En
comparación con las técnicas de cocción tradicionales en las que la pérdida de
cocción es de un 40 %, con la técnica sous vide se puede reducir hasta un máximo
del 5-10 %.
Esta técnica de cocción permite una alimentación sana y rica en vitaminas. En
métodos de cocción convencionales, las vitaminas y aromas de los alimentos se
transmiten al agua de cocción o al aire. En la cocción sous vide, los alimentos se
envasan al vacío en estado fresco y por ello todas las vitaminas, sustancias nutritivas y
aromas permanecen concentradas con los alimentos en la bolsa de vacío durante la
cocción, o sea, no se pierden. Esto garantiza un sabor mucho más intenso de los
alimentos. También se mantiene la frescura, el color y el aspecto de los alimentos
hasta su consumo. Si bien, también es posible controlar los sabores en la dirección
deseada introduciendo muy poca cantidad de especias y de otros ingredientes en
las bolsas de film.
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3.2. Objetivo principal
El presente proyecto tiene como objetivo principal obtener conocimientos necesarios sobre la
técnica de cocina al vacío y su posterior creación del prototipo y pruebas de funcionamiento
para lograr un prototipo funcional y con cierta calidad de diseño.
El prototipo de la máquina consiste en una serie de dispositivos controlados por una placa
Arduino sobre el que se programaran los diferentes componentes que hará posible el
funcionamiento del aparato.
3.3. Objetivos específicos
Como objetivos específicos del proyecto y con los que se ha buscado obtener una gran
fuente de información de cocineros, blogs, artículos y revistas, para luego proceder al mejor
desarrollo del prototipo y cumplir con todas las especificaciones necesarias para lograr el
objetivo principal son:
Definición del método de cocción y el proceso en todas sus fases y variantes.
Analizar el modelo general de los cocineros mediante un estudio del usuario: Se
harán encuestas y preguntas a cocineros amateurs conocedores de esta técnica que
nos permitirá encontrar lo que necesitan de un aparato de cocina al vacío.
Realización de un prototipo funcional, donde se aplicarán conocimientos de
programación con Arduino y de electrónica que permitirá montar el circuito.
Realización de pruebas de funcionamiento para valorar el estado del prototipo y su
funcionamiento.
3.4. Alcance del proyecto
El alcance del presente proyecto incluye el prototipaje de un aparato funcional que
comprenda la técnica de cocción al vacío. Durante las primeras semanas del proyecto, la
determinación del alcance ocupo el contenido de varias reuniones para definir las funciones
más adecuadas y el proceso al que se llegará al objetivo final.
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4. Estado del arte
4.1. Concepto sous vide
A fin de facilitar al lector el alcance de las actividades de desarrollo descritas en la presente
memoria, se exponen a continuación algunas de las nociones básicas relacionadas con la
temática científico-técnica de este proyecto.
La técnica de cocción sous vide consiste en cocinar bajo el agua durante un largo periodo de
tiempo a una temperatura constante determinada de entre 50ºC y 65ºC un producto sellado
herméticamente. Cocinar al vacío supone la ausencia de oxígeno en los ingredientes que
estamos cocinando. Las dos variables fundamentales son: la temperatura y el tiempo, que
dependerán de los ingredientes y de la técnica que se quiera aplicar.
4.1.1. Ventajas de la cocción al vacío
La técnica de cocina al vacío cuenta con varios puntos fuertes a tener en cuenta. Se puede
cocinar para conservar y conseguir caducidades más largas. También para conseguir
texturas determinadas que solo se logran manteniendo cierto producto a temperatura
constante. Esta temperatura viene determinada por las cualidades organolépticas del
alimento. También se pueden hacer ciertas infusiones de algún sabor o aroma en particular.
En ahumados y salazones se puede ahorrar tiempos de espera.
El sous vide es una tendencia en alza dentro de las mejores cocinas del mundo y cada vez
más en los cocineros aficionados gracias a sus ventajas relacionadas con la calidad del
producto y el ahorro de tiempo. Estas son algunas de las ventajas de este tipo de cocinado
respecto a otros:
Se puede cocinar a temperaturas bajas con menos riesgo de intoxicación ya que la
falta de oxígeno impide el desarrollo de bacterias.
Permite cocinar los cortes más difíciles sin peligro de fallar en el punto de cocción y
aportando más sabor a la pieza.
Reduce el uso de energía al cocinar, ahorrando dinero e impacto ambiental.
La comida se mantiene en buen estado durante más tiempo.
Minimiza la pérdida de humedad y peso del alimento, preservando las cualidades
nutritivas del producto.
No es necesario añadir mucha grasa y sal a la comida, consiguiendo platos más
sanos.
Pàg. 18 Memòria
Se obtienen resultados consistentes, es más fácil, rápido y económico generar
procesos automatizados de cocina.
Permite cocinar productos en su propio jugo, empleando este jugo para realzar
sabores.
Reduce a la mitad los tiempos de marinado y macerado de ingredientes.
La comida queda más aromática y jugosa ya que no se evaporan los aromas ni los
jugos.
(Frumen, s.f.)
Figura 2. Productos cocinados con sous vide (izquierda) vs cocina tradicional (derecha) de (Emaze,
2020).
4.1.2. Estapas de la cocción al vacío
Las principales etapas de la cocina al vacío son muy sencillas de seguir y de practicar y se
explican de manera detallada en la siguiente figura.
Aquí pot anar el títol del vostre TFG/TFM Pàg. 19
Figura 3. Etapas de la cocina al vacío de (SmartVide, s.f.).
De forma un poco más esquemática se puede distinguir los pasos a seguir para la cocción al
vacío en función de si lo que se busca es consumir el alimento al final del cocinado o por lo
contrario si lo que se quiere es conservar mediante refrigerado el producto después del
cocinado.
En general los pasos que se seguirán para cocinar al vacío un producto que se quiera
consumir al terminar la cocción son:
Limpieza y preparación del producto.
Sazonado al gusto.
Envasado al vacío intentando extraer la mayor cantidad de oxígeno posible.
Cocción a baja temperatura.
Sellado a la plancha o segunda cocción y terminación del plato.
En ocasiones se querrá cocinar al vacío un alimento que no se vaya a consumir
inmediatamente tras finalizar la cocción a baja temperatura. En estos casos es importante
conservar el alimento refrigerado durante el tiempo que se desee y consumirlo
posteriormente. El proceso que aplicar en estos casos consta de un par de pasos
adicionales:
Pàg. 20 Memòria
Limpieza y preparación.
Sazonado.
Envasado al vacío.
Cocción a baja temperatura.
Enfriamiento rápido.
Conservación refrigerada del alimento cocinado.
Regeneración.
Segunda cocción y terminación del plato.
Como se puede observar, en este caso aparecen pasos nuevos en el proceso. Estos pasos
consisten en el enfriado rápido del alimento cocinado a baja temperatura y su conservación
en el refrigerador o congelador hasta el momento en el que se vaya a consumir. Cuando se
quiera consumir el alimento, se procederá a regenerarlo, es decir, a calentarlo de nuevo. Por
último, se terminará el plato aplicando el sellado a la plancha.
(Basmatic, 2017)
4.1.3. Necesidades y protocolo a seguir
Después de analizar los pasos a seguir para la realización de esta técnica, se ha pasado a
explicar los diferentes elementos propios necesarios de cara a la realización y preparación
de los alimentos a cocinar.
Como se ha comentado anteriormente, el método de cocción sous vide consiste en un
producto previamente envasado herméticamente en bolsas de plástico. Para la seguridad
del consumidor es necesario conocer el tipo de bolsas que favorezcan a la seguridad
alimentaria entre otras cosas.
Como primera necesidad que se ha de estudiar son las bolsas para cocinar al vacío. Hay
diferentes posibilidades de bolsas para cocinar al vacío. Como primera opción están las
bolsas con cierre hermético, que además de ser económicas cumplen de la mejor forma con
su función que es la de extraer todo el aire posible y que no queden burbujas de oxígeno,
esto es peligroso ya que a cocciones de larga duración puede suponer la aparición de
bacterias y correr el riesgo de contaminación alimentaria, por eso, hay bolsas con cierre
hermético que tienen la posibilidad de extraer el aire con una mancha.
Aquí pot anar el títol del vostre TFG/TFM Pàg. 21
Otro tipo de bolsa para la cocción al vacío son las bolsas envasadas al vacío con una
máquina envasadora. Esta opción es menos económica ya que requiere de una máquina,
pero es muy segura y fácil de utilizar.
Por último, las bolsas reutilizables de silicona, estas bolsas a priori parecen ser una solución
perfecta ya que son reutilizables, pero el principal problema viene en que es muy complicado
sacar el aire de su interior y esto se reduce a lo dicho anteriormente un posible riesgo de
contaminación alimentaria. También es común que el cierre se abra durante la cocción ya
que no se puede enrollar tal y cómo hacemos con las bolsas zip-lock con la técnica de la
inmersión.
Figura 4. Diferentes tipos de bolsas para la cocción sous vide.
Por otra parte, otro aspecto a tener en cuenta en cuanto a las bolsas, es el tamaño de estas.
Es importante saber el tamaño de la olla de cocción y la capacidad que tiene, dependiendo
de esto, se escogerá una bolsa u otra. También es relevante que estas bolsas de plástico
sean capaces de resistir a las temperaturas de cocinado.
Otra de las necesidades a estudiar es el dimensionamiento de la olla de cocción con la que
se cocinara el alimento y por consecuencia el volumen de agua que lleva en su interior. Las
ollas que utilizan los aparatos comerciales para este tipo de cocción suelen ser de 1 a 10
litros. Esto limitará en función de la cantidad de comida que se desee cocinar. A más
cantidad de agua, más cantidad del producto que se podrá cocinar.
Por último, se necesita la parte tecnológica y eléctrica del prototipo que permita realizar este
tipo de cocción. En el presente proyecto los componentes imprescindibles para la realización
del prototipo son:
o Resistencia eléctrica con la función de calentar el agua a la temperatura deseada.
o Sensor de temperatura que indique la temperatura del agua de cocción.
o Temporizador que permita saber el tiempo restante para completar la cocción.
Pàg. 22 Memòria
Estos 3 elementos que completa el aparato de cocina deben estar interconectados entre
ellos y funcionando en paralelo para asegurar el correcto funcionamiento del prototipo.
4.1.4. Relación temperatura-tiempo
Como ya se ha comentado anteriormente la cocción sous vide se define en gran parte de la
relación temperatura - tiempo. Esta relación de cocción adecuada para cada alimento viene
determinada por diversos aspectos que tienen una gran influencia, como:
Las propiedades de la carne o pescado. El origen geográfico del animal, el modo
de crianza, la edad a la que se sacrificó, la parte del cuerpo del animal utilizada o la
maduración de la pieza.
El grosor de la pieza. Ni el peso ni la longitud: es el grosor del producto lo que
determina el tiempo de cocción adecuado. Al cocinar un producto el doble de grueso
se tarda cuatro veces más tiempo en conseguir la misma temperatura a corazón de
producto.
El contexto. Cada cocinero debe tomarlo como referencia e inspiración para crear su
propio recetario. Las tradiciones regionales, los sabores más extendidos o
simplemente los gustos personales tienen mucho que decir en la aceptación del
resultado final.
1. Temperatura de cocción idónea
La mayoría de los alimentos pueden cocinarse en menos tiempo utilizando temperaturas
más altas. El resultado será diferente, pero también válido si así lo prefiere el cocinero.
No obstante, si se tienen en cuenta las propiedades de los distintos alimentos, conviene
saber que:
En el caso de las carnes y pescados, los alimentos de origen animal pueden cocerse
a temperaturas mucho más bajas que las hortalizas, las frutas o las legumbres. La
carne tiene una composición molecular compuesta por proteínas: fibras musculares
con desnaturalización entre 40 y 60ºC y tejido conjuntivo (colágeno), que
desnaturaliza entre 55 y 70ºC.
Frutas y hortalizas: para los alimentos vegetales, la temperatura de cocción es
considerablemente más alta debido a la dureza de sus membranas celulares. El
proceso para romper las paredes celulares se inicia a partir de los 78ºC.
Los cereales y legumbres son los que precisan las temperaturas más altas.
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Figura 5. Diagrama cronológico que muestra la relación temperatura-tiempo según el alimento de
(Horeca, 2015).
