Trabajo final 2

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Trabajo final 2

  1. 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. 2. ÍNDICEÍNDICEPRESENTACIÓN 3PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 4JUSTIFICACIÓN 5OBJETIVOS 6 CAPÍTULO 1 SISTEMA DE CONTROL DE TEMPERATURA Y HUMEDAD EN UN INVERNADERO HIDROPONICO1.1 ¿Qué es un invernadero a base de hidroponía? 7 1.1.1 ¿Qué es hidroponía?1.2 Origen de la hidroponía 81.3 Antecedentes de control de temperatura y humedad 101.4 Importancia del control de temperatura y humedad 111.5 Tipos de control de temperatura y humedad 131.6 Sistemas de alimentación de energía solares 18 CAPÍTULO 2 CUIDADO Y MANUTENCIÓN DEL CULTIVO EN UN INVERNADERO POR HIDROPONIA2.1 Ventajas y desventajas 202.2 Materiales usados como sustratos 222.3 Ventilación 262.4 Concentración de CO 262.5 Riego 26 CAPÍTULO 3 PROPUESTA TECNOLÓGICA DEL INVERNADERO FAC3.1 Control de temperatura 293.1.1 Componentes requeridos 293.1.2 Diagrama de conexión 303.1.3 Control de iluminación 323.2 Control de humedad 343.2.1 Componentes requeridos 343.2.2 Diagrama de conexión 353.3 Control de riego 363.4 Aplicación en el cultivo 383.5 Tipo de invernadero 383.5.1 Partes y diseño 39 2
  3. 3. BIBLIOGRAFÍA 42ANEXOS 43A) Cuadro de símbolos eléctricos español/inglesB) Tabla de referencia para el sistema de riego (listado de direcciones)C) Instructivo de mantenimiento y operación 3
  4. 4. PRESENTACIÓNEl prototipo consiste en un sistema de control para invernadero hidropónico, en el cual sebusca 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 enun triángulo en la parte superior, y que es mejor conocido como tipo capilla, la cual sirvepara aislar factores climáticos no deseados como lluvia excesiva, granizo, la luz solar enexceso, las heladas y vientos fuertes, entre otros.Para la experimentación de los nuevos sistemas de control adaptados al invernaderohidropónico es necesario determinar el tipo de cultivo que se emplea en el invernadero, eneste caso son las hortalizas, tomando en cuenta dos opciones disponibles: la primerasería sembrar la semilla, la segunda sería sembrar los tallos desarrollados, variando en eltiempo de cultivo, se busca lograr una producción de mejor calidad y económica.El sistema de iluminación está constituido por un fototransistor que enciende una lámparaa la llegada de la noche, el de temperatura es un sensor que activa un ventilador, y el dehumedad está constituido por un circuito de dos electrodos que van conectados al suelolos cuales envían la señal que activa la bomba.Para tener un mayor control del riego en el interior del invernadero se usan sensores, loscuales envían señales a un PLC (Controlador Lógico Programable), en donde indica lacantidad de humedad en la tierra y por lo tanto determina si es que al terreno le hace faltaagua o se encuentra bien.El prototipo se ha diseñado con el propósito de construir un invernadero hidropónico en elcual la intervención de la mano de obra del ser humano sea mínima, ya que serácontrolado por sistemas automatizados, su costo será bajo, puesto que todos los sistemasson económicos pero útiles para el propósito que se está requiriendo en esta aplicación. 4
  5. 5. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.Las personas que se dedican al cultivo en los invernaderos hidropónicos, tienen un grandesgasto físico a la hora de realizar su mantenimiento y cuidado, sin mencionar que enocasiones tienen una gran pérdida de ganancias, debido a que tienen que pagar la manode obra para el cuidado del invernadero hidropónico.Implementar un control de temperatura permite que todos los factores climáticos internosdel invernadero puedan ser regulables, se logra un mayor beneficio que convendrá tanto alos productores como a los cultivos del invernadero. Permitiendo un mayor control delinterior del invernadero que constará de la forma comúnmente llamada de capilla, la cualserá adaptada para los propósitos del invernadero tecnológico. 5
  6. 6. JUSTIFICACIÓN.Este prototipo puede ser fabricado por aquellas personas que estén interesadas en teneruna fuente de alimentos con una inversión relativamente baja y que les de buenosresultados, 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 vueltomuy popular, pero requiere que se le dedique una gran cantidad de tiempo en el cuidadotanto de la estructura propia del invernadero, como del cultivo mismo. Por todo lo anteriores que se recomienda usar sistemas automatizados para invernadero.Estos sistemas están diseñados para usarse dentro de un invernadero, con los cualesse tiene un control adecuado del clima en el interior, que propicia un desarrollo óptimo delproducto, y por ende mejor calidad.Cabe mencionar que si se consideran las ganancias que se obtiene a mediano plazo coneste tipo de invernadero, se ve en realidad una ganancia mayor a la de los otrosinvernaderos; además puede contar con una fuente de ingresos que esté constantementedando fruto a quienes lo utilicen, ya que se puede obtener un producto que en ciertasépocas del año no se da, lo cual representa una ventaja para los productores. 6
  7. 7. OBJETIVOSDiseñar un invernadero hidropónico de bajo costo para el proyecto de azoteas verdes,que será controlado en su interior por medio de sistemas automatizados, que seencargaran de regular las condiciones climáticas, y el control de riego en el interior delmismo para obtener una mejor producción y calidad del producto y tener producción encantidad sin que el ser humano intervenga y además poder mantener las condiciones delfruto para lograr optimizarla. 7
