1. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA
DE MÉXICO
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES
ARAGÓN
„
“HIDROINVERNADERO FAC”
SEMINARIO DE INGENIERÍA
MECÁNICA ELÉCTRICA
A L U M N O S :
A M A D O R F L O R E S A R T U R O
A R E L L A N O B U E N D Í A N A N C Y
P A L O M A R E S S O T E L O A N G E L
J E S Ú S
P É R E Z N I E T O M A R I B E L
PROFESOR:
VILLEGAS GRIFALDO JOSE LUIS
24/MAYO/2012
1
2. ÍNDICE
ÍNDICE
PRESENTACIÓN 3
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 4
JUSTIFICACIÓN 5
OBJETIVOS 6
CAPÍTULO 1
SISTEMA DE CONTROL DE TEMPERATURA Y HUMEDAD EN UN
INVERNADERO HIDROPONICO
1.1 ¿Qué es un invernadero a base de hidroponía? 7
1.1.1 ¿Qué es hidroponía?
1.2 Origen de la hidroponía 8
1.3 Antecedentes de control de temperatura y humedad 10
1.4 Importancia del control de temperatura y humedad 11
1.5 Tipos de control de temperatura y humedad 13
1.6 Sistemas de alimentación de energía solares 18
CAPÍTULO 2
CUIDADO Y MANUTENCIÓN DEL CULTIVO EN UN INVERNADERO POR
HIDROPONIA
2.1 Ventajas y desventajas 20
2.2 Materiales usados como sustratos 22
2.3 Ventilación 26
2.4 Concentración de CO 26
2.5 Riego 26
CAPÍTULO 3
PROPUESTA TECNOLÓGICA DEL INVERNADERO FAC
3.1 Control de temperatura 29
3.1.1 Componentes requeridos 29
3.1.2 Diagrama de conexión 30
3.1.3 Control de iluminación 32
3.2 Control de humedad 34
3.2.1 Componentes requeridos 34
3.2.2 Diagrama de conexión 35
3.3 Control de riego 36
3.4 Aplicación en el cultivo 38
3.5 Tipo de invernadero 38
3.5.1 Partes y diseño 39
2
3. BIBLIOGRAFÍA 42
ANEXOS 43
A) Cuadro de símbolos eléctricos español/ingles
B) Tabla de referencia para el sistema
de riego (listado de direcciones)
C) Instructivo de mantenimiento y operación
3
4. PRESENTACIÓN
El prototipo consiste en un sistema de control para invernadero hidropónico, en el cual se
busca una buena producción de un cultivo de acuerdo a tres factores que son:
temperatura, iluminación y humedad/riego.
La estructura física del invernadero hidropónico consta de un rectángulo que termina en
un triángulo en la parte superior, y que es mejor conocido como tipo capilla, la cual sirve
para aislar factores climáticos no deseados como lluvia excesiva, granizo, la luz solar en
exceso, las heladas y vientos fuertes, entre otros.
Para la experimentación de los nuevos sistemas de control adaptados al invernadero
hidropónico es necesario determinar el tipo de cultivo que se emplea en el invernadero, en
este caso son las hortalizas, tomando en cuenta dos opciones disponibles: la primera
sería sembrar la semilla, la segunda sería sembrar los tallos desarrollados, variando en el
tiempo de cultivo, se busca lograr una producción de mejor calidad y económica.
El sistema de iluminación está constituido por un fototransistor que enciende una lámpara
a la llegada de la noche, el de temperatura es un sensor que activa un ventilador, y el de
humedad está constituido por un circuito de dos electrodos que van conectados al suelo
los cuales envían la señal que activa la bomba.
Para tener un mayor control del riego en el interior del invernadero se usan sensores, los
cuales envían señales a un PLC (Controlador Lógico Programable), en donde indica la
cantidad de humedad en la tierra y por lo tanto determina si es que al terreno le hace falta
agua o se encuentra bien.
El prototipo se ha diseñado con el propósito de construir un invernadero hidropónico en el
cual la intervención de la mano de obra del ser humano sea mínima, ya que será
controlado por sistemas automatizados, su costo será bajo, puesto que todos los sistemas
son económicos pero útiles para el propósito que se está requiriendo en esta aplicación.
4
5. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.
Las personas que se dedican al cultivo en los invernaderos hidropónicos, tienen un gran
desgasto físico a la hora de realizar su mantenimiento y cuidado, sin mencionar que en
ocasiones tienen una gran pérdida de ganancias, debido a que tienen que pagar la mano
de obra para el cuidado del invernadero hidropónico.
Implementar un control de temperatura permite que todos los factores climáticos internos
del invernadero puedan ser regulables, se logra un mayor beneficio que convendrá tanto a
los productores como a los cultivos del invernadero. Permitiendo un mayor control del
interior del invernadero que constará de la forma comúnmente llamada de capilla, la cual
será adaptada para los propósitos del invernadero tecnológico.
5
6. JUSTIFICACIÓN.
Este prototipo puede ser fabricado por aquellas personas que estén interesadas en tener
una fuente de alimentos con una inversión relativamente baja y que les de buenos
resultados, y que no cuenten con el tiempo necesario para atenderlo.
En la actualidad el proceso o modo de siembra a través de los invernaderos se ha vuelto
muy popular, pero requiere que se le dedique una gran cantidad de tiempo en el cuidado
tanto de la estructura propia del invernadero, como del cultivo mismo. Por todo lo anterior
es que se recomienda usar sistemas automatizados para invernadero.
Estos sistemas están diseñados para usarse dentro de un invernadero, con los cuales
se tiene un control adecuado del clima en el interior, que propicia un desarrollo óptimo del
producto, y por ende mejor calidad.
Cabe mencionar que si se consideran las ganancias que se obtiene a mediano plazo con
este tipo de invernadero, se ve en realidad una ganancia mayor a la de los otros
invernaderos; además puede contar con una fuente de ingresos que esté constantemente
dando fruto a quienes lo utilicen, ya que se puede obtener un producto que en ciertas
épocas del año no se da, lo cual representa una ventaja para los productores.
6
7. OBJETIVOS
Diseñar un invernadero hidropónico de bajo costo para el proyecto de azoteas verdes,
que será controlado en su interior por medio de sistemas automatizados, que se
encargaran de regular las condiciones climáticas, y el control de riego en el interior del
mismo para obtener una mejor producción y calidad del producto y tener producción en
cantidad sin que el ser humano intervenga y además poder mantener las condiciones del
fruto para lograr optimizarla.
7
8. CAPÍTULO 1
SISTEMA DE CONTROL DE TEMPERATURA Y HUMEDAD EN UN
INVERNADERO HIDROPONICO
1.1 .- ¿QUÉ ES UN INVERNADERO A BASE DE HIDROPONÍA?
1.1.1.- ¿QUÉ ES HIDROPONÍA?
La hidroponía o agricultura hidropónica es un método utilizado para cultivar
plantas usando soluciones minerales en vez de suelo agrícola. En condiciones
naturales, el suelo actúa como reserva de nutrientes minerales, pero el suelo en sí
no es esencial para que la planta crezca. Las raíces reciben una solución nutritiva
equilibrada disuelta en agua con todos los elementos químicos esenciales para el
desarrollo de las plantas, que pueden crecer en una solución mineral únicamente,
o bien en un medio inerte, como arena lavada, grava o perlita, entre muchas otras.
Cuando los nutrientes minerales son introducidos dentro del suministro de agua de
la planta, ya no se requiere el suelo para que la planta prospere. Casi cualquier
planta terrestre puede crecer con hidroponía, pero algunas pueden hacerlo mejor
que otras. La hidroponía es también una técnica estándar en la investigación
biológica, en la educación y un popular pasatiempo.
Hoy en día esta actividad está alcanzando un gran auge en los países donde las
condiciones para la agricultura resultan adversas, combinando la hidroponía con
un buen manejo del invernadero se llegan a obtener rendimientos muy superiores
a los que se obtienen en cultivos a cielo abierto. Es una forma sencilla, limpia y de
bajo costo, para producir vegetales de rápido crecimiento y generalmente ricos en
elementos nutritivos. Con esta técnica de agricultura a pequeña escala se utilizan
los recursos que las personas tienen a mano, como materiales de desecho,
espacios sin utilizar, tiempo libre.