2. Color y textura dorada
La reacción de Maillard ocurre a temperaturas superiores a los 120ºC y es la responsable de
que se produzca la apetecible costra dorada cuando se realiza una cocción tradicional. Esta
transformación de las proteínas en otras sustancias aromáticas no se produce con la cocción
al vacío. Usar el gratinador, la sartén, la parrilla o la plancha para conseguir este efecto es
recomendable después (o antes) de la cocción al vacío, siempre brevemente, para no alterar
el resultado de la delicada cocción realizada al vacío. (Horeca, 2015)
4.2. Definición del usuario
El sous vide es una técnica mayormente utilizada por cocineros profesionales que lo que
buscan es obtener resultados de cocción perfectos, aromáticos y reproducibles, pero
después de ver todas las ventajas que obtienen los cocineros utilizando este método de
cocción, poco a poco se está dando otro enfoque, permitiendo a cocineros aficionados,
restaurantes, hoteles e incluso bares la posibilidad de poder disfrutar de los beneficios de
este gran método de cocción.
Cada vez más, se están implementando en restaurantes y hoteles ya que tiene la gran
capacidad de poder precocinar los alimentos con antelación y regenerarlos en el momento
necesario sin perder nada de calidad. De este modo ayuda a disminuir el estrés dentro de las
cocinas. El almacenamiento refrigerado de alimentos precocinados reduce a un mínimo
las pérdidas de ingredientes frescos y facilita la planificación de las compras.
Pàg. 24 Memòria
Otro enfoque más disruptivo para la utilización de esta técnica y que está teniendo cada vez
más repercusión son en las coctelerías o Barmans. La técnica sous vide ofrece
posibilidades disruptivas de preparación de infusiones para bebidas y cócteles. Mediante
el envasado al vacío es posible combinar aromas con una diversidad inédita. El
resultado son aromas puros para creaciones originales o para cócteles tradicionales.
Hasta hace no mucho este método de cocción lo ofrecían únicamente herramientas
profesionales, pero, tras el gran impacto que ha generado estos últimos años la técnica
de cocción al vacío, hay varias empresas que han decidido comercializar un producto
que facilite la realización de este tipo de cocción y que está al alcance de todo el mundo.
Todos estos productos cuentan con una gran innovación tecnológica y una gran
inversión en el estudio del desarrollo del producto que han generado grandes ventajas
competitivas.
4.3. Arduino y Raspberry Pi
El funcionamiento del proyecto se basa principalmente en un concepto que consigue crear
una interconexión digital entre objetos cotidianos con internet, esto es el conocido como IoT
(“Internet of Things” del inglés, Internet de las cosas). El IoT describe la red de objetos físicos
(cosas) que llevan sensores integrados, software y otras tecnologías con el fin de conectar e
intercambiar datos con otros dispositivos y sistemas a través de Internet. Estos dispositivos
abarcan desde objetos domésticos cotidianos hasta sofisticadas herramientas industriales.
En los últimos años, IoT se ha convertido en una de las tecnologías más importantes del
siglo XXI. Ahora que podemos conectar objetos cotidianos como aparatos de cocina,
vehículos, termostatos, monitores de bebés a Internet mediante dispositivos integrados, es
posible la comunicación fluida entre personas, procesos y cosas. Es por eso que una de las
intenciones del proyecto es incorporar el IoT en el prototipo para beneficiarse de sus
funciones. (Oracle, s.f.)
Para determinar la plataforma a utilizar para el funcionamiento del prototipo se ha decidido
hacer una breve descripción de las dos placas más conocidas para la creación de proyectos
de electrónica, estos son Arduino y Raspberry Pi.
Arduino es una plataforma de creación de electrónica de código abierto basada en hardware
y software libre, lo que permite que cualquiera pueda adaptarlos y utilizarlos. Es por eso que
en el mercado tienes todo tipo de accesorios compatibles creadas por diferentes empresas o
desarrolladores. Además, Arduino ofrece la plataforma Arduino IDE (Entorno de Desarrollo
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Integrado), que es un entorno de programación con el que cualquiera puede crear
aplicaciones para las placas Arduino. Uno de los puntos débiles de Arduino es que solo te
permite ejecutar programas individuales, pero para este proyecto ya nos sirve y es más que
suficiente.
Por otro lado, tenemos a Raspberry PI que cuenta con funcionalidades totalmente diferentes
a las de Arduino. Como hemos comentado anteriormente el hardware Arduino es de código
abierto para el que quiera crear su versión, mientras que la Raspberry Foundation mantiene
el control sobre las placas Raspberry PI, y sólo ellos las crean y fabrican. Lo que hace que
Arduino sea una alternativa mucho más versátil. Raspberry PI fue diseñada como un
ordenador, por lo que tiene más potencia de cálculo que las placas Arduino.
También se ha de tener en cuenta el precio del producto, en este caso Arduino es barato en
comparación con Raspberry PI, y se pueden ir añadiendo componentes externos también de
coste muy económico como WI-FI o sensores de temperatura para este
proyecto. (Fernández, 2018)
Uno de los puntos más importantes a tener en cuenta es el hecho de poder trabajar con una
placa que te permita tomar información de forma analógica y digital ya que en el proyecto es
necesario obtener datos de la temperatura y estos datos son Analógicos y por otro lado otros
muchos datos son digitales como por ejemplo el valor de la resistencia que está vinculada al
aparato.
A esta placa de control Arduino mediante los códigos de programación y electrónica
necesarios se le incorporará sensores de temperatura, una resistencia, una pantalla LED y
demás accesorios según las funciones que se quiera tener en el prototipo. Es por eso que es
necesario también realizar un estudio sobre los diferentes accesorios que ofrece el mercado
compatible con Arduino.
4.4. Seguridad Alimentaria
Otro aspecto muy importante que comentar es el hecho de la seguridad alimentaria que
tiene esta técnica. La cocción al vacío es perfectamente segura para la salud siempre y
cuando se respeten ciertas reglas básicas. Desde un punto de visto alimentario, se pueden
tener varias fuentes de problemas sobre todo relacionadas con posibles infecciones
bacterianas o contaminaciones por transferencia de químicos del plástico.
En relación con el riesgo del uso de las bolsas de plástico que entra en contacto directo con
los alimentos, si se utilizan bolsas de plástico de primera calidad, la investigación científica
dice que a las temperaturas a las que se cocina (normalmente por debajo de 68ºC) no
Pàg. 26 Memòria
existen riesgos de transferencia. Durante un tiempo ha habido preocupación por los plásticos
que contienen BPA (Bisfenol-A) y en este sentido la UE ha prohibido desde el 2015 el uso de
BPA por encima de ciertas proporciones en el plástico con fines alimentarios y es
especialmente restrictiva con los plásticos de biberones y otros utensilios para bebés. Como
norma, es mejor utilizar siempre bolsas libres de BPA como son en general las bolsas
gofradas de máquinas de vacío y la mayoría de las bolsas Zip.
El plástico utilizado para fabricar bolsas de vacío son las de polietileno en sus dos variantes,
alta y baja densidad, junto al polipropileno. También se usan en envases para todo tipo de
alimentos. Son plásticos que permiten altas temperaturas sin degradación.
La contaminación bacteriana tiene dos vertientes bien diferentes a tener en cuenta:
La primera y tal vez la menos evidente es la de cocinar un producto fresco de la
nevera a una temperatura demasiado baja. La temperatura a partir de la cual
empiezan a morir los patógenos es a partir de los 54,5ºC. Es decir, que todo
cocinado a una temperatura superior a 55ºC es en verdad una pasteurización. Si
cocinamos un alimento a una temperatura inferior a 55ºC durante varias horas
estaremos corriendo un riesgo de intoxicación dado que a temperaturas entre los 6 y
52ºC las bacterias no sólo no mueren, sino que se multiplican a grandes velocidades.
La clave, es respetar y vigilar siempre la temperatura mínima de 55ºC y no está de
más no fiarnos del termostato de nuestro cocedor y hacer una verificación con un
termómetro separado.
El otro riesgo bacteriológico puede venir del consumo de productos potencialmente
peligrosos que no han sido debidamente cocinados (pasteurizados). Hablamos de
productos que no se deben comer crudos, aunque estén en la nevera como el pollo o
pescado no demasiado frescos. En este caso debemos asegurarnos de que nuestro
cocinado se hace a temperaturas por encima de los 55ºC y durante tiempo suficiente.
Pasteur no sólo descubrió que el calor mata las bacterias, sino que temperaturas
moderadas usadas durante tiempos largos tienen el mismo efecto que temperaturas
altas aplicadas durante tiempo cortos. La diferencia desde el punto de vista de la
cocina es que un alimento sometido a temperaturas muy altas pierde muchas
propiedades mientras que una temperatura moderada, aunque se aplique más
tiempo tiene efectos mucho menos destructivos.
Como indican tablas de cocina de la Sanidad Americana, se pasteuriza la carne de pollo
cuando:
Se cocina 2 horas o más a 54,4ºC
Aquí pot anar el títol del vostre TFG/TFM Pàg. 27
Se cocina 1 hora a 56,1ºC
Se cocina 18 minutos a 58,9ºC
Se cocina 4 minutos a 62,8ºC
Se cocina en segundos a más de 73ºC
Todos estos escenarios son igual de seguros. En todos los casos, se asume que el tiempo
empieza a correr cuando el centro de la pieza ha alcanzado la mencionada temperatura. Eso
quiere decir que, si se quiere cocinar una pechuga de pollo a 56,1ºC, por ejemplo, no bastará
una hora, sino que se debe tener en cuenta el tiempo que tardará esa pechuga en alcanzar
esa temperatura. Por ello, lo importante es dejar mucho tiempo de margen y en este caso no
pasaría nada por cocinar el pollo 2 horas desde que lo metemos en el cocedor. La ventaja de
la cocina a baja temperatura es que tiempos largos o excesivos no estropean el alimento.
Realmente las bacterias que pueden resistir e infectar a la cocción sous vide son las mismas
bacterias con la que se lucha día a día en la cocina tradicional, estas son:
Salmonella: La Salmonella o Salmonela es un grupo de bacterias resistentes. Se
encuentran fundamentalmente en las aves de corral y en sus huevos. La bacteria es
ingerida por los polluelos y contamina el sistema digestivo, músculos y órganos
reproductores de éstos. A diferencia de otras bacterias, la salmonela es peligrosa
porque la contaminación puede estar presente en todo el volumen de la carne, no
solo en la capa exterior.
Escherichia Coli (E. Coli): El E. Coli reside en los intestinos de muchos animales,
también en los humanos. Los que conviven en nuestro interior no son realmente
peligrosos, pero podemos ingerir accidentalmente algunas cepas que nos pueden
hacer enfermar. Suelen producir gastroenteritis, produciendo vómitos, diarrea y
fiebre.
Campylobacter Jejuni: Es un bacilo cuya proliferación cada vez está más extendida.
Hoy en día se considera la causa de diarrea más común en humanos. Se encuentra
en el agua contaminada, la leche cruda y las aves de corral, pero lo habitual es que
llegue a nuestros platos mediante contaminación cruzada. El cuadro de síntomas que
produce es similar al del E. Coli.
Esta técnica es muy común utilizada para almacenar los productos ya pasteurizados en el
refrigerador dado que mantiene intactas sus propiedades, pero esto también tiene ciertos
Pàg. 28 Memòria
riesgos. Para reducir riesgos, hay que cortar la cocción sin sacar el alimento de la bolsa y
poner en agua con hielo y una vez atemperado refrigerar rápidamente.
Por mucho que se haya cocinado a una temperatura segura, es importante saber
que ninguna pasteurización dura para siempre. Si se cometen errores puede haber
presencia de otras bacterias como la listeria y el botulismo.
La listeria puede aparecer en bolsas que no están bien pasteurizadas y que han
quedado con un poco de aire. En ellas, estas bacterias pueden ir proliferando
lentamente, por lo que, si almacenamos los productos durante mucho tiempo, se
corre el riesgo de contaminarnos.
Por otro lado, el botulismo es una bacteria anaeróbica, y su hábitat natural es la
ausencia de aire y los ambientes templados. O sea, dos parámetros que se dan en la
cocina sous vide. La produce una toxina que produce la bacteria Clostridium
Botulinum, y que conocemos como “toxina botulínica”.