  8. 8. CAPÍTULO 1 SISTEMA DE CONTROL DE TEMPERATURA Y HUMEDAD EN UN INVERNADERO HIDROPONICO1.1 .- ¿QUÉ ES UN INVERNADERO A BASE DE HIDROPONÍA? 1.1.1.- ¿QUÉ ES HIDROPONÍA?La hidroponía o agricultura hidropónica es un método utilizado para cultivarplantas usando soluciones minerales en vez de suelo agrícola. En condicionesnaturales, el suelo actúa como reserva de nutrientes minerales, pero el suelo en síno es esencial para que la planta crezca. Las raíces reciben una solución nutritivaequilibrada disuelta en agua con todos los elementos químicos esenciales para eldesarrollo 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 dela planta, ya no se requiere el suelo para que la planta prospere. Casi cualquierplanta terrestre puede crecer con hidroponía, pero algunas pueden hacerlo mejorque otras. La hidroponía es también una técnica estándar en la investigaciónbiológica, en la educación y un popular pasatiempo.Hoy en día esta actividad está alcanzando un gran auge en los países donde lascondiciones para la agricultura resultan adversas, combinando la hidroponía conun buen manejo del invernadero se llegan a obtener rendimientos muy superioresa los que se obtienen en cultivos a cielo abierto. Es una forma sencilla, limpia y debajo costo, para producir vegetales de rápido crecimiento y generalmente ricos enelementos nutritivos. Con esta técnica de agricultura a pequeña escala se utilizanlos 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 cuandono hay suelos con aptitudes agrícolas disponibles. El esquema consiste en: unafuente de agua que impulsa por bombeo agua a través del sistema, recipientescon soluciones madre -nutrientes concentrados-, cabezales de riego y canalesconstruidos donde están los sustratos, las plantas, los conductos para aplicacióndel fertiriego y el recibidor del efluente. 8
  9. 9. Figura 1. Muestra de tipos de invernaderos hidropónicos1.2 .-ORIGEN DE LA HIDROPONÍALas soluciones minerales para el aporte de nutrientes requeridas para cultivoshidropónicos no fueron desarrolladas hasta el siglo XIX, cuando los investigadoresen fisiología vegetal descubrieron en que las plantas absorben los mineralesesenciales 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 aguase popularizó en la investigación. En 1699, John Woodward publicó susexperimentos de esta técnica con la menta verde. Woodward observó que lasplantas crecían peor en agua destilada que en fuentes de agua no tan purificadas.Los primeros en perfeccionar las soluciones nutrientes minerales para el cultivo sinsuelo fueron los botánicos alemanes Julius von Sachs y Wilhelm Knop en ladécada de 1860. El crecimiento de plantas terrestres sin suelo en solucionesminerales (solution culture) se convirtió rápidamente en una técnica estándar de lainvestigación y de la enseñanza y sigue siendo ampliamente utilizada. Esta técnicaahora se considera un tipo de hidroponía donde no hay medio inerte.En 1928, el profesor William Frederick Gericke de la Universidad de Berkeley, enCalifornia fue el primero en sugerir que los cultivos en solución se utilizasen parala producción vegetal agrícola. Gericke causó sensación al hacer crecer tomates y 9
  10. 10. otras plantas que alcanzaron tamaños notables (mayores que las cultivadas entierra) en soluciones minerales. Por analogía con el término geopónica (quesignifica agricultura en griego antiguo) llamó a esta nueva ciencia hidroponía en1937, aunque él afirma que el término fue sugerido por el Dr. W.A. Setchell, de laUniversidad de California de hydros (regar) y ponos (trabajo).Los informes sobre este trabajo y las fervientes afirmaciones de Gericke de que lahidroponía revolucionaría la agricultura provocaron una gran cantidad depeticiones de información adicional. Gericke rehusó desvelar sus secretos, ya quehabía realizado los estudios en su casa y en su tiempo libre. Este hecho provocósu abandono de la universidad de California. En 1940, escribió el libro, CompleteGuide to Soilless Gardening (Guía Completa del Cultivo sin Suelo).Uno de los primeros éxitos de la hidroponía ocurrió durante la segunda guerramundial cuando las tropas estadounidenses que estaban en el Pacífico, pusieronen práctica métodos hidropónicos a gran escala para proveer de verduras frescasa las tropas en guerra con Japón en islas donde no había suelo disponible y eraextremadamente caro transportarlas.En la actualidad (2010) es posible adquirir un kit para montar un pequeño sistemade cultivos hidropónicos hogareños por menos de 200 €. Las técnicas de cultivosin suelo (CSS) son utilizadas a gran escala en los circuitos comerciales deproducción de plantas de tabaco, (floating) eliminando así las almácigas en sueloque precisan bromuro de metilo para desinfectar el suelo de malezas, patógenos einsectos. También en Holanda y otros países con alto grado de desarrollo encultivos intensivos las técnicas de CSS han avanzado, desarrollando industriasconexas y numerosas tecnologías que tienen que ver con el desarrollo de nuevosmedios de cultivo como la perlita, la lana de roca, la fibra de coco o cocopeat, lacascarilla de arroz tostada y otros medios apropiados para sostener las plantas encasaAl tener en cuenta la economía y el posible impacto ambiental se desarrollaron lossistemas cerrados o recirculantes. El manejo de estos nuevos sistemas requiereuna tecnología más compleja. Como se menciona más arriba, existe una serie dedesarrollos en el ámbito de los sustratos, además de ciertos automatismosdesarrollados para facilitar el control de las soluciones y que éstas no varíen susparámetros químicos. Tanto la hidroponia y la fertirrigación han dado pie aldesarrollo de instrumental de control como PH-metros y conductímetros en línea,así como a procesadores que mantienen el control mediante válvulas solenoides ohidraúlicas, para que la solución pueda ser equilibrada mediante programas decomputadoras que determinan el agregado de ácidos cuando sube el pH, ladilución cuando se eleva la conductividad eléctrica y otros procesos de control quellegan a interactuar con el ambiente en que las plantas están evolucionando entamaño y en su desarrollo. 10