El cultivo sin suelo es justamente un conjunto de técnicas recomendables cuando
no hay suelos con aptitudes agrícolas disponibles. El esquema consiste en: una
fuente de agua que impulsa por bombeo agua a través del sistema, recipientes
con soluciones madre -nutrientes concentrados-, cabezales de riego y canales
construidos donde están los sustratos, las plantas, los conductos para aplicación
del fertiriego y el recibidor del efluente.
8
9. Figura 1. Muestra de tipos de invernaderos hidropónicos
1.2 .-ORIGEN DE LA HIDROPONÍA
Las soluciones minerales para el aporte de nutrientes requeridas para cultivos
hidropónicos no fueron desarrolladas hasta el siglo XIX, cuando los investigadores
en fisiología vegetal descubrieron en que las plantas absorben los minerales
esenciales por medio de iones inorgánicos disueltos en el agua.
El primer trabajo publicado sobre crecimiento de plantas terrestres sin suelo fue,
Sylva Sylvarum (1627) de sir Francis Bacon. Después de eso, la técnica del agua
se popularizó en la investigación. En 1699, John Woodward publicó sus
experimentos de esta técnica con la menta verde. Woodward observó que las
plantas crecían peor en agua destilada que en fuentes de agua no tan purificadas.
Los primeros en perfeccionar las soluciones nutrientes minerales para el cultivo sin
suelo fueron los botánicos alemanes Julius von Sachs y Wilhelm Knop en la
década de 1860. El crecimiento de plantas terrestres sin suelo en soluciones
minerales (solution culture) se convirtió rápidamente en una técnica estándar de la
investigación y de la enseñanza y sigue siendo ampliamente utilizada. Esta técnica
ahora se considera un tipo de hidroponía donde no hay medio inerte.
En 1928, el profesor William Frederick Gericke de la Universidad de Berkeley, en
California fue el primero en sugerir que los cultivos en solución se utilizasen para
la producción vegetal agrícola. Gericke causó sensación al hacer crecer tomates y
9
10. otras plantas que alcanzaron tamaños notables (mayores que las cultivadas en
tierra) en soluciones minerales. Por analogía con el término geopónica (que
significa agricultura en griego antiguo) llamó a esta nueva ciencia hidroponía en
1937, aunque él afirma que el término fue sugerido por el Dr. W.A. Setchell, de la
Universidad de California de hydros (regar) y ponos (trabajo).
Los informes sobre este trabajo y las fervientes afirmaciones de Gericke de que la
hidroponía revolucionaría la agricultura provocaron una gran cantidad de
peticiones de información adicional. Gericke rehusó desvelar sus secretos, ya que
había realizado los estudios en su casa y en su tiempo libre. Este hecho provocó
su abandono de la universidad de California. En 1940, escribió el libro, Complete
Guide to Soilless Gardening (Guía Completa del Cultivo sin Suelo).
Uno de los primeros éxitos de la hidroponía ocurrió durante la segunda guerra
mundial cuando las tropas estadounidenses que estaban en el Pacífico, pusieron
en práctica métodos hidropónicos a gran escala para proveer de verduras frescas
a las tropas en guerra con Japón en islas donde no había suelo disponible y era
extremadamente caro transportarlas.
En la actualidad (2010) es posible adquirir un kit para montar un pequeño sistema
de cultivos hidropónicos hogareños por menos de 200 €. Las técnicas de cultivo
sin suelo (CSS) son utilizadas a gran escala en los circuitos comerciales de
producción de plantas de tabaco, (floating) eliminando así las almácigas en suelo
que precisan bromuro de metilo para desinfectar el suelo de malezas, patógenos e
insectos. También en Holanda y otros países con alto grado de desarrollo en
cultivos intensivos las técnicas de CSS han avanzado, desarrollando industrias
conexas y numerosas tecnologías que tienen que ver con el desarrollo de nuevos
medios de cultivo como la perlita, la lana de roca, la fibra de coco o cocopeat, la
cascarilla de arroz tostada y otros medios apropiados para sostener las plantas en
casa
Al tener en cuenta la economía y el posible impacto ambiental se desarrollaron los
sistemas cerrados o recirculantes. El manejo de estos nuevos sistemas requiere
una tecnología más compleja. Como se menciona más arriba, existe una serie de
desarrollos en el ámbito de los sustratos, además de ciertos automatismos
desarrollados para facilitar el control de las soluciones y que éstas no varíen sus
parámetros químicos. Tanto la hidroponia y la fertirrigación han dado pie al
desarrollo de instrumental de control como PH-metros y conductímetros en línea,
así como a procesadores que mantienen el control mediante válvulas solenoides o
hidraúlicas, para que la solución pueda ser equilibrada mediante programas de
computadoras que determinan el agregado de ácidos cuando sube el pH, la
dilución cuando se eleva la conductividad eléctrica y otros procesos de control que
llegan a interactuar con el ambiente en que las plantas están evolucionando en
tamaño y en su desarrollo.
10
11. Figura 2. Forma de cultivo en un invernadero hidropónico
1.3.- ANTECEDENTES DE CONTROL DE TEMPERATURA Y HUMEDAD
El clima es el resultado de numerosos factores que actúan conjuntamente. Los
accidentes geográficos, como montañas y mares, influyen decisivamente en sus
características.
Para determinar estas características podemos considerar como esenciales un
reducido grupo de elementos: la temperatura, la humedad y la presión del aire.
Sus combinaciones definen tanto el tiempo meteorológico de un momento
concreto como el clima de una zona de la Tierra.
La temperatura depende de diversos factores, por ejemplo, la inclinación de los
rayos solares. También depende del tipo de sustratos (la roca absorbe energía, el
hielo la refleja), la dirección y fuerza del viento, la latitud, la altura sobre el nivel del
mar, la proximidad de masas de agua.
La humedad indica la cantidad de vapor de agua presente en el aire. Depende, en
parte, de la temperatura, ya que el aire caliente contiene más humedad que el
frio.. Para medir la humedad se utiliza un instrumento llamado "hidrómetro".
Durante el periodo entre la cosecha y el consumo, el control de temperatura es el
factor más importante para mantener la calidad de los productos. Cuando se
separan de la planta madre, las frutas, hortalizas y flores son aún tejidos vivos que
respiran. La conservación del producto a la temperatura más baja posible (0 C
para cultivos templados ó 10-12 C para los tropicales o subtropicales sensibles a
daño por frío) aumentará la vida útil del mismo, ya que las temperaturas bajas
disminuyen la tasa de respiración y la sensibilidad al etileno, reduciendo además
la pérdida de agua. Es importante evitar el daño por frío, dado que los síntomas
incluyen: incapacidad para madurar (bananas y tomates), desarrollo de "picado" o
áreas deprimidas (naranjas, melones y pepinos), pardeamiento (aguacates,
11
12. chirimoyas), aumento de la susceptibilidad a la pudrición (pepinos y judías) y
desarrollo de sabores desagradables (tomate) (Shewfelt, 1990).
Si se dispone de energía eléctrica, los sistemas de refrigeración proveen la fuente
de frío más segura. Sin embargo, existen métodos sencillos para enfriar producto
en lugares donde no se dispone de electricidad o ésta es demasiado cara.
Algunos ejemplos de sistemas alternativos (tomado de Kader et al, 1985) incluyen
la ventilación con aire nocturno, el enfriamiento radiante, el enfriamiento
evaporativo, el uso de hielo y zonas subterráneas (sótanos para raíces en el
campo, cuevas), o el almacenamiento a grandes altitudes.