En conclusión, se puede decir que la técnica sous vide es segura. Es una técnica muy
segura por el hecho de que, en la mayoría de los casos, los alimentos que se cocinan van a
pasteurizarse dentro de la bolsa a la vez que se cocinan.
No obstante, hay que tener precaución si se van a consumir los alimentos cocinados unos
días más tarde, enfriando rápidamente las cocciones para minimizar el riesgo de proliferación
bacteriana en caso de que hayamos cometido errores en el envasado o a la hora de
manipular los alimentos. (Cocinista, 2021)
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5. Posicionamiento
Se le llama posicionamiento de la marca al lugar que ocupa la marca en la mente de los
consumidores respecto el resto de sus competidores. El posicionamiento otorga al producto
una imagen propia en la mente del consumidor, que le hace diferenciarse del resto de su
competencia.
Como se ha comentado anteriormente, el posicionamiento es una imagen que representa a
una marca o producto. Para construir esa imagen, es necesario que la marca conozca
sus atributos y los beneficios que va a proporcionar al consumidor.
Para realizar un mejor posicionamiento del proyecto, es necesario entender los atributos que
los consumidores valoran de la competencia y así poder crear una ventaja competitiva
respecto a ellos. Se han estudiado dos productos referentes en el mercado como son:
Anova y Rocook.
5.1. Anova
En primer lugar, se ha procedido a estudiar el producto Anova Precision Cooker, una
máquina de la compañía Anova Culinary con sede en San Francisco y que fue pionera en la
introducción de tecnología de la alta cocina a baja temperatura a nivel doméstico, y sigue
siendo hoy en día la marca más reconocida en lo que respecta a la cocina sous vide.
El funcionamiento es muy simple y clásico, se pone agua en un recipiente, dependiendo del
tamaño del producto a cocinar se hecha más o menos. Se procede con el sellado de los
alimentos en una bolsa hermética y se introducen en el agua. Se selecciona la temperatura
necesaria según la cocción que queramos y listo. Este procedimiento es el mismo al
comentado anteriormente sobre los pasos a seguir. Esta máquina cuenta con una multitud
de accesorios como cubetas, bolsas herméticas, pelotas para evitar la evaporación del agua
y hasta clips para sujetar los alimentos que se sumergen en la olla. (Ayuso, 2020)
Esta máquina posee muchas ventajas que facilitan la realización de la cocción, a
continuación, en la siguiente tabla muestra las especificaciones técnicas:
Pàg. 30 Memòria
Caudal 8 litros / minuto
Potencia 1000 vatios
Materiales Plástico y acero inoxidable resistente al
agua
Precisión de temperatura +/- 0,1ºC
Rango de temperatura 0 – 92 ºC
Tamaño 325 mm de alto
Peso 0,7 kg
Tamaño del recipiente necesario Borde del agua mínimo 65mm y máximo
153mm
Conectividad WiFi
Precio 219 €
Tabla 1. Especificaciones técnicas de la Anova Precision Cooker (Ayuso, 2020).
5.2. Rocook
Por otro lado, hay otra máquina que ha sorprendido por su gran innovación e incorporación
al mercado de productos domésticos de cocción sous vide. Esta es una creación de Joan
Roca del Celler de Can Roca llamada Rocook, una forma innovadora de enfocar la cocina a
baja temperatura.
A diferencia del resto de aparatos de inmersión, la Rocook no sólo cocina con alimentos
embolsados. Se trata de un fuego de inducción de precisión conectado vía bluetooth a un
termómetro que mide la temperatura del medio de cocción (agua, caldo, aceite, etc).
También incluye una sonda que puede conectarse para cocinar teniendo en cuenta la
temperatura de los alimentos en su interior. Al no tratarse de un circulador, permite cocinar a
temperatura controlada muchas más cosas.
La Rocook ocupa bastante más espacio que la Anova e incluye varios componentes,
también pesa más. A continuación, se muestra una tabla con las especificaciones de la
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Rocook:
Caudal -
Potencia 1500/2000 vatios
Materiales Placa de inducción
Precisión de temperatura +/- 0,5ºC
Rango de temperatura 20 – 85 ºC
Tamaño 290 x 360 x 65 mm
Peso 3,7 kg
Superficie de cocción 23 cm. Para utensilios de 13 a 26 cm
Conectividad Bluetooth
Precio 460€
Tabla 2. Especificaciones técnicas de la Rocook de (Rocook, s.f.).
Después del estudio de dos aparatos líderes en la técnica de cocción al vacío como son
Anova y Rocook se han obtenido ciertas conclusiones que pueden ser útiles para el
proyecto. Antes de nada, se ha de comentar que el proyecto no pretende comercializar el
producto simplemente quiere obtener un prototipo funcional realizado con un diseño propio.
Principalmente se ha observado que hay mucha diferencia de diseño entre estos dos
aparatos todo y que comparten un mismo objetivo. Anova es un aparato que su diseño está
más inspirado en los primeros aparatos de cocción al vacío y que sus principal función es
mantener la temperatura del agua necesaria para la cocción del alimento, además cuenta
con una resistencia que es la encargada de calentar el agua y unos sensores que miden la
temperatura y la muestran en la pantalla del aparato. Anova cuenta también con la opción de
poder controlar el aparato con el teléfono móvil y de esta manera facilitaren grandes rasgos
al cocinero, indicando desde el punto de cocción al que se encuentra el producto, posibles
recetas, alarma para cuando se haya acabado el tiempo de cocción y muchos más usos.
Por otro lado, Rocook muestra la cara más innovadora de este método de cocción. Lo que
sorprende más es el hecho de no necesitar una resistencia en contacto directo con el agua,
sino que mediante una placa de inducción calienta la olla de agua a la temperatura deseada
Pàg. 32 Memòria
y con esto consigue que en la olla que se cocine no haya ningún aparato provocando
posibles molestias y un mayor control de la temperatura del agua y por consiguiente del
producto que se está cocinando en todo momento. (temperatura, s.f.)
Después de hacer el estudio de la competencia se procede a detallar el posicionamiento del
prototipo de sous vide en el mercado, para ello se ha definido como se quiere enfocar el
proyecto respecto 4 atributos o parámetros para poder definirlos respecto a los competidores
del mercado: precio del aparato, grado de innovación, accesorios compatibles con el aparato
y la complejidad del uso del aparato.
A continuación, se muestra una tabla con los productos Anova y Rocook valorados según el
atributo en una escala del 1-5 (siendo el 5 el más alto).
Precio Innovación Accesorios Complejidad
Rocook 5 4 3 4
Anova 4 3 4 3
Tabla 3. Comparación cualitativa entre Rocook y Anova.
Después del desarrollo completo del estudio de la competencia y con la finalidad de
posicionar el producto a realizar en el proyecto se ha realizado un análisis DAFO. Este
análisis sirve para diseñar la estrategia en la que se basará el producto y se trata de un
mapa en el que se establecen las debilidades, fortalezas, amenazas y oportunidades del
proyecto respecto a la competencia.
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Figura 6. Análisis DAFO del presente proyecto.
Pàg. 34 Memòria
6. Estudio del usuario
El estudio del usuario es uno de los procesos más complejos y a la vez más importantes
para el éxito de un proyecto de diseño centrado en el usuario. Una buena investigación
servirá siempre como base para hacer un buen trabajo de experiencia del usuario. Con este
estudio se pretende conocer mejor sus necesidades y expectativas, con la finalidad de
elaborar un mejor producto. Se requiere un análisis para identificar qué demandan los
usuarios, cuáles son sus necesidades y de qué manera se pueden satisfacer.
En una primera instancia se ha hecho el estudio del usuario enfocado hacia los diferentes
perfiles de cocineros que puedan llegar a utilizar esta técnica. Dependiendo de este estudio
se enfocará el proyecto de una forma u otra, es decir, no tiene las mismas características de
funcionamiento un aparato para un cocinero amateur que para un cocinero profesional.
Como ya comentado anteriormente, este tipo de aparatos es muy común verlos en cocinas
profesionales y cada vez más hay aparatos que permiten ser utilizados por cocineros
aficionados, esto se debe a la adaptación de las necesidades correspondientes a cada
cocina respectivamente.
Si se busca un aparato sous vide profesional está claro que las necesidades no son las
mismas que las de un usuario doméstico: los requisitos y el entorno de trabajo de una cocina
profesional tienen un ritmo muy diferente al de una casa.
Y es que, aunque algunas de las máquinas de uso doméstico pueden ser usadas en un
entorno profesional sin problemas, las sous vide profesionales se diferencian de las de uso
doméstico principalmente en su capacidad, permitiéndonos cocinar mucho más producto al
mismo tiempo, y en la precisión de sus sensores de temperatura profesionales. En cuanto a
la capacidad de alimentos que se puede cocinar depende principalmente del cabal de agua
a calentar y circular y por lo tanto de la potencia necesaria para lograrlo. Normalmente en las
cocinas profesionales se utilizan aparatos que rondan los 2000W de potencia y entre 10 y 25
litros de agua, los materiales son de Acero Inoxidable que lo hace muy higiénico y fácil de
limpiar. Por otro lado, es muy importante el sensor de temperatura y se le exige operar en un
rango de valores de entre 25ºC y 90ºC y sobre todo una gran precisión, manteniendo la
temperatura del recipiente con una variación de tan solo 0,1ºC.
Otro aspecto importante que debe tener un aparato profesional son los programas con los
que cuenta, y se pueden controlar con un panel LCD sencillo e intuitivo pero muy completo.
En él se puede programar todos los detalles de la preparación, como el tiempo o la
temperatura, además de mostrar información a tiempo real durante la cocción del estado de
Aquí pot anar el títol del vostre TFG/TFM Pàg. 35
esta. Su temporizador es programable hasta 99 horas y cuenta con un aviso acústico que
nos indica cuando está lista la cocción de los productos y se apaga automáticamente
evitando sobre cocciones no deseadas.
Una de las características más atractivas de las sous vide profesionales es su memoria
programable: cuenta con 5 botones en los que se pueden guardar los parámetros de las
recetas o cocciones que más se preparan, de manera que no tenemos que configurarla cada
vez que queramos preparar una de estas cocciones.
También pueden contar con una cubeta que incluye una rejilla extraíble de acero inoxidable
con 5 huecos, que ayuda a mantener el producto separado facilitando la circulación del agua
y logrando una cocción perfecta. Además, también incluyen un sistema de drenaje montado
en la propia cubeta que permite retirar el agua tras su uso de una manera sencilla.
Es importante que los aparatos sous vide cuenten con un sistema de protección eléctrica
contra fallos eléctricos y sobre calentamientos, una posible prevención utilizada es un aviso
acústico ante posibles errores, que apagan inmediatamente la máquina y evitan riesgos
mayores. (Misousvide, 2021)
Por otro lado, si lo que se busca es un aparato de cocina doméstico, este tiene unas
peculiaridades distintas. La principal diferencia es el tamaño del aparato, un aparato para
uso doméstico es del tamaño de una batidora de mano, es decir, el propio aparato incluye la
resistencia que calienta el agua, el circulador de agua y un panel LCD programado para dar
la temperatura y cronómetro.
Normalmente estos aparatos suelen tener 1000W de potencia y la posibilidad de calentar
unos 20 litros de agua. La precisión térmica no es tan exigente como la de las cocinas
profesionales, pero suelen ser de unos 0,2ºC lo que la hace muy segura. La bomba de
circulación integrada garantiza que la temperatura del agua mantenga constante el valor
ajustado en un rango de 50 a 95 ºC sin que se generen zonas de distinta temperatura.
Pàg. 36 Memòria
Figura 7. Aparato sous vide profesional (izquierda) vs doméstico (derecha).
Después del estudio de los dos tipos de aparatos en función del usuario, se ha decidido
hacer una primera aproximación de como enfocar el prototipo a construir. El prototipo
pretende cumplir con las funciones básicas de un aparato sous vide, pero a diferencia de los
aparatros convencionales, este prototipo será programado con Arduino por todas las
ventajas y facilidades que nos aporta el controlador. Teniendo en cuenta esto, lo más
práctico es hacer un enfoque del aparato destinado a los cocineros aficionados.