  11. 11. Figura 2. Forma de cultivo en un invernadero hidropónico1.3.- ANTECEDENTES DE CONTROL DE TEMPERATURA Y HUMEDADEl clima es el resultado de numerosos factores que actúan conjuntamente. Losaccidentes geográficos, como montañas y mares, influyen decisivamente en suscaracterísticas.Para determinar estas características podemos considerar como esenciales unreducido grupo de elementos: la temperatura, la humedad y la presión del aire.Sus combinaciones definen tanto el tiempo meteorológico de un momentoconcreto como el clima de una zona de la Tierra.La temperatura depende de diversos factores, por ejemplo, la inclinación de losrayos solares. También depende del tipo de sustratos (la roca absorbe energía, elhielo la refleja), la dirección y fuerza del viento, la latitud, la altura sobre el nivel delmar, la proximidad de masas de agua.La humedad indica la cantidad de vapor de agua presente en el aire. Depende, enparte, de la temperatura, ya que el aire caliente contiene más humedad que elfrio.. Para medir la humedad se utiliza un instrumento llamado "hidrómetro".Durante el periodo entre la cosecha y el consumo, el control de temperatura es elfactor más importante para mantener la calidad de los productos. Cuando seseparan de la planta madre, las frutas, hortalizas y flores son aún tejidos vivos querespiran. La conservación del producto a la temperatura más baja posible (0 Cpara cultivos templados ó 10-12 C para los tropicales o subtropicales sensibles adaño por frío) aumentará la vida útil del mismo, ya que las temperaturas bajasdisminuyen la tasa de respiración y la sensibilidad al etileno, reduciendo ademásla pérdida de agua. Es importante evitar el daño por frío, dado que los síntomasincluyen: incapacidad para madurar (bananas y tomates), desarrollo de "picado" oáreas deprimidas (naranjas, melones y pepinos), pardeamiento (aguacates, 11
  12. 12. chirimoyas), aumento de la susceptibilidad a la pudrición (pepinos y judías) ydesarrollo de sabores desagradables (tomate) (Shewfelt, 1990).Si se dispone de energía eléctrica, los sistemas de refrigeración proveen la fuentede frío más segura. Sin embargo, existen métodos sencillos para enfriar productoen lugares donde no se dispone de electricidad o ésta es demasiado cara.Algunos ejemplos de sistemas alternativos (tomado de Kader et al, 1985) incluyenla ventilación con aire nocturno, el enfriamiento radiante, el enfriamientoevaporativo, el uso de hielo y zonas subterráneas (sótanos para raíces en elcampo, cuevas), o el almacenamiento a grandes altitudes.1.4.-IMPORTANCIA DEL CONTROL DE TEMPERATURA Y HUMEDADAdemás de la luz y el dióxido de carbono, las plantas, ya estén cultivadas enexterior o en invernaderos, necesitan un suplemento de aire fresco. El movimientode aire ayuda a mantener los niveles ideales de parámetros como la temperatura,la humedad o el dióxido de carbono en el invernadero. Estos parámetros debencontrolarse de forma efectiva para evitar un buen número de problemas. Latranspiración es el proceso mediante el cual las plantas devuelven agua a laatmósfera, y ésta sólo ocurre cuando la temperatura del aire circundante no es nimuy alta ni muy baja. El movimiento del aire permite la dispersión del calor y elcontrol de la temperatura para facilitar la transpiración. Figura 3. Ejemplo de ventilación1.4.1.-Temperatura.Este es el parámetro más importante a tener en cuenta en el manejo del ambientedentro de un invernadero, ya que afecta directamente las funciones defotosíntesis, respiración, permeabilidad de la membrana celular, absorción deagua y nutrientes, transpiración, actividades enzimáticas,...etc. 12
  13. 13. Las reacciones biológicas de importancia no pueden desarrollarse si latemperatura del invernadero está por debajo de 0ºC, o por encima de 50ºC. Ellímite inferior corresponde al punto de congelación del agua y el superior a ladesnaturalización de las proteínas. La temperatura óptima varía según lasespecies, pero casi siempre está comprendida entre 10º y 25ºC. Las plantaspueden tolerar temperaturas más bajas durante períodos cortos de tiempo, perodebe evitarse el acercarse a este valor letal.En cuanto a las bajas temperaturas, los cultivos tienen un valor umbral máselevado que el punto de congelación del agua, umbral que determina para cadaespecie la temperatura mínima por debajo de la cual las plantas cesan de crecernormalmente (ya sea cualitativa o cuantitativamente). No existe un acuerdo comúnentre los distintos autores sobre la manera de determinar el valor umbral entre lasdistintas plantas cultivadas, pero no es este un tema a tratar aquí. Como meraindicación las fresas tienen su umbral alrededor de 7°C y los tomates alrededor de12°C.Si el cultivo dispone de suficiente luz, (véase el apartado 4.2.) la temperatura es elfactor 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 conla temperatura hasta llegar a un nivel deseado óptimo.Para el manejo de la temperatura es importante conocer las necesidades ylimitaciones de la especie cultivada. Así mismo se deben aclarar los siguientesconceptos de temperaturas, que indican los valores objetivos a tener en cuentapara 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 radiaciónsolar, comprendida en una banda entre 200 y 4000 mm, la misión principal delinvernadero será la de acumular calor durante las épocas invernales.1.4.2.-Humedad:La humedad del invernadero es otro factor cuya importancia determina que debaser controlada. El agua es absorbida por las plantas a través de procesosmetabólicos normales y la sobrante es expulsada en forma de vapor de aguamediante la transpiración. Este proceso se acelera con altas temperaturas ya quelas plantas, para mantenerse frescas, expulsan más vapor de agua. Los niveles 13
  14. 14. de humedad ideal oscilan entre el 40-60%. Si ésta es más elevada, puede afectara la absorción del dióxido de carbono ya que la capacidad de las estomas se vemermada. Una alta humedad puede provocar también, problemas decondensación, por lo que la oscilación de aire se presenta como algo necesarioEs importante mantener la humedad en torno al 60 % durante las primeras fasesdel proceso, ya que los organismos encargados de la descomposición de losmateriales necesitan un cierto contenido en agua para desarrollar su actividad.1.5.- TIPOS DE CONTROL DE TEMPERATURA Y HUMEDADI. TemperaturaComo ya se ah mencionado anteriormente la temperatura es una de los factoresmás sobresalientes que un invernadero debe tener para poder llevar a cabo suoperación 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 permitael control de la misma, pero de no ser posible esto existen otras formas de realizareste 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. 