1.4.-IMPORTANCIA DEL CONTROL DE TEMPERATURA Y HUMEDAD
Además de la luz y el dióxido de carbono, las plantas, ya estén cultivadas en
exterior o en invernaderos, necesitan un suplemento de aire fresco. El movimiento
de aire ayuda a mantener los niveles ideales de parámetros como la temperatura,
la humedad o el dióxido de carbono en el invernadero. Estos parámetros deben
controlarse de forma efectiva para evitar un buen número de problemas. La
transpiración es el proceso mediante el cual las plantas devuelven agua a la
atmósfera, y ésta sólo ocurre cuando la temperatura del aire circundante no es ni
muy alta ni muy baja. El movimiento del aire permite la dispersión del calor y el
control de la temperatura para facilitar la transpiración.
Figura 3. Ejemplo de ventilación
1.4.1.-Temperatura.
Este es el parámetro más importante a tener en cuenta en el manejo del ambiente
dentro de un invernadero, ya que afecta directamente las funciones de
fotosíntesis, respiración, permeabilidad de la membrana celular, absorción de
agua y nutrientes, transpiración, actividades enzimáticas,...etc.
12
13. Las reacciones biológicas de importancia no pueden desarrollarse si la
temperatura del invernadero está por debajo de 0ºC, o por encima de 50ºC. El
límite inferior corresponde al punto de congelación del agua y el superior a la
desnaturalización de las proteínas. La temperatura óptima varía según las
especies, pero casi siempre está comprendida entre 10º y 25ºC. Las plantas
pueden tolerar temperaturas más bajas durante períodos cortos de tiempo, pero
debe evitarse el acercarse a este valor letal.
En cuanto a las bajas temperaturas, los cultivos tienen un valor umbral más
elevado que el punto de congelación del agua, umbral que determina para cada
especie la temperatura mínima por debajo de la cual las plantas cesan de crecer
normalmente (ya sea cualitativa o cuantitativamente). No existe un acuerdo común
entre los distintos autores sobre la manera de determinar el valor umbral entre las
distintas plantas cultivadas, pero no es este un tema a tratar aquí. Como mera
indicación las fresas tienen su umbral alrededor de 7°C y los tomates alrededor de
12°C.
Si el cultivo dispone de suficiente luz, (véase el apartado 4.2.) la temperatura es el
factor de mayor influencia en las tasas de crecimiento y desarrollo de las plantas.
Los experimentos muestran que la tasa de crecimiento de la planta aumenta con
la temperatura hasta llegar a un nivel deseado óptimo.
Para el manejo de la temperatura es importante conocer las necesidades y
limitaciones de la especie cultivada. Así mismo se deben aclarar los siguientes
conceptos de temperaturas, que indican los valores objetivos a tener en cuenta
para el buen funcionamiento del cultivo y sus limitaciones:
Temperatura mínima letal. Aquella por debajo de la cual se producen daños
en la planta.
Temperaturas máximas y mínimas biológicas. Indican valores, por encima o
por debajo respectivamente del cual, no es posible que la planta alcance
una determinada fase vegetativa, como floración, fructificación, etc.
Temperaturas nocturnas y diurnas. Indican los valores aconsejados para un
correcto desarrollo de la planta.
La temperatura en el interior del invernadero, va a estar en función de la radiación
solar, comprendida en una banda entre 200 y 4000 mm, la misión principal del
invernadero será la de acumular calor durante las épocas invernales.
1.4.2.-Humedad:
La humedad del invernadero es otro factor cuya importancia determina que deba
ser controlada. El agua es absorbida por las plantas a través de procesos
metabólicos normales y la sobrante es expulsada en forma de vapor de agua
mediante la transpiración. Este proceso se acelera con altas temperaturas ya que
las plantas, para mantenerse frescas, expulsan más vapor de agua. Los niveles
13
14. de humedad ideal oscilan entre el 40-60%. Si ésta es más elevada, puede afectar
a la absorción del dióxido de carbono ya que la capacidad de las estomas se ve
mermada. Una alta humedad puede provocar también, problemas de
condensación, por lo que la oscilación de aire se presenta como algo necesario
Es importante mantener la humedad en torno al 60 % durante las primeras fases
del proceso, ya que los organismos encargados de la descomposición de los
materiales necesitan un cierto contenido en agua para desarrollar su actividad.
1.5.- TIPOS DE CONTROL DE TEMPERATURA Y HUMEDAD
I. Temperatura
Como ya se ah mencionado anteriormente la temperatura es una de los factores
más sobresalientes que un invernadero debe tener para poder llevar a cabo su
operación de forma correcta, y cumplir así con el fin que fueron creados.
Para poder subir o bajar la temperatura se debe contar con un control que permita
el control de la misma, pero de no ser posible esto existen otras formas de realizar
este proceso, algunas son:
1. Cómo subir la temperatura
Invernadero bien cerrado, estanco.
Cubierta de plástico térmico.
Empleo de doble techo limita el enfriamiento nocturno. Forma una cámara
de aire que amortigua el enfriamiento durante la noche; durante el día no
hay diferencia en temperatura teniendo o no el doble techo, pero sí
disminuye la cantidad de luz.
Calefacción por aire caliente o agua caliente.
2. Cómo bajar la temperatura
Ventilación lateral.
Encalado (cal o blanco España), 10 kilos en 100 litros de agua a la cubierta.
Para evitar un aumento de la temperatura, puedes encalar los cristales
entre primavera y otoño y aumentar el nivel de humedad regando o
mojando el suelo.
Mallas blancas o negras. No se colocan dentro del invernadero porque se
calienta mucho, sino fuera.
Pantallas térmicas con aluminio que reflejan la radiación (ver figura 3).
14
15. Figura 4. Muestra de pantalla térmica con aluminio
Existen diferentes tipos de controles de temperatura algunos de los más
importantes son:
A) La temperatura del suelo
La temperatura del suelo es incluso más importante que la temperatura del aire en
un invernadero. Cuando la temperatura del suelo está por debajo de 7ºC, las
raíces crecen más despacio y no absorben fácilmente el agua ni los nutrientes. Un
suelo templado es muy importante para que las semillas germinen y para se
desarrollen las raíces.
La temperatura ideal para la germinación de la mayoría de las semillas es 18-
25ºC. Para mantener una temperatura agradable dentro del invernadero puede
que tengamos que bajar la intensidad de la iluminación. De hecho, los problemas
de sobrecalentamiento son más comunes que los de un calentamiento deficiente.
Para impedir la entrada de los rayos de sol podemos colgar mallas de sombreo.
En el cultivo en invernadero es difícil regular las altas temperaturas, especialmente
en verano. Por tanto, es conveniente disponer de un sistema de ventilación en la
cubierta o contar con una malla de sombreo (hay mallas pero puede servir el brezo
o un cañizo) por fuera. También es aconsejable mojar frecuentemente el suelo del
invernadero o disponer un cubo o barreño con agua para mantener la humedad
alta.
B) Por calefacción
Dependiendo del emplazamiento y de las plantas que vayamos a cultivar,
necesitaremos una fuente de calor adicional para complementar el que genera la
radiación solar. Algunas sugerencias muy recomendables son: instalación de
tuberías de agua caliente. En el perímetro interno del invernadero es un método
muy empleado. Otra forma de hacer circular aire caliente dentro del invernadero
15
16. consiste en instalar un ventilador cerca de una estufa de gas o aceite. Sea cual
sea el sistema de calefacción que empleemos debemos asegurarnos de que tiene
una buena ventilación y una entrada de aire fresco.
C) Por ventilación
La ventilación es un aspecto fundamental sea cual sea el tiempo que haga. La
ventilación puede ser manual o eléctrica. Los respiraderos deben estar situados en
posiciones bajas y elevadas para establecer un flujo de aire adecuado. Unos
extractores colocados en la parte alta del invernadero ayudan a expulsar el aire
más caliente (más elevado), mientras que permiten entrar aire fresco (más bajo).
Ventila los días de buen tiempo pero cuidado con el frío nocturno (ver figuras 5 y
6).