Para un estudio más cercano sobre las necesidades de la cocina aficionada y profesional,
con el objetivo de poder hacer un prototipo que cumpla con todas las necesidades, se han
realizado dos entrevistas con los dos perfiles de cocineros mencionados anteriormente.
El primer entrevistado se trata de un cocinero aficionado que está causando un gran impacto
en las redes sociales con más de 500.000 seguidores gracias a sus videos de cocina casera
al alcance de todo el mundo, se llama Rafa Antonin, pero es más conocido como “Rafuel”
(Instagram: @rafuel55). A continuación, se ha procedido a realizarle una serie de preguntas.
¿Has utilizado o sabes que es la técnica de cocción sous vide?
Si, de hecho, la probé por primera vez en Francia, cuando fui a comer a un restaurante y me
encontré en la carta de especialidades con un plato hecho con esta técnica, yo ya había oído
hablar de ella y de sus ventajas, pero nunca la había probado. La verdad quedé fascinado
del resultado.
He probado utilizarla alguna vez en los show coocking y la verdad es que cada vez es más
conocida por los cocineros.
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¿Con que problemas te has encontrado en la realización de esta técnica?
Problemas más bien pocos, no es una técnica que utilice a diario, pero sí que cuando la he
utilizado he notado que se ha de estar pendiente del tiempo de cocción que suele ser
bastante largo. Al ser un cocinero más tradicional sí que noto que me cuesta más utilizar
estos nuevos aparatos, ¡donde haya un horno!
¿Qué crees que necesitan los cocineros amateurs para aprovechar las grandes
ventajas de este método de cocción?
Creo que hoy en día cada vez más la gente joven aficionada a la cocina le gusta aprender
nuevas técnicas y ponerlas en práctica, por eso mismo creo que es algo que solo necesita
tiempo para que los más aficionados tengan uno de estos aparatos en casa. Si que creo que
el precio es un factor importante pero no lo veo tan primordial, antes del precio está el hecho
de creer que tu cocina está evolucionando y la satisfacción de sentirte mejor cocinero y por
supuesto que la comida esté llena de sabor.
Por otro lado, se ha entrevistado a Gonzalo Gómez, lleva toda la vida en el sector de la
hostelería y ha dirigido varios restaurantes.
¿Esta técnica de cocina está presente en tus restaurantes?
Pues mira, justo ahora estoy empezando a utilizarla en uno de los restaurantes donde hay
mucha carga de trabajo. Me lo recomendaron y eso he hecho, he alquilado una y si me
gusta cómo funciona la compraré.
¿Qué valor añadido crees que puede aportar esta técnica de cocción en los
restaurantes?
Aparte del gran valor añadido que le da al producto, creo que los restaurantes se pueden
beneficiar en el sentido de la conservación de los alimentos. Ese es el motivo por el cual
estoy probando esta técnica.
¿En cuanto al aparato de cocina, que funcionalidades crees que necesita este aparato
como ayuda a los cocineros?
Obviamente necesita de una pantalla donde muestre la temperatura de cocinado y el tiempo
de cocinado, creo que podría ser útil una pequeña pantalla que indique el punto exacto del
producto, es decir, el estado en el que se encuentra el producto. Una guía con los tiempos y
las temperaturas para cada alimento y muchas funcionalidades más que ahora mismo no se
me ocurren, pero creo que se le puede sacar mucho provecho a esta máquina.
Pàg. 38 Memòria
7. Funcionalidades del prototipo
7.1. Árboles de funciones
En el siguiente apartado de funcionalidades del prototipo, se ha esquematizado con árboles
de funciones las posibles funciones que pueden formar parte de la máquina. Se ha
estudiado cada uno de los componentes. A continuación, se muestra estos árboles de
funciones.
Figura 8. Árbol de funciones del LCD.
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Figura 9. Árbol de funciones del Aparato Sous Vide.
Pàg. 40 Memòria
Figura 10. Árbol de funciones de la olla de cocción.
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Figura 11. Árbol de funciones de la seguridad electrónica del aparato.
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Figura 12. Árbol de funciones de la guía de cocina de los alimentos.
7.2. Árboles de errores
Por otro lado, se muestran los árboles de errores que hacen referencia a los posibles fallos
que puede causar cada una de las funciones descritas anteriormente. Este estudio puede
ser útil para anticiparse a los problemas o como mínimo tenerlos presentes a la hora de
implementar cada una de las funciones.
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Figura 13. Árbol de errores del LCD.
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Figura 14. Árbol de errores del aparato sous vide.
Figura 15. Árbol de errores de la olla de cocción.
Aquí pot anar el títol del vostre TFG/TFM Pàg. 45
Figura 16. Árbol de errores de la seguridad electrónica.
Pàg. 46 Memòria
Figura 17. Árbol de errores de la guía de cocina de los alimentos.
7.3. Definición de las funciones
Después de esquematizar las principales funciones que puede desarrollar cada componente,
se ha pasado a desarrollar de manera un poco más explicativa cada una de ellas.
Aparato Sous Vide: Existen tres tipos diferentes de aparatos que automáticamente
controlan y fijan la temperatura deseada y la mantiene constante: Los de tipo tubo con
resistencias, las ollas de cocción con control de temperatura y las placas de inducción con
control de temperatura.
Las primeras mencionadas son las de tipo tubo, también conocidas como termo circuladores
sous vide o circuladores térmicos. Este tipo de cocedores sous vide no son más que un
aparato parecido a una batidora que se introduce en un baño de agua y lo calienta
removiéndola con una pequeña turbina consiguiendo una temperatura homogénea. Se tiene
que fijar la temperatura deseada y esperar a que se caliente para introducir los alimentos
envasados al vacío. Las ventajas son muchas: Hay una gran variedad en el mercado para
elegir, los precios son más asequibles, ocupa poco espacio, puede calentar en ollas y
cubetas de diferentes tamaños y funcionan con gran exactitud.
Aquí pot anar el títol del vostre TFG/TFM Pàg. 47
El segundo tipo de cocedores sous vide son las ollas que tienen control de temperatura. En
el fondo es lo mismo que el caso anterior, pero incluyendo la cubeta, por lo que la única
diferencia es que ocupan más espacio. Lo bueno es que al tener una cubeta que se calienta
con resistencias por debajo, aceptan líquidos que no sean aceite y por lo tanto se puede
poner aceite para hacer confitado o freiduras. Lo que es importante en este tipo de aparatos
es que permita seleccionar la temperatura exacta a la que queremos cocinar.
Finalmente, las placas de inducción con control de temperatura. Este aparato consiste en
una placa tradicional pero que, en lugar de seleccionar el nivel para calentar, se puede elegir
la temperatura. Las hay desde las que hacen una estimación hasta las que tienen una sonda
que se mete en el líquido que se calienta para tener un control total, pero la gran ventaja es
que son muy exactas. La ventaja de estas placas es que se pueden usar ollas y sartenes y
por supuesto usar otros líquidos además del agua como el aceite. La más conocida es la
Rocook, mencionada anteriormente en la memoria. (Cocinillas, 2016)
Temperatura Real: La temperatura real permite saber la temperatura a la que está el agua
con la que se está cocinando el alimento. Esta temperatura que dependerá de la calidad de
los sensores variará mucho o poco, es decir, será más exacta cuanta mayor precisión tengan
los sensores. Esta temperatura viene dada en grados Celsius y será de gran importancia que
el usuario pueda disponer de ella.
Temperatura Deseada: La temperatura deseada, como bien indica el nombre, es la
temperatura a la que se desea cocinar el alimento. Esta temperatura dependerá del tiempo y
del tipo de producto que se esté cocinando. El usuario debe ser capaz de poder indicar dicha
temperatura en el aparato de cocción. Es importante que la temperatura deseada se
mantenga constante durante el cocinado, pues será necesario que los sensores sean
precisos y haya una buena interconexión de estos con el aparato.
Cronómetro: El cronómetro es otra función relevante en el funcionamiento de una buena
cocción. Como comentado anteriormente, la relación temperatura-tiempo es clave en la
cocción sous vide, es por eso por lo que el cronómetro debe estar incluido en el aparato
indicando el tiempo restante de cocinado. El cronómetro debe de poder mostrar las horas,
los minutos y los segundos restantes de la cocción. Dicho cronómetro se ha de poder
modificar manualmente por el usuario desde el aparato.
Resistencia: La resistencia eléctrica consiste en convertir energía eléctrica en calor. Cuando
el agua alcanza la temperatura deseada por los sensores, la resistencia se apaga, en el caso
de necesitar aumentar la temperatura, la resistencia se vuelve a activar. Al necesitar la
misma temperatura del agua en toda la olla puede ser necesaria la funcionalidad de remover
el agua con una pequeña turbina para crear un baño a temperatura constante.
Pàg. 48 Memòria
Material de la olla: La olla de cocción es el utensilio en el cual, a través del agua, se
cocinará el alimento envasado al vacío. Dicha olla ha de ser de un material preparado para
soportar temperaturas de entre 40-65ºC. Los materiales más característicos que se utilizan
para este tipo de cocción son: Acero Inoxidable, Plástico + Acero Inoxidable.
Clips para sujetar las bolsas: Los clips para sujetar las bolsas envasadas al vacío son una
buena opción si lo que se desea es que la bolsa se sujete en la misma posición durante el
tiempo de cocinado.
Capacidad de la olla: La capacidad de la olla depende principalmente del tamaño de los
alimentos que se desea cocinar. A más capacidad, mayor tamaño se puede cocinar.
También hay que tener en cuenta si el aparato que se está utilizando es capaz de calentar el
agua y mantenerlo a la temperatura constante. Normalmente las ollas de cocción suelen
tener la capacidad de entre 1 litro y hasta los 20 litros.
Aviso acústico: Esta función es muy útil en este tipo de cocinado ya que al tratarse de una
cocción de larga duración es normal que se pueda estar haciendo otras cosas mientras se
cocina el producto y por eso el poder contar con un aviso acústico que informa en la
finalización del tiempo de cocinado puede ser de gran utilidad.
Sensores impermeables: Los sensores de temperatura como comentado anteriormente
han de estar preparados para determinar la temperatura del agua, es decir, al ser aparatos
eléctricos, han de estar bien aislados del agua y al mismo tiempo obtener con la mayor
precisión la temperatura necesaria.
Acabar y apagar: Esta función tiene sentido en la seguridad del aparato, al ser eléctrico es
importante que el propio aparato se apague de forma automática una vez se haya
completado el tiempo de cocinado. Cobra aún más sentido por el hecho de que estas
cocciones son de larga duración y el usuario se puede llegar a olvidar del cocinado,
pudiendo provocar causas de mayor importancia.
Tiempos y temperaturas de cocción: Como ya se ha comentado anteriormente, tanto los
tiempos de cocción como la temperatura son la base principal para que el producto se cocine
correctamente. De esta manera, una buena funcionalidad podría ser incluir una web externa
que calculara el tiempo de cocción necesario dependiendo del tipo de producto, la
temperatura necesaria del cocinado y la cantidad de producto que se desea cocinar.
Recetas: Para aquellos usuarios que no sepan cómo crear elaboraciones con esta técnica,
aportar un libro o una web de recetas donde se indique paso a paso como realizar la
elaboración puede ser de gran ayuda.
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8. Alternativas de diseño
Una vez se han identificado y definido todas las posibles funciones que puede contener el
prototipo, es el momento de desarrollar cada una de las posibles soluciones referidas a las
funciones vistas anteriormente.
Siguiendo el orden en el que se han definido las funciones se detallan las alternativas de
diseño.
8.1. Pantalla
En primer lugar, se ha estudiado la solución a la necesidad de indicar la temperatura real, la
temperatura deseada y el cronómetro. En la definición del usuario, se ha estudiado que una
de las alternativas de diseño que no puede faltar es una pantalla donde se le indique al
propio usuario estos 3 parámetros, cruciales para la realización de una correcta cocción.