15. Figura 4. Muestra de pantalla térmica con aluminioExisten diferentes tipos de controles de temperatura algunos de los másimportantes son:A) La temperatura del sueloLa temperatura del suelo es incluso más importante que la temperatura del aire enun invernadero. Cuando la temperatura del suelo está por debajo de 7ºC, lasraíces crecen más despacio y no absorben fácilmente el agua ni los nutrientes. Unsuelo templado es muy importante para que las semillas germinen y para sedesarrollen 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 puedeque tengamos que bajar la intensidad de la iluminación. De hecho, los problemasde 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, especialmenteen verano. Por tanto, es conveniente disponer de un sistema de ventilación en lacubierta o contar con una malla de sombreo (hay mallas pero puede servir el brezoo un cañizo) por fuera. También es aconsejable mojar frecuentemente el suelo delinvernadero o disponer un cubo o barreño con agua para mantener la humedadalta.B) Por calefacciónDependiendo del emplazamiento y de las plantas que vayamos a cultivar,necesitaremos una fuente de calor adicional para complementar el que genera laradiación solar. Algunas sugerencias muy recomendables son: instalación detuberías de agua caliente. En el perímetro interno del invernadero es un métodomuy empleado. Otra forma de hacer circular aire caliente dentro del invernadero 15
  16. 16. consiste en instalar un ventilador cerca de una estufa de gas o aceite. Sea cualsea el sistema de calefacción que empleemos debemos asegurarnos de que tieneuna buena ventilación y una entrada de aire fresco.C) Por ventilaciónLa ventilación es un aspecto fundamental sea cual sea el tiempo que haga. Laventilación puede ser manual o eléctrica. Los respiraderos deben estar situados enposiciones bajas y elevadas para establecer un flujo de aire adecuado. Unosextractores colocados en la parte alta del invernadero ayudan a expulsar el airemás 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 y6). Figura 5. Ventilación por apertura Figura 6. Ventilación por ventiladores 16
  17. 17. D) Por iluminaciónA mayor luminosidad en el interior del invernadero se debe aumentar latemperatura, 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 mejorarla 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 deldesarrollo del cultivo y de las temperaturas, y tiene efectos contradictorios que hayque conocer para hacer un correcto uso. Hay que saber que la planta sombreadase ahila y se producen abortos de flores en determinadas especies sensibles a laluz (especialmente tomate, pimiento y berenjena), por lo que el manejo del riego yde 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 solPor medio de mallas de sombreo (ver figura 7 y 8). 17
  18. 18. F Figura 7. Iluminación artificial Figura 8. Malla de sombreoII. HumedadLa humedad se mide con un higrómetro. El índice de temperatura-humedad(índice T-H, también llamado índice de incomodidad) expresa con un valornumérico la relación entre la temperatura y la humedad como medida de lacomodidad o de la incomodidad. Se calcula sumando 40 al 72% de la suma de lastemperaturas en un termómetro seco y en otro húmedo. 18
  19. 19. La humedad es otro factor que se emplea en un invernadero y por lo tanto es deimportancia para el mismo. El principal tipo de sistema de control de humedad esel riego en el interior del invernadero.A) RiegoLas plantas jóvenes y de crecimiento activo necesitan una humedad constante,mientras que un cactus maduro requiere muy poca cantidad. Las plantas conexceso de agua se marchitan debido a que sus raíces se ahogan. Si notamos quela tierra está seca a 3 cm de profundidad, debemos regarla. No debemos convertirel riego en un hábito o hacerlo según el calendario, sino sólo cuando las plantas lonecesiten (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 superficiede las hojas cuando caiga la tarde, ya que esto podría ser una causa deenfermedades. Figura 9. Ejemplo de forma de riego1.6.- SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN DE ENERGÍA SOLARESLa energía solar es la energía obtenida mediante la captación de la luz y el caloremitidos por el Sol.Desde que surgió se le catalogó como la solución perfecta para las necesidadesenergéticas de todos los países debido a su universalidad y acceso gratuito ya 19
  20. 20. que, como se ha mencionado anteriormente, proviene del sol. Para los usuarios elgasto está en el proceso de instalación del equipo solar (placa, termostato…). Estegasto, con el paso del tiempo, es cada vez menor por lo que no nos resulta rarover en la mayoría de las casas las placas instaladas. Podemos decir que nocontamina y que su captación es directa y de fácil mantenimiento.La radiación solar que alcanza la Tierra puede aprovecharse por medio del calorque produce a través de la absorción de la radiación, por ejemplo en dispositivosópticos o de otro tipo. Es una de las llamadas energías renovables,particularmente del grupo no contaminante, conocido como energía limpia oenergía verde, si bien, al final de su vida útil, los paneles fotovoltaicos puedensuponer un residuo contaminante difícilmente reciclable al día de hoy.La potencia de la radiación varía según el momento del día; las condicionesatmosféricas que la amortiguan y la latitud. Se puede asumir que en buenascondiciones de radiación el valor es de aproximadamente 1000 W/m² en lasuperficie terrestre. A esta potencia se la conoce como irradiancia.La radiación es aprovechable en sus componentes directa y difusa, o en la sumade ambas. La radiación directa es la que llega directamente del foco solar, sinreflexiones o refracciones intermedias. La difusa es la emitida por la bóvedaceleste diurna gracias a los múltiples fenómenos de reflexión y refracción solar enla atmósfera, en las nubes y el resto de elementos atmosféricos y terrestres. Laradiación directa puede reflejarse y concentrarse para su utilización, mientras queno es posible concentrar la luz difusa que proviene de todas las direcciones.La irradiancia directa normal (o perpendicular a los rayos solares) fuera de laatmósfera, recibe el nombre de constante solar y tiene un valor medio de 1354W/m² (que corresponde a un valor máximo en el perihelio de 1395 W/m² y un valormínimo en el afelio de 1308 W/m²).Según informes de Greenpeace, la energía solar fotovoltaica podría suministrarelectricidad a dos tercios de la población mundial en 2030. 20
