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UNIVERSIDAD LAICA ELOY ALFARO DE MANAB
FACULTAD DE CIENCIAS INFORMTICAS
TESIS PREVIA A LA OBTENCIN DEL TTULO DE
INGENIERO DE SISTEMAS
TEMA
CONSTRUCCIN DE UN PROTOTIPO PARA INVERNADERO
AUTORES
SONIA PATRICIA MACIAS VILLAMARCLEOF IGNACIO INTRIAGO MEZA
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Construccin de un Prototipo para Invernadero
RESUMEN EJECUTIVO
En el campo de la agricultura el uso de invernaderos se ha constituido en una
solucin de gran vala, debido a las mltiples ventajas que estos brindan al desarrollo
y mantenimiento de los cultivos, as como en la produccin. Ventajas que estnsiendo notoriamente explotadas por pases que poseen condiciones climticas
adversas para cosechar cierto tipo de productos debido a diferentes factores como
por ejemplo las condiciones climticas adversas.
Es en aquellos pases donde se estn introduciendo con gran xito y en grandesvolmenes, equipos controladores que ayudan a realizar los trabajos que antes les
correspondan a los operarios dentro de los invernaderos. Equipos que suponen una
herramienta adecuada para reducir los costes de mano de obra, que en los
invernaderos tienen una importancia muy relevante, superando el 40% del total; por
lo que podemos notar que la tecnologa tambin ha llegado a la agricultura.
Manab, siendo una de las provincias del Ecuador en la que la mayora de las
personas se dedican a la actividad agrcola, no puede quedar al margen de esta
tecnologa, menos an en los actuales momentos en que el clima est variando
constantemente.
Por lo tanto, se ha concretado el desarrollo de un prototipo para invernadero
aplicando tcnicas con el soporte de las nuevas tecnologas informticas.
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En cuanto a dispositivos de control, la propuesta cuenta con una Interfaz Hombre
Mquina (HMI) ya programada y a la cual estn conectados tres sensores
(Temperatura, Humedad Relativa y Luminosidad) y tres actuadores (Ventiladores,
Electrovlvula y Luces), los cuales permitirn el control de todas las operaciones. As
mismo, se podr conectar un computador, que permite el monitoreo de todas lasactividades en el invernadero.
La HMI cuenta con cuatro estados bsicos:
Modo de configuracin
Es el modo en el que podemos configurar los valores
SET POINT de las variables Temperatura, Humedadrelativa y Luminosidad
Modo Automtico
En este modo la mquina sensa los parmetros reales
por medio de los sensores y los compara con los
valores configurados en el set point, en base al
resultado de esta comparacin toma decisiones
Modo ManualPermite el encendido o apagado de los actuadores de
manera manual, a travs de los pulsadores
Modo PC
Tiene el mismo comportamiento del modo automtico
con la diferencia de que los valores captados y elcomportamiento de los actuadores se almacenan en
una Base de Datos de un computador.
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Construccin de un Prototipo para Invernadero
AGRADECIMIENTO
Quiero agradecer a Dios que me ha permitido llegar a esta etapa muy importante
como es culminar mis estudios superiores; tambin a mi madre y a mis hermanos
que me han brindado todo su apoyo.
A mi esposo quien con paciencia y amor supo estar a mi lado y ayudarme en todo loque he necesitado. A mis hijas que me han dado su cario siendo ellas mi fortaleza
para poder llegar a donde me encuentro.
A mi compaero de tesis quien con paciencia me ayudo con sus conocimientos
obtenidos.
Agradezco a las siguientes personas: Ing. Lus Paucar Robles y al Ing. Jos Antonio
Bazurto. Que nos han brindado su apoyo y conocimiento para lograr esta meta tan
importante.
Sonia Macias Villamar
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Construccin de un Prototipo para Invernadero
DEDICATORIA.