Para ello es conveniente contar con una pantalla en la que se pueda programar tanto
números como letras. En la pantalla se pretende mostrar las palabras “Real”, “Deseada” y
“Tiempo”, esto suma un total de 17 letras, además de las letras se muestran números de
temperatura y de tiempo. El formato para los números de temperatura (Real y Deseada)
pretende ser XX,XºC un total de 3 números y una letra. Para el cronómetro, el formato será
XX:XX:XX, un total de 6 números, que sea capaz de contabilizar horas, minutos y segundos,
esto es debido a la importancia que tiene el tiempo en éste tipo de cocción. Teniendo en
cuenta la información que se desea mostrar, se requiere una pantalla en la que se pueda
escribir entre 20 y 25 letras y entre 12 y 15 números. Otra función importante que debe de
tener la pantalla es la posibilidad de cambiar el programa de forma manual con botones.
En las alternativas de diseño referentes a la solución de esta necesidad se ha estudiado el
uso de una pantalla LCD. Las siglas LCD hacen referencia a Liquid Crystal Display, o
Pantalla de Cristal Líquido. Se trata de una pequeña o gran pantalla que es conocida en
diversos dispositivos como despertadores, pantallas de relojes o calculadoras. Muchos
dispositivos electrónicos se amplían gracias a la combinación de LCD + Arduino y Hardware
Libre. Las pantallas LCD son compatibles con cualquier Hardware Libre, incluido las placas
del Proyecto Arduino, aunque exigen que las placas tengas ciertos conectores o pines para
realizar la conexión entre la placa de electrónica y la pantalla LCD.
Actualmente encontramos en el mercado tres tipos de pantallas LCD que pueden cubrir las
necesidades del usuario y por tanto se pueden implementar en el prototipo. A continuación,
se describen los modelos de LCD y la tecnología que implementan.
Pàg. 50 Memòria
LCD de líneas: El LCD de líneas es un tipo de pantalla que muestra la información a
través de líneas. Este tipo de LCD es el más utilizado, económico y conocido, pero
solo muestra una determinada información y por lo general solo es texto.
LCD por puntos: El LCD por puntos funciona casi igual que el anterior tipo de LCD,
pero a diferencia del anterior consiste en una matriz de puntos. Así, en este tipo de
pantalla se puede situar el texto e incluso imágenes en cualquier parte de la pantalla.
Además, se pueden tener varios tamaños de letra dentro de la misma pantalla, algo
que no ocurre en el display LCD de líneas, cuyo tamaño debe de ser siempre el
mismo.
Display OLED: El Display OLED es una pantalla que muestra información, pero su
construcción es diferente al de la pantalla LCD ya que utiliza diodos led con
componentes orgánicos para su creación. A diferencia de los anteriores tipos, los
displays OLED ofrecen una mayor resolución, color y un menor consumo energético.
Al igual que los monitores de ordenador o los LCD por puntos, las pantallas OLED
utilizan la matriz de puntos o pixeles (ya que se pueden utilizar varios colores en el
mismo display) para mostrar el contenido.
Display LED: El display LED o LCD Led es similar al Display OLED, pero los diodos
led no contienen elementos orgánicos. Su rendimiento no es tan alto como el display
OLED, pero si ofrece más resolución que la pantalla LCD por puntos y ofrece color.
De entre todos los modelos, se han seleccionado y estudiado los que cumplen con una
mejor perspectiva la necesidad del usuario y también la posible implementación teniendo en
cuenta que la placa de control es Arduino.
A continuación, se muestran los modelos estudiados teniendo en cuenta las características
necesarias mencionadas anteriormente.
8.1.1. Pantalla IIC LCD2004
La primera pantalla LCD que se ha estudiado y analizado es la IIC LCD 2004 que se procede
a explicar sus características técnicas a continuación.
Este módulo LCD es un módulo de teclado basado en el controlador HD44780 para placas
PCB compatibles con Arduino. Tiene 4 filas, 20 caracteres por fila para más texto, con LCD
de luz de fondo azul debajo de las palabras blancas para la legibilidad, así como una perilla
de control para ajustar el contraste. Este módulo de teclado cuenta con la interfaz de
comunicación de circuito integrado para los principiantes de Arduino. Esta pantalla cubre con
la necesidad de mostrar los números y letras para facilitar la comprensión del usuario. El
Aquí pot anar el títol del vostre TFG/TFM Pàg. 51
precio de esta pantalla LCD es de unos 15 a 20 euros, un precio más bien elevado
comparado con otros dispositivos. (SainSmart, 2021)
Figura 18. Pantalla LCD 2004.
8.1.2. LCD & KEYPAD SHIELD LCD1602
La segunda pantalla LCD a estudiar ha sido el LCD 1602 Blue con Keypad Shield el cual
proporciona una pantalla LCD de 16 caracteres x 2 líneas y un teclado en un formato de
shield Arduino para proporcionar una interfaz de usuario para un proyecto. El módulo incluye
botones como: ARRIBA/ABAJO/IZQUIERDA/DERECHA/SELECCIÓN. El último botón es un
botón de RESET remoto.
Este shield proporciona una manera fácil de implementar una interfaz de usuario adecuada
para muchos proyectos como, por ejemplo, tener un usuario navegando a través de menús
en la pantalla para seleccionar las funciones o configurar un programa como para un sistema
de iluminación automatizado.
También incorpora una pantalla LCD azul de 16 caracteres x 2 líneas. Utiliza un bus paralelo
de 4 bits para comunicarse con el uC. La luz de fondo tiene un potenciómetro multi-giro para
ajustar el contraste de la pantalla para una mejor visualización.
Con toda esta información técnica se ha de analizar las funciones comentadas anteriormente
y ver si realmente es una posible opción para incorporar en el prototipo. En primera instancia
el LCD shield permite escribir tanto números como letras y cumple con el mínimo establecido
de 20 letras y 12 números. Por otro lado, su incorporación con Arduino es relativamente
sencilla, especialmente con Arduino UNO. El precio oscila entre los 5 y los 7 euros, un precio
inferior al visto anteriormente.
Pàg. 52 Memòria
Figura 19. Keypad Shield LCD 1602.
8.1.3. SPI TFT
La tercera pantalla que se ha decidido estudiar dado es la SPI TFT. Esta pantalla es
completamente diferente a las LCD vistas anteriormente, de esta manera se pretende hacer
una valoración extensa de las pantallas que hay en el mercado y que estarán incorporadas
en el prototipo. A continuación, se procede a explicar sus características técnicas.
La Pantalla SPI TFT es brillante y anti reflectante con una gran diagonal de pantalla de 1.77
pulgadas. Tiene una alta resolución de 128x160 píxeles para una clara visualización de
textos, gráficos e imágenes. SPI TFT tiene una alta compatibilidad de hardware con Arduino,
Raspberry Pi y otros microcontroladores gracias a su interfaz de datos SPI estándar y a las
bibliotecas que están disponibles gratuitamente para el controlador de imagen ST7735.
Figura 20. Pantalla SPI TFT.
Aquí pot anar el títol del vostre TFG/TFM Pàg. 53
8.1.4. DISPLAY OLED I2C SH1106
La última pantalla que se ha valorado como la posible candidata, y siguiendo con lo
establecido de intentar buscar pantallas con características diferentes en el mercado, se ha
estudiado las OLED, concretamente el I2C SH1106. Las pantallas OLED se destacan por su
gran contraste, mínimo consumo de energía y buena calidad de imagen. El display Oled 1.3"
I2C SH1106 posee una resolución de 128*64 píxeles, permitiendo controlar
cada píxel individualmente y mostrar tanto texto como gráficos. Además, por ser de tipo
OLED no necesita de retroiluminación (Backlight) como los LCD, lo que hace que su
consumo de energía sea mucho menor y aumenta su contraste. Aun que es una pantalla
pequeña cabe mucha información en ella, hasta 6 líneas de entre 20 letras por línea,
también puede incluir gráficos.
El display posee interfaz de comunicación de tipo I2C. Diseñado para trabajar a 5V
directamente gracias a su regulador de voltaje en placa y puede trabajar con sistemas de
3.3V o 5V sin necesidad de conversores. Debemos tener en cuenta que los pines I2C son
diferentes para cada modelo de Arduino, por lo que debemos revisar el Pinout de nuestro
Arduino para saber cuáles son sus pines I2C, por ejemplo, en Arduino Uno son los pines
A4(SDA: data) y A5(SCL: clock)
Para manejar la pantalla Oled es necesario utilizar un microcontrolador con al menos 1K de
RAM, este espacio cumple la función de buffer para el display. El driver de la pantalla es el
SH1106 (similar al SD1306), con una librería lista para usarse en Arduino. La librería permite
mostrar texto, mapas de bits, píxeles, rectángulos, círculos y líneas. A pesar de usar 1K de
RAM, el funcionamiento es muy rápido y el código es fácilmente portable a distintas
plataformas de microcontroladores. (Mechatronics, 2021)
Figura 21. Display OLED I2C SH1106.
Pàg. 54 Memòria
8.2. Olla arrocera
Por otro lado, dentro del presente proyecto, una de las necesidades principales y con las que
tiene sentido este tipo de cocción es la resistencia que se encarga de mantener constante la
temperatura del agua deseada. Para ello y teniendo en cuenta el estudio del usuario
desarrollado con anterioridad, es preferible una resistencia que sea del tamaño de una
batidora de mano de grande. Además, la resistencia ha de soportar el poder funcionar
debajo del agua y tener la potencia necesaria para establecer temperaturas de entre 20-
60ºC.
Dependiendo de la cantidad de agua a calentar, la temperatura deseada de cocción, las
horas de cocción y el peso del alimento requerirá de una potencia u otra. Para resolver
ciertas dudas, se ha calculado la potencia requerida para calentar un volumen de líquido, en
este caso el agua, y se han establecido las siguientes variables para el cálculo.
Líquido para calentar: Agua con densidad de 1 kg/dm³
Calor específico del agua: 1 kcal/kg x °C
Temperatura inicial del agua: 10ºC
Temperatura final del agua: 55ºC
Tiempo de calentamiento: 2 horas
Medidas del tanque: Diámetro de 500mm y Altura de 200mm.
Con todas las variables mencionadas la potencia total requerida es de 0,22kW, con esta
potencia ahora sí que se puede hacer una primera criba de las resistencias útiles para el
prototipo. (Vulcanic, 2015)
Como alternativa de diseño a la necesidad de utilizar una resistencia que caliente el agua
como tal, se ha valorado la posibilidad de utilizar una olla arrocera. Una olla arrocera es un
aparato eléctrico que cocina el arroz de forma automática mediante la liberación del vapor
que se produce con el calentamiento del agua. Este dispositivo se compone de dos
bandejas superpuestas en la que en la de abajo se introduce el agua y en la superior el
arroz. Para el diseño del prototipo puede ser útil esta olla ya que su principal función es la de
calentar agua, que es la misma función que la que pretende hacer la resistencia comentada
con anterioridad. La potencia de la olla arrocera oscila entre los 300W hasta los 800W. Con
el cálculo realizado, la potencia requerida es de 220W con lo que una olla arrocera
convencional podría funcionar perfectamente para calentar el agua y cumpliría también con
Aquí pot anar el títol del vostre TFG/TFM Pàg. 55
la función de olla en la que se cocina el alimento con el método sous vide. El tamaño de
estas ollas depende según las preferencias, hay de todo tipo, esta función de capacidad se
requiere que esté comprendida entre 500ml y 2litros. A continuación, se muestra una olla
arrocera, aunque no se tiene preferencia por ninguna en concreto ya que todas realizan la
misma función, únicamente se utilizará la que por precio sea más económica.
8.2.1. Olla Orbegozo CO 3025
Olla arrocera y vaporera de 1 litro de capacidad con cuerpo de acero inoxidable. El material
de la olla es de aluminio antiadherente con una tapa de cristal templado. Su potencia es de
400 W.
Figura 22.Olla arrocera Orbegozo.
8.3. Módulo relé
Siguiendo con la funcionalidad que pretende cumplir la olla arrocera, ya que la técnica de
cocción sous vide necesita de un aparato que mantenga la temperatura del agua constante
a la temperatura deseada, se ha de realizar alguna modificación a la olla arrocera si se
quiere tener controlada esta temperatura. Para ello se puede utilizar un relé, que se procede
a explicar los detalles de este dispositivo.
Un relé es un dispositivo electromecánico que permite a un procesador como Arduino
controlar cargas a un nivel tensión o intensidad muy superior a las que su electrónica puede
soportar.
Por ejemplo, con una salida por relé podemos encender o apagar cargas de corriente alterna
a 220V e intensidades de 10A, lo cual cubre la mayoría de los dispositivos domésticos que
Pàg. 56 Memòria
conectamos en casa a la red eléctrica.