  21. 21. CAPÍTULO 2CUIDADO Y MANUTENCIÓN DEL CULTIVO EN UN INVERNADERO POR HIDROPONIA2.1.-VENTAJAS Y DESVENTAJASLa clasificación de los cultivos hidropónicos ha evolucionado más recientementehacia formas abiertas o cerradas dependiendo de si vuelcan el efluente o reutilizanla solución nutritiva como forma de protección ambiental y una mayor economía ensu 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 ejemplofresas y lechugas, así como también al cultivar forraje hidropónico, dondepodemos colocar las plantas unas sobre otras; y es verdad que se pueden cultivarhasta 180 plantas de fresa por metro cuadrado haciendo el cultivo de maneravertical. 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, peroestas se pueden llegar a controlar en gran medida mediante el uso de uninvernadero. 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. 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 propongarealizar un cultivo comercial. Al no usar suelo ya no se cuenta con el efectoamortiguador o buffer que brinda un suelo agrícola. Tiene también diversosproblemas con la oxigenación de las raíces y no es algo que pueda llamarse limpiocuando se realiza a escala comercial. Para gente con tiempo libre que quieredivertirse, para investigación, para demostraciones a alumnos sobre laesencialidad de ciertos elementos químicos, aún para quien quiera cultivar en uncontenedor, una pequeña tina, para cultivar en naves espaciales o para cultivos engran escala, presentará diversos niveles de complejidad, sobre todo si se quiereque 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. 23. Figura 10. Muestra de tipos de recipientes para cultivo2.2.- MATERIALES USADOS COMO SUSTRATOSEl término sustrato, que se aplica en agricultura, se refiere a todo material, naturalo sintético, mineral u orgánico, de forma pura o mezclado, cuya función principales servir como medio de crecimiento y desarrollo a las plantas, permitiendo suanclaje 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 ensuelo. Así, cuando se usan contenedores, el volumen del medio de cultivo, delcual la planta debe absorber el agua, oxígeno y elementos nutritivos, es limitado ysignificativamente menor que el volumen disponible para las plantas que crecenen campo abierto.En la actualidad existen una gran cantidad de materiales que pueden ser utilizadospara la elaboración de sustratos, y su elección dependerá de la especie vegetal apropagar, tipo de propágulo, época, sistema de propagación, precio, disponibilidady características propias del sustrato.Los sustratos deben tener gran resistencia al desgaste o a la meteorización y espreferible que no tengan sustancias minerales solubles para no alterar el balancequímico de la solución nutritiva que será aplicada (según se explicará másadelante). El material no debería ser portador de ninguna forma viva de macro omicro organismo, para disminuir el riesgo de propagar enfermedades o causardaño a las plantas, a las personas o a los animales que las van a consumir. 23
  24. 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 sustratosLos materiales ya probados en varios países de América Latina y el Caribe y quecumplen 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 depino ni de maderas de color rojo, porque éstos contienen sustancias que puedenafectar a las raíces de las plantas. Si sólo es posible conseguir material de estasmaderas, se lava con abundante agua al aserrín o viruta y se lo deja fermentardurante algún tiempo antes de utilizarlo. No debe ser usado en cantidad superior 24
  25. 25. al 20 por ciento del total de la mezcla. Si se utiliza cascarilla de arroz, es necesariolavarla, dejarla fermentar bien, humedecerla antes de sembrar o trasplantardurante 10 a 20 días, según el clima de la región (menos días para los climas máscaliente). Las características, propiedades físico químicas y ventajas de lacascarilla 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, estosmateriales deben lavarse cuatro o cinco veces en recipientes grandes, paraeliminar todas aquellas partículas pequeñas que flotan. El sustrato ya está encondiciones de ser usado cuando el agua del lavado sale clara. Si las cantidadesde sustrato que se necesitan son muy grandes, entonces se deben utilizar arneroso mallas durante el lavado, para retener las partículas de tamaño superior a mediomilímetro. También deben excluirse las que tengan tamaño superior a 7 mm. Elexceso de partículas con tamaños inferiores al mínimo indicado dificultan eldrenaje de los excedentes de agua y, por lo tanto, limitan la aireación de lasraíces. Los tamaños superiores impiden la germinación de las semillas pequeñas,como la de apio y lechuga, y además restan consistencia al sustrato. Lo anteriorlimita la retención de humedad y la correcta formación de bulbos, raíces ytubérculos.Algunas escorias de carbón o de volcanes tienen niveles de acidez muy altos yalgunas arenas (como las arenas de mar) los tienen muy bajos (son alcalinas).Estos materiales deben ser lavados muy cuidadosamente, hasta que no lesqueden sustancias que los hagan muy ácidos o muy básicos. Si no es posibleacondicionar con el lavado estos materiales a niveles de acidez ligeramenteácidos o próximos a la neutralidad (pH 6,5- 7,0) es preferible excluirlos y utilizarotros. Ello es preferible antes que afectar la eficacia de las soluciones nutritivasque se aplicarán y, por lo tanto, el desarrollo de los cultivos en una HHP.MEZCLASTodos los materiales mencionados se pueden utilizar solos. Sin embargo, algunasmezclas de ellos han sido probadas con éxito, en diferentes proporciones, para elcultivo de más de 30 especies de plantas. Las mezclas más recomendadas deacuerdo con los ensayos hechos en varios países de América Latina y el Caribeson: 25
  26. 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 ynutrientes que son aplicados diariamente a la mezcla de materiales sólidos. En elmétodo 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 sustanciasnutritivas adicionales. Este sistema sólo se recomienda para el cultivo de lechugasde diferentes variedades, apio y albahaca. Se han probado otros cultivos, pero losresultados no han sido satisfactorios en todos los lugares, por lo que preferimos nogeneralizar la recomendación. Los sistemas de cultivo en medios sólidos olíquidos serán explicados en detalle en la clase número cinco. Figura 12. Sistemas de mezcla Figura 13. Muestra de una mezcla 26
