Implementación de un prototipo de máquina automática tostadora de café que permita el monitoreo y control a distancia utilizando IoT y una aplicación móvil

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Título : Implementación de un prototipo de máquina automática tostadora de café que permita el monitoreo y control a distancia utilizando IoT y una aplicación móvil
Autor : Santana Cedeño, Adrián Joel; Veintimilla Castillo, Alfredo José
Director de Tesis: Gabriel García, Tomás Gavilanes
Resumen traducido: The present graduation project aims at the design, construction, and implementation of a prototype automated drum-type coffee roasting machine, specifically developed to meet the needs of small and medium-sized producers. This proposal arises as a response to the recurring issue of lack of uniformity in artisanal roasting, where manual methods often generate inconsistencies that degrade critical parameters such as aroma, flavor, and the final quality of the bean. To address these deficiencies, automation and remote monitoring tools have been integrated, enabling more precise control over the system’s physical variables, transforming an imprecise process into a controlled operation that enhances the final product quality. The core of the developed system consists of a rotating drum with a heating element regulated through programming and the use of the hysteresis method to control the switching on and off of the resistance. This is complemented by a high-precision temperature sensor using a type K thermocouple. The rotational movement is provided by a coupled DC motor, whose speed is adjusted according to the load of beans introduced to ensure homogeneous heat transfer. The ESP32 acts as the central processing unit, managing the control logic and serving as a communication bridge under an IoT architecture. Through the implemented control logic, the system responds immediately to temperature variations within the drum, maintaining the setpoint configured by the operator. This automatic regulation eliminates human error and the uncertainty associated with traditional methods. Regarding the software infrastructure, a monitoring ecosystem based on time-series data was implemented. The system captures variables in real time and stores them in an InfluxDB database, while Grafana is used as the visualization engine with enhanced features for analytical supervision of controlled parameters. The project also includes a custom web interface that functions as a control center for the operator; from this platform, it is possible to select standard roasting profiles such as light, medium, and dark, adapted to the specific characteristics of the beans being processed. This helps even inexperienced operators achieve a high-quality finish with minimal intervention. The prototype stands out for its ability to record and store historical data, facilitating the traceability of each roasting session and enabling continuous optimization of operational parameters based on real data. System validation was carried out through experimental tests compared against roasting levels on the Agtron scale. The results obtained demonstrate that the prototype maintains the assigned setpoint temperature and achieves an objective level of quality that meets the standards required by the modern coffee industry.
Resumen : El presente proyecto de titulación tiene como objetivo el diseño, construcción e implementación de un prototipo de máquina tostadora de café automatizada de tipo tambor, diseñada específicamente para satisfacer las necesidades de pequeños y medianos productores. La propuesta surge como respuesta a la problemática recurrente de la falta de uniformidad en el tostado artesanal, donde los métodos manuales suelen generar inconsistencias que degradan parámetros críticos como el aroma, el sabor y la calidad final del grano. Para solucionar estas deficiencias, se han integrado herramientas de automatización y monitoreo remoto que permiten un control más preciso sobre las variables físicas del sistema, transformando un proceso inexacto en una línea controlada que mejora la calidad final del producto. El núcleo del sistema desarrollado consiste en un tambor giratorio con una resistencia calefactora regulada mediante la programación y uso del método histerismos para el control del encendido y apagado de la resistencia, esto se complementa con un sensor de temperatura de alta precisión mediante una termocupla tipo K. El movimiento rotacional es proporcionado por un motor DC acoplado, cuya velocidad se ajusta según la carga de grano introducida para garantizar una transferencia de calor homogénea. El ESP32 actúa como la unidad central de procesamiento que gestiona la lógica de control y actúa como puente de comunicación bajo arquitectura IoT. A través de la lógica de control implementada, el sistema responde de manera inmediata a las variaciones de temperatura dentro del tambor, manteniendo el setpoint configurado por el operario. Esta regulación automática elimina el error humano y la incertidumbre de los métodos tradicionales. En cuanto a la infraestructura de software, se implementó un ecosistema de monitoreo basado en datos de series temporales, el sistema captura las variables en tiempo real y las guarda en una base de datos en InfluxDB, se utiliza Grafana como motor de visualización con características ampliadas para la supervisión analítica de los parámetros controlados. El proyecto cuenta además con una interfaz web personalizada que funciona como centro de mando para el operario; desde esta plataforma es posible seleccionar perfiles de tostado estándar como: claro, medio y oscuro, adaptados a las características específicas del grano a procesar, ayudando a que un operario no experimentado pueda hacer un buen acabado del producto con la mínima intervención posible. El prototipo destaca por su capacidad de registro y almacenamiento de históricos, lo que facilita la trazabilidad de cada sesión de tostado y permite una optimización continua de los parámetros operativos basándose en datos reales. La validación del sistema se realizó mediante pruebas experimentales que se compararon con los niveles de tueste de la escala Agtron. Los resultados obtenidos en los ensayos muestran que el prototipo mantiene la temperatura del setpoint asignado y ofrece un cumplimiento objetivo de calidad que cumple con los estándares exigidos por la industria cafetalera actual.
Palabras clave : TOSTADO DE CAFÉ
AUTOMATIZACIÓN
IOT
CONTROL TÉRMICO
ESP32
INFUXDB
Fecha de publicación : 2026
URI : http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/32979
Idioma: spa
Pertenece a las colecciones: Grado

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