Las salidas por relé son muy frecuentes en el campo de la automatización de procesos, y
casi todos los autómatas incluyen salidas por relé para accionar cargas como motores,
bombas, climatizadores, iluminación, o cualquier otro tipo de instalación o maquinaria.
Físicamente un relé se comporta como un interruptor “convencional” pero que, en lugar de
accionarse manualmente, es activado de forma electrónica. Los relés son aptos para
accionar cargas tanto de corriente alterna como continua.
Un relé dispone de dos circuitos:
El circuito primario se conecta con la electrónica de baja tensión, en nuestro caso
Arduino, y recibe la señal de encendido y apagado.
El circuito secundario es el interruptor encargado de encender o apagar la carga.
Existen gran multitud modelos de relés, con diferentes características eléctricas tanto para el
circuito primario y secundario. Debemos elegir un relé que se adecue a las necesidades de
nuestro diseño, es decir, que el primario tenga un rango de tensión compatible con nuestra
electrónica y el secundario pueda soportar la tensión y corriente requerida por la carga.
Los relés son dispositivos baratos. Existen placas integradas listas para conectar a Arduino,
con distintos tamaños y número de canales. Cada canal es un interruptor totalmente
independiente de los demás, lo que permite controlar múltiples cargas con un mismo
procesador.
Se puede encontrar un relé de un canal por 0,55€, de dos canales por 1,10€, cuatro canales
por 2,20€ y ocho canales por 4,10€. Estas placas comerciales montan relés con una
limitación de 250V en corriente alterna (AC) o 30V en corriente continua (DC). La intensidad
máxima que pueden soportar es de 10A. Esto es equivalente a una carga de 2.300W a
230V AC, y 300W en 30V DC.
Es preferible elegir montajes con optoacoplador. El optoacoplador es un dispositivo que aísla
galvánicamente el circuito primario y secundario, lo que supone una protección adicional
para Arduino frente a un fallo catastrófico en la placa del relé. (Llamas, 2016)
La función del relé en el prototipo es fundamental ya que como se ha comentado
anteriormente permite abrir y cerrar el paso de la potencia ofrecida en este caso por la olla
arrocera. De este modo, gracias al relé es posible controlar la temperatura del agua en todo
momento. Para ello en este apartado de alternativas de diseño se ha valorado el siguiente
Aquí pot anar el títol del vostre TFG/TFM Pàg. 57
relé.
8.3.1. Módulo relé de 5V para Arduino
El módulo incluye 1 canal de 250V AC con el que se puede activar todo tipo de dispositivos y
pequeños electrodomésticos (10A máximo por canal). Se alimenta con 5V DC y cada relé se
puede activar mediante un pin digital del Arduino conectado a los terminales IN1o IN2. Se
activa a nivel bajo. Este relé cumple con las necesidades de los dos canales para abrir y
cerrar el interruptor y también cuenta con la seguridad de saber que aguanta potencias
generadas por la olla arrocera. El precio del relé es de 2,28 euros.
Figura 23. Módulo Relé compatible con Arduino.
8.4. Sensores de temperatura
Como otra de las alternativas de diseño que se ha decidido estudiar están los sensores de
temperatura. Los sensores de temperatura son fundamentales para el diseño del prototipo,
es por eso por lo que requiere de una especial investigación de los requerimientos y
necesidades de funcionamiento de cara a la posterior implementación en el prototipo.
Los sensores de temperatura lo que determinan es la temperatura deseada y la temperatura
real del agua con la que se quiere realizar la cocción. Estos sensores necesariamente han
de estar preparados para trabajar bajo el agua con la máxima precisión posible. Por ello, o
bien pueden ser aislados de fábrica o requieren de un aislante hecho a mano. En cuanto al
rango de temperaturas que deba medir el sensor es de entre 0 y 60ºC para este tipo de
cocción y, la precisión que han de cumplir para poder asegurar que la relación temperatura
tiempo sea la adecuada es de 0,1ºc a 0,2ºC, estos datos se han representado con los
prototipos desarrollados en el estudio de la competencia en apartados anteriores en lo que
todos los sensores de temperatura de estos aparatos están en ese rango de precisión. Por
otro lado, se necesitan dos sensores de temperatura (real y deseada) que sean compatibles
Pàg. 58 Memòria
con Arduino, la placa de control sobre la cual se establecerán los programas necesarios.
Adicionalmente es preferible que la energía que consumen estos sensores sea la más
pequeña posible para reducir el coste de funcionamiento.
Para la realización de las alternativas de diseño, se han estudiado las características de
diversos sensores y se ha analizado si cumplen o no con las funciones descritas. A
continuación, se muestra este estudio.
8.4.1. Sensor LM35
El LM35 es un sensor de temperatura de buenas prestaciones a un bajo precio. Posee un
rango de trabajo desde -55ºC hasta 150ªC. Su salida es de tipo analógica y lineal con una
pendiente de 10mV/ºC. El sensor es calibrado de fábrica a una precisión de 0.5ºC. Aunque
el sensor no cumpla con la precisión establecida anteriormente de 0,1-0,2ºC se considera
que la precisión de 0,5ºC es válida para la realización del prototipo y es lo suficiente exigente
para la correcta cocción de los alimentos
Es un sensor muy popular por su fácil uso y variadas aplicaciones. No necesita de ningún
circuito adicional para ser usado. Se alimenta directamente con una fuente de 5V y entrega
una salida analógica entre 0V a 1.5V. Este voltaje analógico puede ser leído por el ADC de
un microcontrolador como PIC o Arduino. No se trata de un sensor impermeable de serie,
pero es posible fabricar un aislante que permita sumergirlo bajo el agua de manera muy
económica y sencilla. (naylamp)
Figura 24. Sensor de temperatura LM35.
8.4.2. Sensor DS18B20
El sensor DS18b20 permite medir temperaturas de hasta 125ºC de forma fácil. Está sellado
en un envoltorio estanco que permite sumergirlo en un líquido o protegerlo de la intemperie.
Aquí pot anar el títol del vostre TFG/TFM Pàg. 59
Siendo un sensor digital, la señal leída no se distorsionará debido a la longitud del cable.
Puede funcionar en modo 1-Wire (un cable) con una precisión de ±0.5°C con una resolución
de 12 bits. También pueden utilizar varios sensores sobre el mismo pin, ya que internamente
viene programado con un ID único de 64 bits para diferenciarlos, mientras que el rango de
funcionamiento es de 3 a 5V por lo que se puede utilizar prácticamente con cualquier
microcontrolador.
Figura 25. Sensor de temperatura DS18B20.
8.5. Placas de control Arduino
De entre las placas oficiales Arduino se pueden encontrar multitud de modelos. Todos
especialmente pensados para un fin, compatibles con los shields y módulos oficiales, así
como con Arduino IDE. Se ha procedido a detallar sus principales características para poder
diferenciarlos entre sí.
8.5.1. Arduino UNO
Es la plataforma más extendida y la primera que salió al mercado, es la placa estándar y la
más conocida y documentada. Salió a la luz en septiembre de 2010 sustituyendo su
predecesor Duemilanove con varias mejoras de hardware que consisten básicamente en el
uso de un USB HID propio en lugar de utilizar un conversor FTDI para la conexión USB
Arduino MEGA.
Es con mucha diferencia el más potente de las placas con microcontrolador de 8 bits y el que
más pines i/o tiene, apto para trabajos algo más complejos, aunque se tenga que sacrificar
un poco el espacio. Cuenta con el microcontrolador Atmega2560 con más memoria para el
programa, más RAM y más pines que el resto de los modelos.
Pàg. 60 Memòria
8.5.2. Arduino Ethernet
Incorpora un puerto ethernet, está basado en el Arduino Uno y permite conectar a una red o
a Internet mediante su puerto de red.
8.5.3. Arduino 101
Es el sucesor del Arduino UNO con procesador Intel Curie Quark de 32 bit diseñado para
ofrecer el mínimo consumo de energía, 384 KB de memoria flash, 80 KB de SRAM, un
sensor DSP integrado, bluetooth de baja energía, acelerómetro y giroscopio de 6 ejes.
8.5.4. Arduino Mini
Versión miniaturizada de la placa Arduino UNO basado en el ATMega328. Mide tan sólo
30x18mm y permite ahorrar espacio en los proyectos que lo requieran. Las funcionalidades
son las misma que Arduino UNO. Se necesita a un programador para conectarlo al
ordenador. (Comparación, s.f.)
8.6. Zumbador
8.6.1. Buzzer MuRata
tro de los componentes que es imprescindible en el prototipo es un aparato que genere un
sonido acústico para advertir al usuario que ya ha empezado/finalizado la cocción. Como
posible solución se puede utilizar un buzzer piezoeléctrico compatible con la placa de control
Arduino. Este funciona convirtiendo una señal eléctrica en una onda de sonido. Estos
dispositivos no disponen de electrónica interna, por lo que se tiene que proporcionar una
señal eléctrica para conseguir el sonido deseado. Se pueden encontrar modelos de
pequeños buzzer pasivo para usar en nuestros montajes y proyectos por muy poco dinero,
desde 0,45€. (Llamas, REPRODUCIR SONIDOS CON ARDUINO Y UN BUZZER PASIVO O
ALTAVOZ, 2016)
Figura 26. Buzzer MuRata.
Aquí pot anar el títol del vostre TFG/TFM Pàg. 61
8.7. Reloj de tiempo real
El siguiente componente de gran importancia en el prototipo es un módulo que permita hacer
de cronómetro para así tener controlado el tiempo de cocinado. Arduino cuenta con un reloj
interno que tiene grandes desventajas como que se reinicia cada 50 días aproximadamente,
y además si cortamos la corriente del Arduino, pone el reloj a 00 y vuelve a empezar desde
el 1 de enero de 1970. Es por eso que se han buscado alternativas de diseño para contar
con un reloj fiable. Los RTC aportan la ventaja de reducir el consumo de energía, aportar
mayor precisión y liberar a Arduino de tener que realizar la contabilización del tiempo.
Además, frecuentemente los RTC incorporan algún tipo de batería que permite mantener el
valor del tiempo en caso de pérdida de alimentación.
En el mundo de la electrónica casera y Arduino existen dos RTC habituales el DS1307 y el
DS3231, ambos fabricados por Maxim (anteriormente Dallas Semiconductor). El DS3231
tiene una precisión muy superior y puede considerarse sustituto del DS1307.
8.7.1. DS3231 RTC
El DS3231 es un reloj I2C en tiempo real (RTC) extremadamente preciso y de bajo coste con
un oscilador de cristal (TCXO) y cristal integrados compensados por temperatura.
(CodigoElectrónica, 2020)
El dispositivo incorpora una entrada de batería y mantiene la hora exacta cuando se
interrumpe la alimentación principal del dispositivo. La integración del resonador de cristal
mejora la precisión a largo plazo del dispositivo y reduce el recuento de piezas en una línea
de fabricación.
El RTC mantiene información sobre segundos, minutos, horas, día, fecha, mes y año. La
fecha al final del mes se ajusta automáticamente a los meses con menos de 31 días,
incluidas las correcciones del año bisiesto. El reloj funciona en formato de 24 horas o de 12
horas con un indicador AM / PM. Dos horas del día programables.
Figura 27. Módulo Reloj de Tiempo Real DS3231.
Pàg. 62 Memòria
Aquí pot anar el títol del vostre TFG/TFM Pàg. 63
9. Implementación
En esta fase de implementación, posterior a las alternativas de diseño descritas, es el
momento de decidir qué componentes van a formar parte del prototipo. Después de realizar
una amplia alternativa de diseños buscando los puntos fuertes y débiles de cada
componente se han seleccionado considerando los más adecuados para la construcción y el
correcto funcionamiento del prototipo. Para ello, se ha tenido en cuenta variables como el
precio, la facilidad de utilización o la compatibilidad con la placa base.
A continuación, se describen los componentes que formaran parte del prototipo.