  27. 27. 2.3.- VENTILACIÓNComo hemos dicho, el movimiento de aire crea mejores condiciones detemperatura y humedad. Se ha observado que la utilización de ventiladores ayudaa mezclar el aire caliente con el aire frío, reduciendo la humedad y manteniendolas estomas abiertas. De igual manera, el movimiento de aire contribuye en elcontrol de plagas.2.4.- CONCENTRACIÓN DE COAunque el movimiento de aire tiene efectos positivos en numerosos procesos, sinduda el principal es, en la disponibilidad de dióxido de carbono. Para que se puedaproducir la fotosíntesis, tanto la luz como el dióxido de carbono han de estarpresentes en las cantidades adecuadas. El dióxido de carbono está presente en laatmósfera mientras que la luz la proporciona el sistema que haya instalado en elinvernadero. Transcurrido un tiempo, las plantas habrán consumido el dióxido decarbono presente en el invernadero, necesitando más aire fresco. Si no haycorriente de aire, el proceso se detendrá. La absorción del dióxido de carbono sehace a través de unas aperturas de las hojas llamadas estomas. La humedad y latemperatura abren y cierran estas aperturas regulando los procesos internos.2.5.- RIEGOEn los cultivos hidropónicos se utilizan dos tipos de sistemas de riego: abiertos ycerrados. Desde un punto de vista técnico y económico, un sistema de riegoabierto no tiene recirculación de la solución nutritiva y proporciona la ventaja de notener que efectuar periódicamente costosos análisis químicos y evita ademáscomplicaciones técnicas relacionadas con la recirculación como las alteracionesen el pH, acumulación de sales o iones tóxicos, transmisión de enfermedades, etc.Los sistemas más usuales son: Riego por aspersión superficialEste sistema de riego es recomendable para instalaciones domesticas o cuandono dispone de bombas eléctricas o gasolina y se prefiere el riego manual. Parairrigar 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 unrecipiente debajo del tubo o agujero de desagüe del contenedor y para regar, sepuede 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 iráagregando la cantidad de agua natural que va mermando puesto que las plantasconsumen más lentas que nutrientes. 27
  28. 28. “Este tipo de riego se debe hacer en las mañanas entre las 6 y 10 a.m. o por lastardes entre las 5 y 7 p.m., esto porque si se riega el cultivo cuando la temperaturaambiente es muy elevada corre el riesgo de que las plantas se quemen, se sabeque cuando hace mucho calor el proceso de evaporación es más intenso.” Riego por GoteoEl cual consiste en la aplicación del riego con solución nutritiva directamente al piede 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 undeterminado caudal. Como ya es bien conocido, la mayor parte del aguaabsorbida por las plantas se pierde ya sea en forma líquida o en forma de vapor através de un proceso llamado transpiración que depende de las condicionesclimáticas. Por otro lado, la evaporación es el agua perdida en forma de vapor porel terreno o superficie de agua adyacente a la planta, o por la superficie de lashojas de las plantas. La pérdida de agua por transpiración sumada a la de laevaporación se conoce como evapotranspiración (ETc). Riego por goteo con control manual“Para controlar el goteo de madera muy económica se puede aplicar en el extremode la manguera una laminita doblada, una pinza para prensar o algún otroprocedimiento que sirva para detener el flujo de la solución en el momento quedesee.” Riego por capilaridadCantidad de radiación solar, aparte de la cantidad de agua correspondiente a latranspiración estimada. Para el uso de integrador solar se debe conocer lacorrespondencia entre la radiación solar que recibe la planta y la evado-transpiración potencial, de acuerdo al tamaño y transpiración de la planta. Riego a DesnivelCuando por necesidad del espacio o porque el terreno es irregular, no se puedecultivar en una superficie plana, se puede preparar una serie de terrazas, en cadauna 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 medianteuna válvula de alimentación, proveerá de la solución a cada uno de loscontenedores en desnivel, hasta llegar a la cisterna de almacenamiento. Entre los factoresQue actúan entre el crecimiento de las plantas están la luz y la temperatura, sedebe ejercer cierto control sobre ellos, la luz es un elemento vital para elcrecimiento de las plantas, es conveniente que los cultivos reciban la mayorcantidad de luz posible, esto teniendo en cuenta que se va a cultivar. La 28
  29. 29. temperatura óptima para el crecimiento de las plantas oscila entre los 15 ºC y los35ºC, el grado de adaptación de una planta a temperaturas cambiantes varíasegún la especie. Cumpliendo con el ciclo de crecimiento de una planta, lascultivadas hidropónicamente, se desarrollan rápidamente, aumenta poco a poco lacircunferencia del eje, alcanzan la madurez necesaria, comienza la floraciónEn los casos en los cuales no es posible contar con censores de radiación solar ypresión barométrica, se puede obtener un Rb programado o aproximado con datosproporcionados por fuentes cercanas (un invernadero equipado, una estaciónmeteorológica), e incluso por datos proporcionados por la FAO para las distintasregiones del mundo. Posteriormente este Rb se puede ajustar aplicando las reglasy relaciones observadas por los expertos, aprovechando de esta forma suexperiencia y conocimientos. La metodología propuesta por Fernández (2001) sepuede aplicar a invernaderos hidropónicos siempre y cuando se realicen losajustes necesarios tal y como se propone en este trabajo para satisfacer lademanda real del cultivo.Este método de programación de riego establece las bases para la realización deun sistema automático de riego a bajo costo. Figura 14. Muestra de distribución de un invernadero hidropónico 29
  30. 30. CAPÍTULO 3 PROPUESTA TECNOLOGICA DEL INVERNADERO FAC3.1 CONTROL DE TEMPERATURADiversos sistemas se desarrollaron para mantener un equilibrio y control adecuado dentrodel invernadero, pero en esta ocasión se presenta solo la propuesta que nosotros hemoscreado para el nuestro.El control de temperatura es una innovación y creación a la vez, ya que se basa endiversos sensores que ya existen, pero lo diferente en este es que es diseñado en toda sutotalidad.3.1.1 Componentes requeridosPara 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. 31. Resistencia Variable 1 10 kilo Ohms Resistencia 1 5 kilo Ohms Resistencia 1 1 kilo Ohms Ventilador 1Si bien es claro, este diagrama aun se puede acoplar a otras condiciones de trabajo, esdecir a otro tipo de cultivo, ya que se puede modificar en su totalidad para ser de nuevoadaptado.3.1.2 Diagrama de conexión Figura 9. Diagrama eléctrico del sensor de temperatura 31