Este trabajo se lo dedico a mi madre Rosa Villamar, a mi hermana Kathy Macias,
pero en especial a mis hijas Melany y Sully Castro Macias al igual que a mi esposoWilinton Castro, quienes han sido mi apoyo siempre, y me han ayudado en todo,
especialmente en los momentos ms difciles de mi vida.
Este trabajo lo dedico tambin a todos mis compaeros que de una u otra forma han
estado conmigo a lo largo de toda mi carrera.
Sonia Macias Villamar
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Construccin de un Prototipo para Invernadero
AGRADECIMIENTO
Sin la infinita fuente de sabidura que est en Dios, nunca hubisemos logrado
alcanzar esta meta en nuestras vidas, por ello mi principal agradecimiento es hacial.
A mis padre all en la gloria y a mi madre aqu en la tierra, gracias por darme esta
herencia tan maravillosa que es la educacin
A mis hermanos que me apoyaron e incentivaron hasta el final.
A ti mi esposa amada, por toda tu comprensin en este tiempo en que me has sabido
demostrar que cuando uno se lo propone, lo cumple.
A mi compaera de tesis por todo el empuje y ganas que demostr en este largo
camino hacia la obtencin de nuestro ttulo.
Gracias a los Ingenieros Jos Bazurto y Luis Paucar por su gran ayuda y
conocimientos impartidos en el desarrollo de este proyecto
A mis amigos y a todos quienes hicieron posible que no desmayara en la lucha,
gracias infinitas.
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DEDICATORIA.
Este trabajo se lo dedico a todos quienes hacen posible que mi mundo gire sabiendo
que siempre hay sueos por cumplir y metas por alcanzar, pero en especial, a ti, que
una vez dijiste que nunca lo lograra.
Tambin est dedicado a todos mis profesores desde la escuela hasta la universidad
que siempre me dieron lo mejor de sus conocimientos.
A mi amor eterno por todos los sacrificios que hace por mi. TE AMO.
Finalmente le dedico este triunfo a mis familiares y amigos que siempre me hacen
saber da a da cuanto me aprecian.
Cleof Intriago Meza
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CONTENIDO
RESUMEN EJECUTIVO
Captulo I: Antecedentes generales...1
1.1. Introduccin...1
1.2. Generalidades de la investigacin.2
1.2.1. Objetivos.3
1.2.1.1. Objetivo general. 3
1.2.1.2. Objetivos especficos. ......3
1.2.2. Metodologa4
1.3. Impactos: Tecnolgico, Socio econmico y Ambiental..5
1.3.1. Tecnolgico5
1.3.2. Socio econmico. .5
1.3.3. Ambiental. ..5
Captulo II: Desarrollo del Modelo Terico......7
2.1. Introduccin7
2.2. Generalidades del efecto invernadero. 82.2.1. Concepto de invernaderos...8
2.2.2. Importancia de los invernaderos........9
2.2.3. Ventajas de los invernaderos.........9
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2.3.3.1 Sistemas de calefaccin........15
2.3.3.2 Empleo de pantallas trmicas16
2.3.4. Climatizacin de invernaderos en perodos clidos..17
2.3.4.1. Sistemas de sombreo..18
2.3.4.2. Ventilacin....18
2.3.4.3. Refrigeracin por evaporacin de agua...19
2.3.5. Iluminacin artificial en invernaderos..20
2.3.6. Sistemas integrales de control climtico.21
2.4. Dispositivos de irrigacin..22
Captulo III: Diagnstico del sector agrcola de la zona central de Manab....24
3.1. Anlisis interno y externo del rea agrcola de la zona deManab...24
3.2. Levantamiento y caracterizacin de la informacin..25
3.2.1. Tipo de estudio....25
3.2.2. Poblacin muestra.26
3.2.3. Procedimientos27
3.2.4. Procesamiento y anlisis de los resultados...28
3.3. Estudio de pre- factibilidad para el desarrollo preliminar del prototipo: Informe.30
Captulo IV: Planteamiento y estudio de Factibilidad de la propuesta...31
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4.2.2. Factibilidad Operativa........39