Figura 5. Ventilación por apertura
Figura 6. Ventilación por ventiladores
16
17. D) Por iluminación
A mayor luminosidad en el interior del invernadero se debe aumentar la
temperatura, la HR y el CO2, para que la fotosíntesis sea máxima; por el contrario,
si hay poca luz pueden descender las necesidades de otros factores. Para mejorar
la luminosidad natural se usan los siguientes medios:
Materiales de cubierta con buena transparencia.
Orientación adecuada del invernadero.
Materiales que reduzcan el mínimo las sombras interiores.
Aumento del ángulo de incidencia de las radiaciones sobre las cubiertas.
Acolchados del suelo con plástico blanco.
En verano para reducir la luminosidad se emplean:
Blanqueo de cubiertas.
Mallas de sombreo.
Acolchados de plástico negro.
Es interesante destacar el uso del blanqueo ya que esta labor está en función del
desarrollo del cultivo y de las temperaturas, y tiene efectos contradictorios que hay
que conocer para hacer un correcto uso. Hay que saber que la planta sombreada
se ahila y se producen abortos de flores en determinadas especies sensibles a la
luz (especialmente tomate, pimiento y berenjena), por lo que el manejo del riego y
de la solución nutritiva tiene que ir unida al efecto que produce el blanqueo.
1. Cómo aumentar la luz
Orientar el invernadero. Cuando no hay otra limitación, la orientación
recomendable es el eje longitudinal del invernadero de este a oeste
Evitar sombras.
Evitar acumulación de polvo y agua en las cubiertas y paredes.
Usar iluminación artificial con lámparas de sodio de alta presión.
2. Cómo reducir la luz del sol
Por medio de mallas de sombreo (ver figura 7 y 8).
17
18. F
Figura 7. Iluminación artificial
Figura 8. Malla de sombreo
II. Humedad
La humedad se mide con un higrómetro. El índice de temperatura-humedad
(índice T-H, también llamado índice de incomodidad) expresa con un valor
numérico la relación entre la temperatura y la humedad como medida de la
comodidad o de la incomodidad. Se calcula sumando 40 al 72% de la suma de las
temperaturas en un termómetro seco y en otro húmedo.
18
19. La humedad es otro factor que se emplea en un invernadero y por lo tanto es de
importancia para el mismo. El principal tipo de sistema de control de humedad es
el riego en el interior del invernadero.
A) Riego
Las plantas jóvenes y de crecimiento activo necesitan una humedad constante,
mientras que un cactus maduro requiere muy poca cantidad. Las plantas con
exceso de agua se marchitan debido a que sus raíces se ahogan. Si notamos que
la tierra está seca a 3 cm de profundidad, debemos regarla. No debemos convertir
el riego en un hábito o hacerlo según el calendario, sino sólo cuando las plantas lo
necesiten (ver figura 8).
En días fríos y nublados reduce el riego. Emplea preferentemente agua templada
(18-25ºC). Regar por la mañana para minimizar la condensación de la superficie
de las hojas cuando caiga la tarde, ya que esto podría ser una causa de
enfermedades.
Figura 9. Ejemplo de forma de riego
1.6.- SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN DE ENERGÍA SOLARES
La energía solar es la energía obtenida mediante la captación de la luz y el calor
emitidos por el Sol.
Desde que surgió se le catalogó como la solución perfecta para las necesidades
energéticas de todos los países debido a su universalidad y acceso gratuito ya
19
20. que, como se ha mencionado anteriormente, proviene del sol. Para los usuarios el
gasto está en el proceso de instalación del equipo solar (placa, termostato…). Este
gasto, con el paso del tiempo, es cada vez menor por lo que no nos resulta raro
ver en la mayoría de las casas las placas instaladas. Podemos decir que no
contamina y que su captación es directa y de fácil mantenimiento.
La radiación solar que alcanza la Tierra puede aprovecharse por medio del calor
que produce a través de la absorción de la radiación, por ejemplo en dispositivos
ópticos o de otro tipo. Es una de las llamadas energías renovables,
particularmente del grupo no contaminante, conocido como energía limpia o
energía verde, si bien, al final de su vida útil, los paneles fotovoltaicos pueden
suponer un residuo contaminante difícilmente reciclable al día de hoy.
La potencia de la radiación varía según el momento del día; las condiciones
atmosféricas que la amortiguan y la latitud. Se puede asumir que en buenas
condiciones de radiación el valor es de aproximadamente 1000 W/m² en la
superficie terrestre. A esta potencia se la conoce como irradiancia.
La radiación es aprovechable en sus componentes directa y difusa, o en la suma
de ambas. La radiación directa es la que llega directamente del foco solar, sin
reflexiones o refracciones intermedias. La difusa es la emitida por la bóveda
celeste diurna gracias a los múltiples fenómenos de reflexión y refracción solar en
la atmósfera, en las nubes y el resto de elementos atmosféricos y terrestres. La
radiación directa puede reflejarse y concentrarse para su utilización, mientras que
no es posible concentrar la luz difusa que proviene de todas las direcciones.
La irradiancia directa normal (o perpendicular a los rayos solares) fuera de la
atmósfera, recibe el nombre de constante solar y tiene un valor medio de 1354
W/m² (que corresponde a un valor máximo en el perihelio de 1395 W/m² y un valor
mínimo en el afelio de 1308 W/m²).
Según informes de Greenpeace, la energía solar fotovoltaica podría suministrar
electricidad a dos tercios de la población mundial en 2030.
20
21. CAPÍTULO 2
CUIDADO Y MANUTENCIÓN DEL CULTIVO EN UN INVERNADERO
POR HIDROPONIA
2.1.-VENTAJAS Y DESVENTAJAS
La clasificación de los cultivos hidropónicos ha evolucionado más recientemente
hacia formas abiertas o cerradas dependiendo de si vuelcan el efluente o reutilizan
la solución nutritiva como forma de protección ambiental y una mayor economía en
su utilización.
2.2.1.- VENTAJAS:
Una de las ventajas que tiene la hidroponía sobre el cultivo en tierra es que
permite una mayor concentración de plantas por metro cuadrado, ya que
las plantas al encontrar al alcance los nutrientes, no desarrollan raíces
grandes, permitiéndonos colocar las plantas más cerca unas de otras.
Esto es muy notorio cuando cultivamos plantas chaparras como por ejemplo
fresas y lechugas, así como también al cultivar forraje hidropónico, donde
podemos colocar las plantas unas sobre otras; y es verdad que se pueden cultivar
hasta 180 plantas de fresa por metro cuadrado haciendo el cultivo de manera
vertical.
Existe un control sobre la nutrición vegetal gracias al uso de soluciones
nutritivas, a diferencia del cultivo en suelo donde hay dependencia de los
nutrientes de la tierra; facilitando así que se pueda obtener un fruto
estandarizado, de mejor tamaño y calidad.
Debido a que en la hidroponía se tiene un control sobre los nutrientes que
recibe la planta, se puede cultivar exitosamente cualquier variedad vegetal
cuya nutrición sea través de su raíces (una manera larga de decir "plantas
carnívoras no"). A diferencia del cultivo en tierra donde uno, en la mayoría
de los casos, se acopla a las condiciones del suelo.
Obviamente existen otros factores, como son las condiciones climáticas, pero
estas se pueden llegar a controlar en gran medida mediante el uso de un
invernadero.
En algunos casos, mas no en todos, el tiempo de desarrollo de la planta se
acorta, como por ejemplo, en las lechugas, donde en tierra su ciclo antes
del consumo es de aprox. 3.5 meses, cuando en hidroponía, en la técnica
hidropónica de raíz flotante las podemos cultivar en tan solo 1.5 meses a
partir de su germinación. Esto último no aplica para plantas como el
jitomate.
21
22. Un cultivo hidropónico consume una cantidad mucho menor de agua que
un cultivo en tierra, ya que en el cultivo en tierra el 80 % del riego se filtra a
las capas inferiores de la tierra y otro porcentaje del riego, al estar en
contacto directo con el sol, se evapora; mientras que en un cultivo
hidropónico se evita la filtración del agua así como su evaporación, por lo
que el consumo de agua es mucho menor.