  32. 32. Resumido: Etapa Etapa Etapa De De Figura 10. Diagrama de bloques del sistema de control Censora Comparación PotenciaA) Etapa censoraEsta es la fase en la que el sensor que en este caso es el LM35 realiza su función, la cuales realizar un escaneo a la temperatura que hay en el interior del invernadero, paradespués convertirlo en una señal que será analizada en la etapa de comparación.b) Etapa de comparaciónEn la etapa de comparación, lo que el sistema hará será recibir la señal que proviene delsensor y la analizara, si esta señal resulta que el calor que indica que hay en el interior delinvernadero es mayor a la apropiada para la flor, este enviara una señal a la etapa depotencia 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 delcomparador, en la cual se analiza si el calor es excesivo en el interior del invernadero ono, con la cual es que podrá activar un ventilador que estará activo el tiempo que así serequiera, 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 eldiagrama, ya que de lo contrario se puede ocasionar un corto que pueda fundir algúncomponente y por tal motivo haya que remplazarlo por uno nuevo.2. Cuando conecte el ventilador a la etapa de potencia, asegúrese de que las conexionesestén correctamente aisladas, para evitar que haya falsos contactos ò en su caso algúncorto.3. De un mantenimiento constante revisando periódicamente todas las conexiones ydispositivos, para asegurarse de que todo funciona correctamente 32
  33. 33. 3.1.3 Control de iluminaciónAl igual que el sistema de temperatura, el sistema que controla la iluminación, es undiseño que se basa en uno ya existente, a diferencia del de temperatura este es massencillo, puesto que el diagrama no requiere de tantos componentes como el detemperatura.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 5471.- Diagrama de conexión. Figura 11. Diagrama eléctrico del sensor de iluminación 33
  34. 34. Resumido: Etapa Etapa Etapa de De Figura 12. Diagrama de bloques del sistema de control Censora Comparación Potenciaa) Etapa censoraEsta es la etapa en la que el fototransistor que en este caso es el sensor realiza sufunción, la cual es similar al de una foto celda, durante el día el fototransistor mantendrá elcircuito al que está conectado abierto, es decir creara un corto que impedirá que lacorriente circule a la lámpara para que esta se prenda, al momento en que caiga la nocheel 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 delsensor ò fototransistor y la analizara, si la señal. Que recibe indica que la cantidad de luzque en el día se detecta es menor, es decir que la noche llego, este enviará otra señal a laetapa 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 delcomparador, si la señal da positivo al a condición al la que se activa el relevador, estepermitirá que la corriente circule a través de el circuito hasta llegar al lámpara, la cual seapagara 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 eldiagrama, ya que de lo contrario se puede ocasionar un corto que pueda fundir algúncomponente y por tal motivo haya que remplazarlo por uno nuevo.2.- -Cuando conecte la lámpara a la etapa de potencia, asegúrese de que las conexionesestén correctamente aisladas, para evitar que haya falsos contactos ò en su caso algúncorto.3.- De un mantenimiento constante revisando periódicamente todas las conexiones ydispositivos, para asegurarse de que todo funciona correctamente 34
  35. 35. 3.2 CONTROL DE HUMEDADLa mayor parte que se debe vigilar dentro de un invernadero es la humedad ya que si estaes 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 unsistema que controlara la humedad y el riego al mismo tiempo.3.2.1 Componentes requeridosPara 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. 36. 3.2.2 Diagrama de conexión Figura 13. Diagrama eléctrico del sensor de humedadResumido: Etapa Etapa Etapa de De Censora 14. Diagrama de bloques del sistema de control Figura Comparación Potenciaa) Etapa censoraEn esta etapa los electrodos que están enterrados en la tierra recibirán la micro señaleléctrica que la humedad de la tierra proporciona para saber si el nivel de humedad es eladecuado para la flor, la cual pasa de etapa al comparador en la que se analiza parasaber si es que es necesario activar la bomba o no.b) Etapa de comparaciónEn 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 esamplificado y tiene la capacidad de prender los diodos leds, si se observa a los leds seobservara la cantidad de humedad que hay, ya que a mas humedad los leds prenden con 36
  37. 37. mayor intensidad y serán más los que prendan. Además en esta etapa se revisa si lahumedad es escasa se activara el relevador y este a su vez activará al bomba de agua.c) Etapa de potenciaEn este último paso el relevador activa y desactiva la bomba mediante la señal queproviene de los electrodos y que ya paso previamente por el comparador. A consecuenciade que activa la bomba por consiguiente activa el sistema deniego que también formaparte 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 eldiagrama, ya que de lo contrario se puede ocasionar un corto que pueda fundir algúncomponente y por tal motivo haya que remplazarlo por uno nuevo.2. Cuando conecte la bomba a la etapa de potencia, asegúrese de que las conexionesestén correctamente aisladas, para evitar que haya falsos contactos ò en su caso algúncorto.3. De un mantenimiento constante revisando periódicamente todas las conexiones ydispositivos, para asegurarse de que todo funciona correctamente3.3 CONTROL DE RIEGONo solo la humedad es importante, también lo es el tipo de riego que se decidaimplementar al cultivo que se tiene en el invernadero.En esta ocasión para aplicar un sistema de riego al invernadero, se emplea un sistemacontrolado por medio de la utilización de un PLC.El sistema consta de unos sensores de humedad y un tubo de riego que se mueve sobreun riel diseñado para la función de riego y su aplicación en el invernadero; a continuaciónse 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 dehumedad (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), podráempezar 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), elcual activara el motor del sistema (Q2) en sentido contrario para que este vuelva a supoción inicial, donde también se encontrara un sensor de principio de carrera (I6), el cualal detectar el tubo de riego que se mueve sobre el riel. 37