Arduino UNO
Sensor de Temperatura DS18B20
Módulo Relé
Olla arrocera (Orbegozo CO 3025)
Pantalla OLED I2C SH1106
Buzzer piezoeléctrico MuRata
Reloj tiempo real (RTC) DS3231
5 botones
Para el montaje del prototipo se han utilizado dos protoboards que ayudaran a establecer las
conexiones electrónicas necesarias con la placa Arduino. Antes de empezar el montaje se
han tenido que realizar ciertos empalmes en el sensor de temperatura con el objetivo de
conseguir los pines para poder conectarlos a la protoboard. Estos empalmes se han
realizado con un conector Molex de 4 pines. El conector lo que proporciona es seguridad y
fiabilidad sin necesidad de tener que soldar cables. A continuación, se muestra el empalme
realizado.
Pàg. 64 Memòria
Figura 28. Sensor DS18B20 empalmado mediante Molex de 4 pines.
Una vez realizado el empalme en el sensor de temperatura se ha empezado a montar el
circuito eléctrico. Para la mejor comprensión del esquema eléctrico, se han explicado las
conexiones realizadas componente a componente.
9.1. Esquema eléctrico
9.1.1. Botones
Los 5 botones se han conectado con cables macho/macho de manera que la salida va
conectada a los pines digitales del Arduino (2,3,4,5,6) y los otros pines van conectados a
tierra (negativo) en la protoboard. Además, cada botón dispone de una resistencia pull up.
En la siguiente figura se muestra el esquema eléctrico realizado con Fritzing de los botones:
Aquí pot anar el títol del vostre TFG/TFM Pàg. 65
Figura 29. Esquema eléctrico de los botones.
9.1.2. Sensor temperatura DS18B20
La siguiente conexión realizada ha sido el sensor de temperatura. Asimismo, se ha seguido
el siguiente esquema en el que se procede a describir las conexiones realizadas. Hay dos
maneras de alimentar al sensor, o bien mediante el pin de datos (DQ) o bien usando una
fuente externa (VDD).
Con la alimentación DQ, el sensor internamente obtiene energía del pin de datos cuando
este se encuentra en un estado alto y almacena carga en un condensador para cuando la
línea de datos esté en un estado bajo, a esta forma de obtener energía se le llama “Parasite
Power” y se usa cuando el sensor debe conectarse a grandes distancias o en donde el
espacio es limitado, puesto que de esta forma no se necesita la línea de VDD. El diagrama
para su conexión debe ser de la siguiente forma:
Pàg. 66 Memòria
Figura 30. Alimentación del sensor con Pin de Datos (DQ).
La otra manera de alimentar este sensor es con la línea VDD, como el sensor se alimenta a
través de este pin lo que se consigue es que el voltaje sea estable e independiente del
tráfico del bus 1-wire. Se ha decidido por esta razón utilizar este método de alimentación
para la realización del esquema eléctrico. A continuación, se muestra el esquema con
detalle.
Figura 31. Alimentación del sensor con fuente externa (VDD).
En la siguiente imagen se puede ver las conexiones de los cables del sensor de temperatura
con la placa de control Arduino. En este caso la conexión del que alimenta al sensor, VDD,
corresponde al cable rojo y está alimentando a 5V, mientras que el cable amarillo y negro
hacen referencia al DQ (conectado en el pin 7, pin de datos del sensor One Wire) y al GND
(tierra) respectivamente. Todos los cables están colocados en paralelo y es imprescindible
utilizar una resistencia pull up de 4,7 Kohm conectada en el pin 7 y su extremo a 5 V.
Aquí pot anar el títol del vostre TFG/TFM Pàg. 67
Figura 32. Esquema eléctrico del sensor de temperatura DS18B20.
9.1.3. Módulo Relé
Por otro lado, el siguiente componente que se ha esquematizado eléctricamente es el relé.
Para ello, antes de nada, se ha pelado el cable de alta tensión, y se ha conectado al relé el
cable de fase (marrón). Se ha conectado al relé asegurándonos que está abierto por defecto
(NO, “Normally Open”), con lo que un extremo del cable de fase se ha conectado al NO y el
otro al COM, se ha atornillado de manera que los cables se mantengan estables conectados
al relé.
Figura 33. Conexión del cable de alta tensión con el relé.
Pàg. 68 Memòria
Una vez se ha conectado el relé con el cable de alta tensión, se ha proseguido con la
conexión del relé y la placa de control. Para ello, el cable de Vcc (Rojo) se ha conectado a
5V, correspondiente con el funcionamiento del relé, mientras que el cable negro se ha
conectado a tierra (GND) y el cable azul se ha conectado al pin 10.
A continuación, se muestra el esquema eléctrico realizado:
Figura 34. Esquema eléctrico del relé.
9.1.4. Pantalla OLED
El esquema eléctrico que compone la pantalla OLED es el siguiente, se ha conectado el
cable rojo (Vcc) a 5V que es el voltaje que necesita la pantalla para funcionar.
Seguidamente, el cable negro (GND) se conecta a tierra, y los otros dos cables (verde y
amarillo) a A4 y A5 respectivamente. En la siguiente figura se puede ver el esquema
realizado con el programa “Fritzing”:
CABLE ALTA TENSIÓN
Aquí pot anar el títol del vostre TFG/TFM Pàg. 69
Figura 35. Esquema eléctrico de la pantalla OLED.
9.1.5. DS3231 RTC
El reloj de tiempo real DS3231 trabaja también a 5V con lo que se ha conectado el cable rojo
(Vcc) en el pin de 5V. El cable negro (GND) se ha conectado a tierra mientras que el azul
(SCL) y el verde (SDA) se han conectado a los pines A5 y A4 respectivamente. A
continuación, se puede ver el esquema eléctrico creado:
Figura 36. Esquema eléctrico del RTC DS3231.
Pàg. 70 Memòria
9.1.6. Buzzer MuRata
El zumbador o buzzer MuRata tiene únicamente dos conexiones, el cable rojo se conecta al
pin que se desee, por ejemplo, el 12, mientras que el cable negro va conectado a tierra.
Figura 37. Esquema eléctrico del Buzzer MuRata.
9.2. Programación
Una vez ya tenemos todo el esquema eléctrico montado de forma conjunta, se ha
proseguido con la programación en Arduino de cara a que el prototipo realice las funciones
necesarias para que cumpla con los objetivos específicos del proyecto.
Antes de empezar a explicar la programación realizada, se han definido ciertos aspectos a
tener en cuenta para programar con Arduino. Programar Arduino consiste en traducir a
líneas de código las tareas automatizadas que se quieren hacer leyendo de los sensores y
en función de las condiciones del entorno programar la interacción con el mundo exterior
mediante unos actuadores. Arduino proporciona un entorno de programación sencillo y
potente para programar, pero además incluye las herramientas necesarias para compilar el
programa y “quemar” el programa ya compilado en la memoria flash del microcontrolador.
Además, el IDE (Entorno de desarrollo integrado) nos ofrece un sistema de gestión de
librerías y placas muy práctico. Como IDE es un software sencillo que carece de funciones
avanzadas típicas de otros IDEs, pero suficiente para programar.
Aquí pot anar el títol del vostre TFG/TFM Pàg. 71
Un programa de Arduino se denomina sketch o proyecto. La estructura básica de un sketch
de Arduino es bastante simple y se compone de al menos dos partes. Estas dos partes son
obligatorias y encierran bloques que contienen instrucciones.
Setup (): Es la parte encargada de recoger la configuración.
Loop (): Es la que contiene el programa que se ejecuta cíclicamente.
Con toda la información comentada anteriormente, el siguiente paso ha sido empezar a
programar cada componente.
Antes de empezar a programar el setup y el loop, se deben definir una serie de argumentos
en el código. En primer lugar, se han instalado las librerías necesarias para el sensor de
temperatura y estas son la OneWire y la DallasTemperature, que serán de utilidad para
poder incorporar ciertas funciones. Para el reloj de tiempo real, se ha instalado la RTC.lib. La
pantalla OLED necesita de la librería Adafruit para su funcionamiento y también se ha
instalado con la opción que da Arduino para descargar librerías externas.
Después se han asignado valores a las variables, se ha hecho lo propio con los botones,
definiéndolos según el pin al que están conectados. Dependiendo del tipo de variable, se ha
definido como DateTime a aquellas variables que se quiere un valor de la forma
(horas,minutos,segundos). Si se quiere que el valor sea un entero, se ha de definir como
“int”, es el caso del límite superior, límite inferior o la temperatura deseada.
La primera función que debe tener el setup es el “Serial.begin(9600)”, esta es la instrucción
que le indica a Arduino que inicie la conexión con los puertos digitales (RX y TX) con una
velocidad de comunicación serial de 9600 bits por segundo (baudios).
Una vez iniciado el setup, en él, se inicializa y configura la pantalla OLED con un tamaño de
letra de 2 y color blanco. También se ha inicializado el sensor de temperatura con la función
sensors.begin(). En cuanto al relé, se ha configurado su pin como salida (OUTPUT) para
establecer el voltaje correspondiente en el pin seleccionado. Se ha de hacer lo propio con los
5 botones, donde hay que usar la resistencia interna de pull up de Arduino para detectar la
pulsación de un botón (leer estado de una entrada digital) y mandar un texto a la pantalla
OLED (integrada en placa) cuando tenga pulsado el botón y apagarlo cuando lo libere. Por
último, se ha inicializado el reloj de tiempo real con la configuración de la hora de la placa de
control y se ha creado un condicional para el caso que el RTC no se haya iniciado que se
aborte la función.
A medida que se va programando el setup correspondiente a cada componente, se va
creando el loop. En el loop se ha escrito el programa que va a ir generándose cíclicamente.
Pàg. 72 Memòria
En primer lugar, se ha definido un estado para cada botón, por ejemplo, el botón 1 tiene la
función de establecer la temperatura deseada de la cocción a 50ºC. Los botones lo que
generan es un automatismo de la máquina, simplemente clicando sobre los botones se
genera un programa u otro, sin necesidad de modificar el código. Para definir las funciones
de los botones, se busca la máxima comodidad del usuario, con lo que, las temperaturas
deseadas más comunes de trabajo son de 50, 55 y 60ºC, pues así se han definido los 3
primeros botones, mientras que el cuarto botón tiene una función diferente al resto, este lo
que hace es inicializar el tiempo de cocinado, previamente definido en el sketch, y es el que
da paso a que se inicie la cocción.
Después del código de los botones se ha procedido con el cálculo de la temperatura
proporcionado por el sensor, la temperatura comprende decimales, con lo que se ha definido
como variable tipo float. La temperatura real del sensor se muestra en la pantalla OLED
gracias a la función Serial.print() y sirve para que el usuario pueda ver en todo momento el
valor de esta.
Por último, se ha creado la función que hace que el relé esté encendido o apagado, en otras
palabras, que el agua se caliente o se enfríe con el objetivo de conseguir la temperatura
deseada del agua. El relé se encenderá (LOW) si la temperatura del agua (que está
calculando el sensor) es menor que un límite inferior de temperatura (previamente fijado y
que sirve de guía). Por otro lado, el relé se apagará (HIGH), si la temperatura del agua es
superior a un límite superior (también fijado previamente). Estas funciones se cumplirán en el
caso de que el tiempo total de cocinado esté por debajo del tiempo actual.
En el Anexo de la presente memoria se ha dejado el programa completo para mayor
comprensión.
Aquí pot anar el títol del vostre TFG/TFM Pàg. 73
10. Impacto Ambiental
El análisis y estudio del impacto ambiental de los proyectos ingenieriles ha ganado
relevancia en los últimos años, dado el foco que se ha puesto en la necesidad de que la
tecnología además de dotar de mayores capacidades sea capaz de hacerlo de manera
sostenible. La creación de cualquier prototipo o complementos que formen parte de este
debe ir acompañado de un uso más inteligente de los recursos y más sostenible.
El impacto ambiental de este proyecto se puede evaluar por fases: montaje, funcionamiento
y desmantelamiento:
En relación con el montaje, la placa de control Arduino, las protoboards y los pines de
conexión han sido prestados por el tutor, por lo tanto, el impacto ambiental es nulo.
Mientras que, sí que ha sido necesario comprar dos sensores de temperatura, un
relé, una olla arrocera y un reloj de tiempo real.
Referente al funcionamiento del prototipo y del desarrollo del proyecto, el único
impacto ambiental generado ha sido el consumo eléctrico que necesariamente se ha
utilizado para el funcionamiento de los sensores, los dispositivos y el motor de la olla
arrocera.