Al cultivar por hidroponía, se obtienen cultivos en mejor estado que los
cultivados en tierra, ya que gran parte de los virus, bacterias y plagas
provienen de la tierra. Es por esto último que es tan importante trabajar
sobre un sustrato desinfectado, ya que la hidroponía nos da la oportunidad
de trabajar sobre un medio esterilizado, lo cual es valorado por muchos
consumidores.
El cultivo hidropónico requiere conocimientos avanzados para quien se proponga
realizar un cultivo comercial. Al no usar suelo ya no se cuenta con el efecto
amortiguador o buffer que brinda un suelo agrícola. Tiene también diversos
problemas con la oxigenación de las raíces y no es algo que pueda llamarse limpio
cuando se realiza a escala comercial. Para gente con tiempo libre que quiere
divertirse, para investigación, para demostraciones a alumnos sobre la
esencialidad de ciertos elementos químicos, aún para quien quiera cultivar en un
contenedor, una pequeña tina, para cultivar en naves espaciales o para cultivos en
gran escala, presentará diversos niveles de complejidad, sobre todo si se quiere
que sea una actividad económica y tenga bajo impacto ambiental.
2.1.2.- DESVENTAJAS:
En la hidroponía la planta es dependiente completamente del cuidado del
hidrocultor, a diferencia de la tierra donde la planta se puede desarrollar por
cuenta propia.
La inversión inicial de un cultivo hidropónico es mayor a la inversión de un
cultivo en tierra, ya que se requiere el equipo indispensable para echar a
andar el proyecto.
La desinformación así como un gran surtido de productos costosos,
extravagantes e innecesarios, hacen parecer a la hidroponía como una
técnica de otro mundo e inalcanzable para la mayoría de la gente.
22
23. Figura 10. Muestra de tipos de recipientes para cultivo
2.2.- MATERIALES USADOS COMO SUSTRATOS
El término sustrato, que se aplica en agricultura, se refiere a todo material, natural
o sintético, mineral u orgánico, de forma pura o mezclado, cuya función principal
es servir como medio de crecimiento y desarrollo a las plantas, permitiendo su
anclaje y soporte a través del sistema radical, favoreciendo el suministro de agua,
nutrientes y oxígeno.
El cultivo de plantas en sustrato difiere marcadamente del cultivo de plantas en
suelo. Así, cuando se usan contenedores, el volumen del medio de cultivo, del
cual la planta debe absorber el agua, oxígeno y elementos nutritivos, es limitado y
significativamente menor que el volumen disponible para las plantas que crecen
en campo abierto.
En la actualidad existen una gran cantidad de materiales que pueden ser utilizados
para la elaboración de sustratos, y su elección dependerá de la especie vegetal a
propagar, tipo de propágulo, época, sistema de propagación, precio, disponibilidad
y características propias del sustrato.
Los sustratos deben tener gran resistencia al desgaste o a la meteorización y es
preferible que no tengan sustancias minerales solubles para no alterar el balance
químico de la solución nutritiva que será aplicada (según se explicará más
adelante). El material no debería ser portador de ninguna forma viva de macro o
micro organismo, para disminuir el riesgo de propagar enfermedades o causar
daño a las plantas, a las personas o a los animales que las van a consumir.
23
24. Lo más recomendable para un buen sustrato es que:
Las partículas que lo componen tengan un tamaño no inferior a 0,5 y no
superior a 7 milímetros.
Retengan una buena cantidad de humedad (ver la capacidad de retención
de distintos materiales en el suelo, pero que además faciliten la salida de
los excesos de agua que pudieran caer con el riego o con la lluvia.
No retengan mucha humedad en su superficie.
No se descompongan o se degraden con facilidad.
Tengan preferentemente coloración oscura.
Contengan elementos nutritivos.
No contengan micro organismos perjudiciales a la salud de los seres
humanos o de las plantas.
No contengan residuos industriales o humanos.
Sean abundantes y fáciles de conseguir, transportar y manejar.
Sean de bajo costo.
Sean livianos (ver la densidad de diferentes sustratos.
Figura 11. Preparación de sustratos
Los materiales ya probados en varios países de América Latina y el Caribe y que
cumplen con la mayoría de estos requisitos se clasifican como sigue:
SUSTRATOS DE ORIGEN ORGÁNICO:
Cascarilla de arroz
Aserrín o viruta desmenuzada de maderas amarillas.
Cuando se utilizan residuos (aserrín) de maderas, es preferible que no sean de
pino ni de maderas de color rojo, porque éstos contienen sustancias que pueden
afectar a las raíces de las plantas. Si sólo es posible conseguir material de estas
maderas, se lava con abundante agua al aserrín o viruta y se lo deja fermentar
durante algún tiempo antes de utilizarlo. No debe ser usado en cantidad superior
24
25. al 20 por ciento del total de la mezcla. Si se utiliza cascarilla de arroz, es necesario
lavarla, dejarla fermentar bien, humedecerla antes de sembrar o trasplantar
durante 10 a 20 días, según el clima de la región (menos días para los climas más
caliente). Las características, propiedades físico químicas y ventajas de la
cascarilla de arroz están descritas.
SUSTRATOS DE ORIGEN INORGÁNICO
Escoria de carbón mineral quemado
Escorias o tobas volcánicas
Arenas de ríos o corrientes de agua limpias que no tengan alto contenido
salino
Grava fina
Maicillo.
Cuando se usan escorias de carbón, tobas volcánicas o arenas de ríos, estos
materiales deben lavarse cuatro o cinco veces en recipientes grandes, para
eliminar todas aquellas partículas pequeñas que flotan. El sustrato ya está en
condiciones de ser usado cuando el agua del lavado sale clara. Si las cantidades
de sustrato que se necesitan son muy grandes, entonces se deben utilizar arneros
o mallas durante el lavado, para retener las partículas de tamaño superior a medio
milímetro. También deben excluirse las que tengan tamaño superior a 7 mm. El
exceso de partículas con tamaños inferiores al mínimo indicado dificultan el
drenaje de los excedentes de agua y, por lo tanto, limitan la aireación de las
raíces. Los tamaños superiores impiden la germinación de las semillas pequeñas,
como la de apio y lechuga, y además restan consistencia al sustrato. Lo anterior
limita la retención de humedad y la correcta formación de bulbos, raíces y
tubérculos.
Algunas escorias de carbón o de volcanes tienen niveles de acidez muy altos y
algunas arenas (como las arenas de mar) los tienen muy bajos (son alcalinas).
Estos materiales deben ser lavados muy cuidadosamente, hasta que no les
queden sustancias que los hagan muy ácidos o muy básicos. Si no es posible
acondicionar con el lavado estos materiales a niveles de acidez ligeramente
ácidos o próximos a la neutralidad (pH 6,5- 7,0) es preferible excluirlos y utilizar
otros. Ello es preferible antes que afectar la eficacia de las soluciones nutritivas
que se aplicarán y, por lo tanto, el desarrollo de los cultivos en una HHP.
MEZCLAS
Todos los materiales mencionados se pueden utilizar solos. Sin embargo, algunas
mezclas de ellos han sido probadas con éxito, en diferentes proporciones, para el
cultivo de más de 30 especies de plantas. Las mezclas más recomendadas de
acuerdo con los ensayos hechos en varios países de América Latina y el Caribe
son:
25
26. 50% de cáscara de arroz con 50% de escoria de carbón
80% de cáscara de arroz con 20% de aserrín
60% de cáscara de arroz con 40% de arena de río
60% de cáscara de arroz con 40% de escoria volcánica.
En el sistema HHP con sustrato sólido, la raíz de la planta crece y absorbe agua y
nutrientes que son aplicados diariamente a la mezcla de materiales sólidos. En el
método de sustrato líquido o raíz flotante, el agua se usa con el mismo fin,
permitiendo el desarrollo de las raíces, y la absorción de agua y de las sustancias
nutritivas adicionales. Este sistema sólo se recomienda para el cultivo de lechugas
de diferentes variedades, apio y albahaca. Se han probado otros cultivos, pero los
resultados no han sido satisfactorios en todos los lugares, por lo que preferimos no
generalizar la recomendación. Los sistemas de cultivo en medios sólidos o
líquidos serán explicados en detalle en la clase número cinco.