  38. 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. 39. 3.4 APLICACIÓN EN EL CULTIVOCose ha mencionado anteriormente todos estos sistemas se han diseñado para favorecerel desarrollo de un cultivo, y aquí se menciona el cómo es que se aplican a la flor decempasúchil.1. Control de TemperaturaEstá diseñado para que se pueda mantener un clima favorable para la flor dentro delinvernadero. Si la temperatura del interior del invernadero es superior a la que estáprogramado para registrar como la adecuada, activara un ventilador que enfriara el climainterior hasta que baje la temperatura a la apropiada.2. Control de IluminaciónEstá diseñado para que en las noches mantenga un poco controlada la temperaturainterior del invernadero, además de que activara por medio de un fototransistor que lo quehará será de que en el día mantendrá abierto el circuito que alimenta la lámpara y en lanoche lo cerrara y así podrá circular la corriente por el hasta que prenda la lámpara.3. Control de Humedad y RiegoEstá diseñado para que la humedad de la tierra sea la correcta, además de que el sistemade riego es el apropiado para que no dañe la flor desde su germinación hasta sudesarrollo final.3.5 TIPO DE INVERNADEROEste invernadero es de tipo de capilla a dos aguas con forma de triangulo, su forma estriangular en la parte superior y cuadrangular en la inferior. Este tipo de invernadero esmas practico, durable y fácil de ventilar. Figura 14. Estructura del invernadero 39
  40. 40. 3.5.1 Partes y diseñoa) Base del invernaderoLa base del invernadero es de forma rectangular y presenta las siguientes medidas:Largo: 3.00 mAncho: 2.00 mAltura total: 2.00 mAltura 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. 41. b) PuertaLa puerta tiene las siguientes dimensiones:De alto: 1.5 mDe ancho: 1.00 m 1.00 m Figura 17. Altura de la puerta 1.50 m Figura 18. Ancho de la puerta 41
  42. 42. c) FrenteEl frente tiene 2 m de largo y su distribución tomando en cuenta la puerta para que quedecentrada es de:Ancho de puerta: 1.00 mEspacio a cada lado de la puerta: 50 cm. 1.00 m 50 cm 50 cm Figura 19. Distribución del frente del invernadero 42
  43. 43. BIBLIOGRAFÍAhttp://www.hydroenv.com.mx/http://www.hidroponia.org.mx/http://www.cultivohidroponico.com/http://www.agua.org.mx/index.php?option=com_content&view=article&id=7332:la-hidroponia-entenderla-para-romper-mitos&catid=1277:tipos-de-cultivos&Itemid=97http://www.everde.cl/2011/04/cultivos-hidroponicos-que-es-el-sistema.htmlhttps://sites.google.com/site/hidroponias/sistemasderiegohttp://mass.pe/concurso/desarrollo-de-una-granja-hidroponica-automatizadahttp://hidroamigos.com.mx/moodle/www.webdehogar.com/jardineria/08050520.htmhttp://www.elmejorguia.com/hidroponia/ 43
  44. 44. ANEXOS 44
  45. 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. 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 sumergibleB) 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. 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 M2C) Instructivo de operación y mantenimiento de un invernadero1.- CONTROL DE TEMPERATURAPara poder darle a su sistema de control una utilización perfecta verifique antes deponerlos en marcha que todo esté conectado correctamente y que todas los componentesestén de acuerdo ala lista de material.El control de temperatura debe estar en un lugar fijo y sin que allá humedad para un mejorfuncionamiento.Para limpiar el sistema de control desconéctelo de la alimentación tanto el ventiladorcomo el control de temperatura.Para obtener un funcionamiento correcto este revisando constante mente las conexionesy componentes y así poder asegurarse que todo esté funcionando correctamenteEn 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. 48. 2.- CONTROL DE ILUMINACIÓNEl control de iluminación es tan importante como el de temperatura y para sumantenimiento 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 componentescomo la lámpara.Para ponerlo en funcionamiento verifique que todos los componentes estén en su lugar así mismo como las conexiones tanto de la lámpara como el control.En caso de una posible falla checar lo siguiente: Problema SoluciónNo está funcionando el control de iluminación Verifique que la alimentación de voltaje este conectada correctamenteEl control de iluminación se activa antes de que Cheque que la resistencia variable este bienoscurezca calibradaLa lámpara no enciende Observe que la lámpara no esté quemada o fundida Pruebe la lámpara en otro lugarLa fotorresistencia muestra un color café oscuro Compruebe que esas manchas no sean de deo negro quemaduras3.- CONTROL DE HUMEDAD Y RIEGOEste factor es muy importante para el desarrollo del fruto y su mayor parte se debe vigilardentro 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 comolas conexiones tanto del control de humedad y de riego.Para dar limpieza a l control debe de desconectar la alimentación de voltaje así como elde riego para una mejor respuesta al limpiarlo ya que el control de riego es el másdelicado porque lleva un PLC para poder controlar el riego. En caso de posibles fallaschecar lo siguiente: PROBLEMA SOLUCIÓNEl sistema de control de humedad no funciona Asegúrese de que la alimentación de voltaje este conectada correctamenteLos indicadores del nivel de humedad no están Verifique que los indicadores estén conectadosfuncionando correctamenteTodos los indicadores de humedad están Cheque que el C.I este correctamenteaccionados conectadoEl control de riego no se acciona Asegúrese de que el control de riego este conectado bien al de humedadEl control de riego está funcionando pero no hay Verifique que allá agua en el depositopresencia de agua 48

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