En cuanto al desmantelamiento, únicamente se ha de tener en cuenta que los
alimentos cocinados durante las pruebas sean tratados convenientemente y
reciclados. Por otro lado, todos los componentes eléctricos van a ser donados para
posterior utilización de los mismos.
Pàg. 74 Memòria
11. Temporización
Se ha elaborado un Diagrama de Gantt en el que se ha desglosado cada mes en cuartiles.
El tiempo de realización del proyecto comprende los meses de marzo a junio. Se ha
determinado el tiempo de dedicación previsto para las diferentes tareas descritas en la
siguiente figura.
Figura 38. Diagrama de Gantt del proyecto.
Aquí pot anar el títol del vostre TFG/TFM Pàg. 75
12. Presupuesto
En el presente proyecto se ha querido hacer una estimación de los costes asociados y el
coste total que ha supuesto el trabajo. El presupuesto del proyecto se ha dividido en dos
partes principalmente: Coste del prototipo y Coste de personal.
En cuanto a los costes del prototipo, se ha calculado de la forma más exacta con el precio
que tiene cada componente que ha sido necesario incorporar al prototipo. A continuación, se
muestra la tabla con los costes por componentes y el total que es de 95,12 €. Es importante
mencionar que los costes son sin IVA.
TOTAL sin (IVA) 95,12 €
2,50 €
6,00 €
9,39 €
Costes del prototipo
Buzzer
3,90 €
5,50 €
23,50 €
5,13 €
8,00 €
24,20 €
7,00 €
Arduino UNO
Cables conexiones
Botones
OLED
Relé
Olla Arrocera
Reloj Tiempo Real
Sensor DS18B20
Protoboards
Componentes
Tabla 2. Costes del prototipo.
Por otro lado, se ha calculado el coste asociado al personal trabajador, este coste hace
referencia a la persona encargada de realizar el proyecto, teniendo en cuenta que se
trata de un Ingeniero Industrial, se ha asignado un coste/hora de 40 euros. El total
correspondiente es de 4320 €. Las horas totales se han desglosado según las horas
dedicadas a cada tarea. A continuación, se muestra en la siguiente tabla este importe,
también sin IVA.
Pàg. 76 Memòria
Horas
8
6
14
6
10
11
14
12
7
10
10
108 horas
40 €/hora
4.320,00 €
Posicionamiento
Estado del Arte
Introducción
Recogida de información
Programación
Pruebas del prototipo
Tareas Realizadas
Total (sin IVA)
Coste/hora
Horas Totales
Montaje del esquema eléctrico
Alternativas de Diseño
Funcionalidades del prototipo
Estudio del Usuario
Coste personal
Esquema eléctrico
Tabla 3. Coste de personal.
Aquí pot anar el títol del vostre TFG/TFM Pág. 77
13. Conclusiones
En el presente proyecto se cumple con el objetivo principal de la creación de un prototipo
funcional que comprenda la técnica de cocina al vacío. Para ello, ha sido necesario hacer
una gran investigación en los ámbitos técnicos y teóricos para poder lograr el desarrollo de
esta máquina. El prototipo creado funciona mediante la placa de control Arduino, una de las
principales características del proyecto.
El sous vide es una cocción que no todo el mundo conoce, ya que se basa en la cocina de
Vanguardia, un tema que cada vez está más presente en los cocineros. Por este motivo,
antes de adentrarse en el proyecto, ha sido necesario entender el funcionamiento completo
para así comprender como encarar el proyecto. Uno de los objetivos específicos era el de
definir el método de cocción y su funcionamiento. Ha sido muy gratificante encontrar en
internet tanta información acerca de esta técnica, lo que la ha permitido entender desde
muchos puntos de vista diferentes. Se ha analizado mucha información, tratando que esta
sea la más fiable posible. Para ello, se ha considerado la información que era objetiva,
actualizada y con cierta confiabilidad.
Prosiguiendo en el proyecto, el otro aspecto que ha generado mucha incertidumbre era el
uso del Arduino y la variedad de proyectos que se pueden llegar a crear con esta placa de
control. Sabía de la existencia de este tipo de placa porque he tenido la suerte de poder
utilizarla en una optativa realizada en la escuela. Lo que desconocía es el gran potencial que
tiene y la alta flexibilidad de esta plataforma. Después de entender el modelo de uso de
varios proyectos con Arduino, dio paso a entender el funcionamiento y las características que
iba a necesitar el prototipo a crear.
Uno de los puntos fuertes del proyecto y como tal, uno de los objetivos específicos a cumplir
ha sido el estudio del usuario. El prototipo como se ha comentado en la memoria, no se ha
creado con la misión de comercializarse, aun así, se ha enfocado como si lo quisiera llegar a
ser, de esta forma le da un punto más de realismo en las tomas de decisión. Todos los
productos lanzados al mercado que van destinados a los consumidores previamente
necesitan de un estudio íntegro del usuario. Conocer el nicho al que te estás dirigiendo y
entender sus preferencias permite conseguir un producto (en nuestro caso un prototipo)
mucho más cercano y acertado para el usuario. Con este estudio se ha diferenciado
claramente el tipo de usuario potencial consumidor, los cocineros aficionados y los cocineros
profesionales. Visto desde este punto de vista queda claro que cada uno necesita de unas
funcionalidades diferentes. Para entenderlo de manera más cercana, se han realizado dos
entrevistas a dos personas que definen de manera perfecta a los dos tipos de usuarios.
Pàg. 78 Memòria
Una vez se ha decidido el usuario al que nos estamos refiriendo, gracias al estudio del
usuario realizado, se ha procedido a caracterizar el prototipo según las funciones que pueda
llegar a hacer. Para ello, se ha hecho un Brainstorming con todas las funciones a realizar
para cada componente en forma de árbol de funciones. De la misma manera se han definido
los árboles de errores con la finalidad de analizar los fallos que pueden traer las funciones
mencionadas anteriormente y adelantarse a estos problemas.
Finalmente, se ha procedido con la parte práctica del proyecto. La realización del esquema
eléctrico y la programación se planteaba como uno de los objetivos más importantes y con
especial motivación de querer que todo funcione como lo esperado. Tras obtener todos los
componentes necesarios previamente analizados que formaran parte de la máquina, se ha
estudiado cada uno de ellos por separado entendiendo las características técnicas y sus
principales funciones. Para la realización del esquema eléctrico, se han ido implementando
los componentes uno a uno. Para ello, con la ayuda de algunas páginas web especializadas
en la creación de esquemas eléctricos, se han ido siguiendo los pasos y comprobando que
realmente funcionan haciendo pruebasde montaje.
En paralelo se ha realizado la programación básica que le corresponde a cada componente.
Después de tener todos los componentes eléctricamente conectados y con las ideas claras
de las funciones que debe realizar cada uno de ellos, era el momento de montar el
programa. En cuanto a las características de un programa Arduino cabe comentar que es
muy parecido a cualquier otro lenguaje informático y ha sido fácil su adaptación, aun que se
han tenido ciertas complicaciones con el programa. Por un lado, se le quería dar
protagonismo a los botones de manera que clicando cada botón se estableciera un
programa u otro. El componente que más complicaciones ha dado es el reloj de tiempo real.
Ha sido complicado encontrar las funciones necesarias con tal de poder optimizar el
prototipo, lo esperado hubiese sido que el tiempo de cocinado empezara a contar en el
momento que la temperatura del agua sea la deseada, no se ha podido programar así y el
tiempo empieza desde el momento en el que clicamos el botón número 4, siendo imprecisos
uno o dos minutos de cocinado. Pero, al tratarse de cocciones tan largas de varias horas,
esos minutos que se han contado desde el inicio hasta que el agua llega a la temperatura
deseada no acaban de ser del todo relevantes.
En cuanto al otro gran dispositivo, el sensor de temperatura, que tiene como principal función
calcular la temperatura del agua, el seleccionado para formar parte del prototipo tiene una
precisión de 0,5 °C, mayor que la requerida para estos tipos de máquinas que necesitan
operar en torno al 0,1 °C de precisión. Al tratarse de un prototipo, se decidió seleccionar el
sensor DS18B20 por su adaptabilidad, el hecho de ser impermeable, su bajo coste y su fácil
Aquí pot anar el títol del vostre TFG/TFM Pág. 79
programación.
En cuanto al cálculo de la temperatura, tres hacer varias pruebas de funcionamiento,
cumpliendo el último de los objetivos específicos, el sensor funcionaba a la perfección,
mostrando el valor de la temperatura del agua en la pantalla OLED. Las complicaciones
vendrían en el cálculo de la temperatura deseada. Tal y como se ha comentado en la
memoria, el sous vide parte de la relación temperatura-tiempo. Se ha buscado la manera de
encontrar que la temperatura deseada se mantuviera en un rango lo más pequeño posible.
Se han definido un límite superior y un límite inferior por el cual el relé se debe de encender o
por el contrario apagar dependiendo de si la temperatura real del agua supera o esta por
debajo de los límites establecidos. El principal problema era que al apagar el relé cuando la
temperatura había superado el límite superior la inercia térmica hacía que el agua aumentara
unos 5ºC su temperatura, estando lejos de la deseada. Del mismo modo se pretendía que el
relé se encendiera cuando la temperatura real estuviera por debajo del límite inferior,
creando así un intervalo de temperaturas que fuera lo más cercana a la deseada posible.
En cuanto al coste total del proyecto se han considerado: costes en materia prima y
dedicación de horas. Todos estos conceptos suman un importe de 4.415,12 €. Gran parte de
este coste es el asociado a las horas de dedicación del autor, cosa que deja entrever una de
las ventajas de realizar prototipos bajo las órdenes de Arduino: tanto el coste en materiales
como en equipos de esta tecnología es poco restrictivo a nivel económico.
Pàg. 80 Memòria
14. Trabajos futuros
Los trabajos futuros a los que aspira llegar el presente proyecto, son aquellos que por ciertos
motivos no han sido posible su realización o no ha quedado del todo optimizada. Todos ellos
van asociados a presentar mejoras en el prototipo, que aunque funcione y cumpla con los
objetivos marcados del proyecto, aún tiene ciertos aspectos en los que se puede
perfeccionar.
Por un lado, como comentado anteriormente en el capítulo de conclusiones, el cálculo del
tiempo de cocción debe empezar a contar en el momento el cual la temperatura del agua es
la deseada. De esta manera, se está siendo más estricto en uno de los principales factores
que definen a la técnica de cocción sous vide, el tiempo.
Además de realizar mejoras en el programa del reloj de tiempo real, también se debe de
poder mejorar el programa del sensor de temperatura. El otro factor determinante de esta
técnica es la temperatura, por eso es importante que el prototipo sea capaz de mantener la
temperatura deseada constante con la máxima precisión posible. El hecho de cambiar el
sensor de temperatura por otro con más precisión se aproximaría a las máquinas que
venden en el mercado.
El prototipo también se puede mejorar aplicando cambios en el programa que permitieran
más formatos de temperatura, un mayor uso de los botones, indicaciones en forma de
gráfico indicando el estado del alimento que se está cocinando o muchas más mejoras que
si se aplicaran sería una máquina de gran utilidad a nivel usuario.
Aquí pot anar el títol del vostre TFG/TFM Pág. 81
Agradecimientos
Agradezco a José Luís Eguía su siempre plena disposición a conceder todas las ayudas que
estuvieran al alcance de su mano para la realización de este proyecto. Han sido muchas las
horas de correos, supervisión y reuniones, pero siempre he encontrado en ti colaboración y
dirección.
También agradezco profundamente a mi familia y amigos por todos los momentos que han
tenido que aguantarme hablando del proyecto y les agradezco la necesaria evasión que han
concedido durante todo este proyecto.
Pàg. 82 Memòria
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Pàg. 84 Memòria
Aquí pot anar el títol del vostre TFG/TFM Pág. 85
Anexo
Programa Arduino
Pàg. 86 Memòria
Aquí pot anar el títol del vostre TFG/TFM Pág. 87
Pàg. 88 Memòria
Aquí pot anar el títol del vostre TFG/TFM Pág. 89
Fotos Esquema y montaje
Figura 39. Esquema eléctrico montado al completo.
Pàg. 90 Memòria
Figura 40. Prototipo en funcionamiento.