Figura 12. Sistemas de mezcla
Figura 13. Muestra de una mezcla
26
27. 2.3.- VENTILACIÓN
Como hemos dicho, el movimiento de aire crea mejores condiciones de
temperatura y humedad. Se ha observado que la utilización de ventiladores ayuda
a mezclar el aire caliente con el aire frío, reduciendo la humedad y manteniendo
las estomas abiertas. De igual manera, el movimiento de aire contribuye en el
control de plagas.
2.4.- CONCENTRACIÓN DE CO
Aunque el movimiento de aire tiene efectos positivos en numerosos procesos, sin
duda el principal es, en la disponibilidad de dióxido de carbono. Para que se pueda
producir la fotosíntesis, tanto la luz como el dióxido de carbono han de estar
presentes en las cantidades adecuadas. El dióxido de carbono está presente en la
atmósfera mientras que la luz la proporciona el sistema que haya instalado en el
invernadero. Transcurrido un tiempo, las plantas habrán consumido el dióxido de
carbono presente en el invernadero, necesitando más aire fresco. Si no hay
corriente de aire, el proceso se detendrá. La absorción del dióxido de carbono se
hace a través de unas aperturas de las hojas llamadas estomas. La humedad y la
temperatura abren y cierran estas aperturas regulando los procesos internos.
2.5.- RIEGO
En los cultivos hidropónicos se utilizan dos tipos de sistemas de riego: abiertos y
cerrados. Desde un punto de vista técnico y económico, un sistema de riego
abierto no tiene recirculación de la solución nutritiva y proporciona la ventaja de no
tener que efectuar periódicamente costosos análisis químicos y evita además
complicaciones técnicas relacionadas con la recirculación como las alteraciones
en el pH, acumulación de sales o iones tóxicos, transmisión de enfermedades, etc.
Los sistemas más usuales son:
Riego por aspersión superficial
Este sistema de riego es recomendable para instalaciones domesticas o cuando
no dispone de bombas eléctricas o gasolina y se prefiere el riego manual. Para
irrigar se puede usar una regadera manual o algún otro recipiente que la sustituya,
como en este sistema se puede o no reciclar la solución, bastara con colocar un
recipiente debajo del tubo o agujero de desagüe del contenedor y para regar, se
puede usar una regadera manual o algún utensilio que sustituya a esta.
Es muy importante que al recoger la solución nítrica, se tape de inmediato,
protegiéndola de los rayos del sol, para ser usada al día siguiente, cuando se irá
agregando la cantidad de agua natural que va mermando puesto que las plantas
consumen más lentas que nutrientes.
27
28. “Este tipo de riego se debe hacer en las mañanas entre las 6 y 10 a.m. o por las
tardes entre las 5 y 7 p.m., esto porque si se riega el cultivo cuando la temperatura
ambiente es muy elevada corre el riesgo de que las plantas se quemen, se sabe
que cuando hace mucho calor el proceso de evaporación es más intenso.”
Riego por Goteo
El cual consiste en la aplicación del riego con solución nutritiva directamente al pie
de las plantas mediante una red de cintas de goteo que atraviesan las camas
(sustrato de soporte a la planta) y dejan salir el agua y la solución nutritiva con un
determinado caudal. Como ya es bien conocido, la mayor parte del agua
absorbida por las plantas se pierde ya sea en forma líquida o en forma de vapor a
través de un proceso llamado transpiración que depende de las condiciones
climáticas. Por otro lado, la evaporación es el agua perdida en forma de vapor por
el terreno o superficie de agua adyacente a la planta, o por la superficie de las
hojas de las plantas. La pérdida de agua por transpiración sumada a la de la
evaporación se conoce como evapotranspiración (ETc).
Riego por goteo con control manual
“Para controlar el goteo de madera muy económica se puede aplicar en el extremo
de la manguera una laminita doblada, una pinza para prensar o algún otro
procedimiento que sirva para detener el flujo de la solución en el momento que
desee.”
Riego por capilaridad
Cantidad de radiación solar, aparte de la cantidad de agua correspondiente a la
transpiración estimada. Para el uso de integrador solar se debe conocer la
correspondencia entre la radiación solar que recibe la planta y la evado-
transpiración potencial, de acuerdo al tamaño y transpiración de la planta.
Riego a Desnivel
Cuando por necesidad del espacio o porque el terreno es irregular, no se puede
cultivar en una superficie plana, se puede preparar una serie de terrazas, en cada
una de las cuales se colocaran uno o varios contenedores o camas.
En el desnivel más alto se coloca el tanque de la solución nutritiva, que mediante
una válvula de alimentación, proveerá de la solución a cada uno de los
contenedores en desnivel, hasta llegar a la cisterna de almacenamiento.
Entre los factores
Que actúan entre el crecimiento de las plantas están la luz y la temperatura, se
debe ejercer cierto control sobre ellos, la luz es un elemento vital para el
crecimiento de las plantas, es conveniente que los cultivos reciban la mayor
cantidad de luz posible, esto teniendo en cuenta que se va a cultivar. La
28
29. temperatura óptima para el crecimiento de las plantas oscila entre los 15 ºC y los
35ºC, el grado de adaptación de una planta a temperaturas cambiantes varía
según la especie. Cumpliendo con el ciclo de crecimiento de una planta, las
cultivadas hidropónicamente, se desarrollan rápidamente, aumenta poco a poco la
circunferencia del eje, alcanzan la madurez necesaria, comienza la floración
En los casos en los cuales no es posible contar con censores de radiación solar y
presión barométrica, se puede obtener un Rb programado o aproximado con datos
proporcionados por fuentes cercanas (un invernadero equipado, una estación
meteorológica), e incluso por datos proporcionados por la FAO para las distintas
regiones del mundo. Posteriormente este Rb se puede ajustar aplicando las reglas
y relaciones observadas por los expertos, aprovechando de esta forma su
experiencia y conocimientos. La metodología propuesta por Fernández (2001) se
puede aplicar a invernaderos hidropónicos siempre y cuando se realicen los
ajustes necesarios tal y como se propone en este trabajo para satisfacer la
demanda real del cultivo.
Este método de programación de riego establece las bases para la realización de
un sistema automático de riego a bajo costo.
Figura 14. Muestra de distribución de un invernadero hidropónico
29
30. CAPÍTULO 3
PROPUESTA TECNOLOGICA DEL INVERNADERO FAC
3.1 CONTROL DE TEMPERATURA
Diversos sistemas se desarrollaron para mantener un equilibrio y control adecuado dentro
del invernadero, pero en esta ocasión se presenta solo la propuesta que nosotros hemos
creado para el nuestro.
El control de temperatura es una innovación y creación a la vez, ya que se basa en
diversos sensores que ya existen, pero lo diferente en este es que es diseñado en toda su
totalidad.
3.1.1 Componentes requeridos
Para lograr elaborar este sistema se necesitan los siguientes componentes:
Descripción Cantidad Símbolo
Sensor de temperatura
1
LM35
Amplificador oper
2
LM741
Transistor
1
2N2222
Opto triac
1
MOC3030
Triac
1
400volts a 8 amperes
Resistencia
3
10 kilo Ohms
Reasistencia
1
90 kilo Ohms
30
31. Resistencia Variable
1
10 kilo Ohms
Resistencia
1
5 kilo Ohms
Resistencia
1
1 kilo Ohms
Ventilador 1
Si bien es claro, este diagrama aun se puede acoplar a otras condiciones de trabajo, es
decir a otro tipo de cultivo, ya que se puede modificar en su totalidad para ser de nuevo
adaptado.
3.1.2 Diagrama de conexión
Figura 9. Diagrama eléctrico del sensor de temperatura
31
32. Resumido:
Etapa Etapa
Etapa
De De
Figura 10. Diagrama de bloques del sistema de control
Censora Comparación
Potencia
A) Etapa censora
Esta es la fase en la que el sensor que en este caso es el LM35 realiza su función, la cual
es realizar un escaneo a la temperatura que hay en el interior del invernadero, para
después convertirlo en una señal que será analizada en la etapa de comparación.
b) Etapa de comparación
En la etapa de comparación, lo que el sistema hará será recibir la señal que proviene del
sensor y la analizara, si esta señal resulta que el calor que indica que hay en el interior del
invernadero es mayor a la apropiada para la flor, este enviara una señal a la etapa de
potencia para que se active el ventilador al que estará conectado.
c) Etapa de potencia.
Este es la última etapa del sistema, en ella se recibe la señal que proviene del
comparador, en la cual se analiza si el calor es excesivo en el interior del invernadero o
no, con la cual es que podrá activar un ventilador que estará activo el tiempo que así se
requiera, o hasta que el sensor detecte que la temperatura en el interior es la correcta,
solo en ese momento el ventilador se desactivará.
Precauciones y Cuidado del Sistema.
1. Hay que verificar que todas la conexiones estén de acuerdo a como se muestran en el
diagrama, ya que de lo contrario se puede ocasionar un corto que pueda fundir algún
componente y por tal motivo haya que remplazarlo por uno nuevo.
2. Cuando conecte el ventilador a la etapa de potencia, asegúrese de que las conexiones
estén correctamente aisladas, para evitar que haya falsos contactos ò en su caso algún
corto.
3. De un mantenimiento constante revisando periódicamente todas las conexiones y
dispositivos, para asegurarse de que todo funciona correctamente
32
33. 3.1.3 Control de iluminación
Al igual que el sistema de temperatura, el sistema que controla la iluminación, es un
diseño que se basa en uno ya existente, a diferencia del de temperatura este es mas
sencillo, puesto que el diagrama no requiere de tantos componentes como el de
temperatura.
Los componentes que se requieren para este sistema son:
Descripción Cantidad Símbolo
Foto diodo 1
Resistencia
variable
1
10 kilos
Resistencia
1
10 kilos
Relevador a
1
12 volts
Lámpara para la
Calefacción e 1
iluminación.
Transistor
1
BC 547
1.- Diagrama de conexión.
Figura 11. Diagrama eléctrico del sensor de iluminación
33
34. Resumido:
Etapa Etapa
Etapa
de De
Figura 12. Diagrama de bloques del sistema de control
Censora
Comparación
Potencia
a) Etapa censora
Esta es la etapa en la que el fototransistor que en este caso es el sensor realiza su
función, la cual es similar al de una foto celda, durante el día el fototransistor mantendrá el
circuito al que está conectado abierto, es decir creara un corto que impedirá que la
corriente circule a la lámpara para que esta se prenda, al momento en que caiga la noche
el fototransistor enviara una señal que será analizada en la etapa de comparación.
b) Etapa de comparación.
En la etapa de comparación, lo que el sistema hará será recibir la señal que proviene del
sensor ò fototransistor y la analizara, si la señal. Que recibe indica que la cantidad de luz
que en el día se detecta es menor, es decir que la noche llego, este enviará otra señal a la
etapa de potencia en la que el relevador activara la lámpara.
c) Etapa de potencia.
Este es la última etapa del sistema, en ella se recibe la señal que proviene del
comparador, si la señal da positivo al a condición al la que se activa el relevador, este
permitirá que la corriente circule a través de el circuito hasta llegar al lámpara, la cual se
apagara en el momento en que el fototransistor detecte que esta amaneciendo.
Precauciones y Cuidado del Sistema.
1.- Hay que verificar que todas la conexiones estén de acuerdo a como se muestran en el
diagrama, ya que de lo contrario se puede ocasionar un corto que pueda fundir algún
componente y por tal motivo haya que remplazarlo por uno nuevo.
2.- -Cuando conecte la lámpara a la etapa de potencia, asegúrese de que las conexiones
estén correctamente aisladas, para evitar que haya falsos contactos ò en su caso algún
corto.
3.- De un mantenimiento constante revisando periódicamente todas las conexiones y
dispositivos, para asegurarse de que todo funciona correctamente
34
35. 3.2 CONTROL DE HUMEDAD
La mayor parte que se debe vigilar dentro de un invernadero es la humedad ya que si esta
es muy escasa la flor se puede secar, ò si este es muy abundante la puede podrir.
Para poder mantener un equilibrio de este factor en un invernadero se implementara un
sistema que controlara la humedad y el riego al mismo tiempo.
3.2.1 Componentes requeridos
Para lograr elaborar el sistema se necesitan los siguientes componentes:
Descripción Cantidad Símbolo
Relevador a
1
12 volts
Led de
5
1.5 a 3 volts
C.I
1
KA2228
Capacitor cerámico
1
10 micro faradios
Capacitor electrolítico
1
10 micro faradios
Motor de bomba de
agua 1
sumergible
35
36. 3.2.2 Diagrama de conexión
Figura 13. Diagrama eléctrico del sensor de humedad
Resumido:
Etapa Etapa
Etapa
de De
Censora 14. Diagrama de bloques del sistema de control
Figura
Comparación
Potencia
a) Etapa censora
En esta etapa los electrodos que están enterrados en la tierra recibirán la micro señal
eléctrica que la humedad de la tierra proporciona para saber si el nivel de humedad es el
adecuado para la flor, la cual pasa de etapa al comparador en la que se analiza para
saber si es que es necesario activar la bomba o no.
b) Etapa de comparación
En el comparador se podrá apreciar la cantidad de humedad que se presenta en la tierra,
ya que la pequeña señal que proviene de los electrodos genera un micro voltaje el cual es
amplificado y tiene la capacidad de prender los diodos leds, si se observa a los leds se
observara la cantidad de humedad que hay, ya que a mas humedad los leds prenden con
36
37. mayor intensidad y serán más los que prendan. Además en esta etapa se revisa si la
humedad es escasa se activara el relevador y este a su vez activará al bomba de agua.
c) Etapa de potencia
En este último paso el relevador activa y desactiva la bomba mediante la señal que
proviene de los electrodos y que ya paso previamente por el comparador. A consecuencia
de que activa la bomba por consiguiente activa el sistema deniego que también forma
parte del sistema de humedad.
Precauciones y Cuidado del Sistema.
1. Hay que verificar que todas la conexiones estén de acuerdo a como se muestran en el
diagrama, ya que de lo contrario se puede ocasionar un corto que pueda fundir algún
componente y por tal motivo haya que remplazarlo por uno nuevo.
2. Cuando conecte la bomba a la etapa de potencia, asegúrese de que las conexiones
estén correctamente aisladas, para evitar que haya falsos contactos ò en su caso algún
corto.
3. De un mantenimiento constante revisando periódicamente todas las conexiones y
dispositivos, para asegurarse de que todo funciona correctamente
3.3 CONTROL DE RIEGO
No solo la humedad es importante, también lo es el tipo de riego que se decida
implementar al cultivo que se tiene en el invernadero.
En esta ocasión para aplicar un sistema de riego al invernadero, se emplea un sistema
controlado por medio de la utilización de un PLC.
El sistema consta de unos sensores de humedad y un tubo de riego que se mueve sobre
un riel diseñado para la función de riego y su aplicación en el invernadero; a continuación
se presenta el modo de operar del sistema
Planteamiento:
Que una bomba de agua (Q1), se active al recibir la señal de dos de los tres sensores de
humedad (I1, I2, I3), y del sensor que se encuentra en el depósito de agua ó cisterna (I4),
una vez que se cumplan estas condiciones el motor del sistema de riego (Q2), podrá
empezar su recorrido a lo largo un riel, por el que habrá de pasar para que pueda regar.
Al final del recorrido del sistema de riego, se encontrara un sensor de fin de carrera (I5), el
cual activara el motor del sistema (Q2) en sentido contrario para que este vuelva a su
poción inicial, donde también se encontrara un sensor de principio de carrera (I6), el cual
al detectar el tubo de riego que se mueve sobre el riel.
37
38. Plano de Situación 1.
S6
S5 M2 M1
S1 S3
S2
Figura 15. Plano físico del sistema de riego S4
Diagrama KOP
Figura 13. Diagrama de escalera del sistema de riego
38
39. 3.4 APLICACIÓN EN EL CULTIVO
Cose ha mencionado anteriormente todos estos sistemas se han diseñado para favorecer
el desarrollo de un cultivo, y aquí se menciona el cómo es que se aplican a la flor de
cempasúchil.
1. Control de Temperatura
Está diseñado para que se pueda mantener un clima favorable para la flor dentro del
invernadero. Si la temperatura del interior del invernadero es superior a la que está
programado para registrar como la adecuada, activara un ventilador que enfriara el clima
interior hasta que baje la temperatura a la apropiada.
2. Control de Iluminación
Está diseñado para que en las noches mantenga un poco controlada la temperatura
interior del invernadero, además de que activara por medio de un fototransistor que lo que
hará será de que en el día mantendrá abierto el circuito que alimenta la lámpara y en la
noche lo cerrara y así podrá circular la corriente por el hasta que prenda la lámpara.
3. Control de Humedad y Riego
Está diseñado para que la humedad de la tierra sea la correcta, además de que el sistema
de riego es el apropiado para que no dañe la flor desde su germinación hasta su
desarrollo final.
3.5 TIPO DE INVERNADERO
Este invernadero es de tipo de capilla a dos aguas con forma de triangulo, su forma es
triangular en la parte superior y cuadrangular en la inferior. Este tipo de invernadero es
mas practico, durable y fácil de ventilar.
Figura 14. Estructura del invernadero
39
40. 3.5.1 Partes y diseño
a) Base del invernadero
La base del invernadero es de forma rectangular y presenta las siguientes medidas:
Largo: 3.00 m
Ancho: 2.00 m
Altura total: 2.00 m
Altura a la punta triangular: 50 cm
2.00 m
3.00 m
Figura 15. Medidas de la base del invernadero
50 cm
1.5 m
2.00 m
Figura 16. Medidas de las alturas del invernadero
40
41. b) Puerta
La puerta tiene las siguientes dimensiones:
De alto: 1.5 m
De ancho: 1.00 m
1.00 m
Figura 17. Altura de la puerta
1.50 m
Figura 18. Ancho de la puerta
41
42. c) Frente
El frente tiene 2 m de largo y su distribución tomando en cuenta la puerta para que quede
centrada es de:
Ancho de puerta: 1.00 m
Espacio a cada lado de la puerta: 50 cm.
1.00 m
50 cm 50 cm
Figura 19. Distribución del frente del invernadero
42
45. A) Cuadro de símbolos eléctricos español/ingles
Símbolos eléctricos
Español Ingles Símbolo
Sensor de temperatura Temperature
LM35 Sensor LM35
Amplificador Operational
operacional Amplifier
LM741 LM741
Transistor 2N2222
2N2222 Transistor
Opto triac MOC3030
MOC3030 Opto Triac
400 volts
Triac
8 amperes
400volts a 8 amperes
Triac
Resistencia Resistance
Variable
Resistencia Variable
Resistance
Ventilador Ventilator
Photo
Foto resistencia
resistance
Led Led
Relevador a
12 volts
Relive
12 volts
45
46. Lámpara para la Heating and
Calefacción, Illumination
iluminación. Lamp
C.I Integrate
KA2228 circuit
ceramics
Capacitor cerámico
Capacitor
Electrolitic
Capacitor electrolítico
Capacitor
Motor de bomba de
Underwater
agua
Bomb Engine
sumergible
B) Tabla de referencia para el sistema de riego (listado de direcciones)
Denominación Abreviatura Dirección Función
Sensor 1 de
I1 con señal 1 si no hay humedad en la
humedad S1 I1
tierra de este sector
S1
Sensor 2 de
I2 con señal 1 si no hay humedad en la
humedad S2 I2
tierra de este sector
S2
Sensor 3 de
I3 con señal 1 si no hay humedad en la
humedad S3 I3
tierra de este sector
S3
Sensor 4 de cantidad
I4 con señal 1 si hay la suficiente
de agua en deposito S4 I4
cantidad de agua en el deposito
S4
Sensor 5 de fin de
carrera para el I5 con señal 1 cuando el motor Q2
S5 I5
recorrido del sistema llegue al fin de carrera de su recorrido
S5
Sensor 6 de principio S6 I6 I6 con señal 1 cuando el motor Q2
46
47. de carrera para el llegue al principio de carrera de su
recorrido del sistema recorrido
S6
Q1 con señal 1 si I4 indica que hay la
Motor de la bomba
M1 Q1 suficiente agua en el deposito para que
M1
el sistema riegue
Motor principal del
sistema de riego
M2 Q2 Q2 con señal 1 si Q1 e I4 tienen señal 1
M2
C) Instructivo de operación y mantenimiento de un invernadero
1.- CONTROL DE TEMPERATURA
Para poder darle a su sistema de control una utilización perfecta verifique antes de
ponerlos en marcha que todo esté conectado correctamente y que todas los componentes
estén de acuerdo ala lista de material.
El control de temperatura debe estar en un lugar fijo y sin que allá humedad para un mejor
funcionamiento.
Para limpiar el sistema de control desconéctelo de la alimentación tanto el ventilador
como el control de temperatura.
Para obtener un funcionamiento correcto este revisando constante mente las conexiones
y componentes y así poder asegurarse que todo esté funcionando correctamente
En caso de falla verificar lo siguiente:
PROBLEMA SOLUCIÓN
No funciona el sistema de control Checar la alimentación del sistema de control
El variador de voltaje no funciona Checar que esté conectado correctamente sus
terminales
No hay paso de corriente al ventilador Verificar que las conexiones este correctamente
bien conectadas
El ventilador se activa en una temperatura muy Cheque que el variador de voltaje este bien
baja calibrado
47
48. 2.- CONTROL DE ILUMINACIÓN
El control de iluminación es tan importante como el de temperatura y para su
mantenimiento y operación contemple lo siguiente:
Este sistema es muy sencillo darle mantenimiento a este tipo de control.
Para darle limpieza desconecte la alimentación de voltaje tanto del los componentes
como la lámpara.
Para ponerlo en funcionamiento verifique que todos los componentes estén en su lugar a
sí mismo como las conexiones tanto de la lámpara como el control.
En caso de una posible falla checar lo siguiente:
Problema Solución
No está funcionando el control de iluminación Verifique que la alimentación de voltaje este
conectada correctamente
El control de iluminación se activa antes de que Cheque que la resistencia variable este bien
oscurezca calibrada
La lámpara no enciende Observe que la lámpara no esté quemada o
fundida
Pruebe la lámpara en otro lugar
La fotorresistencia muestra un color café oscuro Compruebe que esas manchas no sean de de
o negro quemaduras
3.- CONTROL DE HUMEDAD Y RIEGO
Este factor es muy importante para el desarrollo del fruto y su mayor parte se debe vigilar
dentro del invernadero y para un mejor funcionamiento de este considere lo siguiente:
Para ponerlo en marcha verifique que todos los componentes estén en su lugar así como
las conexiones tanto del control de humedad y de riego.
Para dar limpieza a l control debe de desconectar la alimentación de voltaje así como el
de riego para una mejor respuesta al limpiarlo ya que el control de riego es el más
delicado porque lleva un PLC para poder controlar el riego. En caso de posibles fallas
checar lo siguiente:
PROBLEMA SOLUCIÓN
El sistema de control de humedad no funciona Asegúrese de que la alimentación de voltaje
este conectada correctamente
Los indicadores del nivel de humedad no están Verifique que los indicadores estén conectados
funcionando correctamente
Todos los indicadores de humedad están Cheque que el C.I este correctamente
accionados conectado
El control de riego no se acciona Asegúrese de que el control de riego este
conectado bien al de humedad
El control de riego está funcionando pero no hay Verifique que allá agua en el deposito
presencia de agua
48