4.2.3. Anlisis Financiero: Costo Beneficio preliminar....40
4.2.4. Factibilidad de calendarizacin....42
4.3. Polticas y estrategias para desarrollar, implementar y operar el prototipo..43
4.4. Determinacin del plan de accin de la etapa del desarrollo de la propuesta....44
4.5. Recursos a utilizarse.45
Captulo V: Desarrollo de la propuesta alternativa...48
5.1. Cimentacin de la infraestructura fsica del invernadero....48
5.1.1. Construccin de la infraestructura fsica.48
5.1.2. Construccin del sistema de irrigacin....50
5.1.3. Construccin del sistema de ventilacin.50
5.1.4. Construccin del sistema de iluminacin....51
5.1.5. Construccin de la HMI..51
5.2. Montaje de los dispositivos de control y automatizacin.53
5.3. Descripcin de los procesos operativos tcnicos.....54
5.3.1. Captacin de datos.....55
5.3.1.1. Sensor de temperatura....55
5.3.1.2. Sensor de luminosidad ...57
5.3.1.3. Sensor de humedad relativa ..58
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Construccin de un Prototipo para Invernadero
5.4.1. Desarrollo de diagramas de Procesos........64
5.4.2. Direccionamiento de entrada/salida en el SISTEMA....65
5.4.3. Cuadro de variables y base de datos..........66
5.4.4. Diagrama de flujo de datos....69
5.4.5. Codificacin y normalizacin. ..81
5.4.5.1. Diseo de interfaces y codificacin del sistema invernadero....81
5.4.5.2. Codificacin del microcontrolador de la HMI...81
5.5. Implantacin Integral del Prototipo..82
5.6. Evaluacin Ex-Post........895.6.1. Implementacin y operacin preliminar..89
5.6.2. Monitoreo y evaluacin: Pruebas y resultados..90
5.6.3. Fase de implementacin y operacin final: Aplicacin en cosecha de tomate,
pimiento, soya y cilantro....91
5.6.4. Determinacin de indicadores. ....92
Captulo VI: Conclusiones y recomendaciones....93
6.1. Anlisis Crtico: Opiniones escritas de expertos, asesores externos, empresarios..93
6.2. Conclusiones........946.3. Recomendaciones....95
ANEXOS
GLOSARIO
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CAPTULO I
ANTECEDENTES GENERALES
1.4. Introduccin.
La idea fundamental es crear un prototipo de invernadero (tipo capilla), el mismo que
ser monitoreado fsicamente a travs de una interfaz hombre mquina (HMI) y
tambin por interfaz cableada, mediante comandos generados desde un computador.
La HMI posee una tarjeta Microchip de Mechatronics la cual contiene un
microcontrolador (chip EEPROM) el mismo que ha sido programado para capturar
datos provenientes de tres sensores (temperatura, humedad relativa y luminosidad)
dicha informacin es comparada con un valor denominado set point (que es
configurado por el usuario de acuerdo a las condiciones climticas necesarias para eltipo de cultivo que tendremos en el invernadero) y como resultado de esta
comparacin se emitirn seales electrnicas a una tarjeta de rels la cual activar
elementos actuadores (electrovlvula de paso, ventiladores y encendido de luces)
para mejorar las condiciones del invernadero.
Para presentar el trabajo de investigacin propuesto en dimensiones razonables se
incluye las principales bases conceptuales y las lgicas integradas de un sistema
hibrido de proceso de control integrados de un prototipo invernadero que combina
li i d i lt l t l d it d d i bl t i d
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accin de esta actividad agrcola y de la zona de Manab para obtener la informacin
y poder determinar el diagnstico de la situacin actual del rea caso de estudio. En
el captulo 4, se describe la propuesta del modelo a travs del planteamiento y
estudio de viabilidad, as como el desarrollo de polticas y estrategias para
implantarla, los mismos que constituyen el soporte operativo del presentedocumento. El captulo 5, contiene la descripcin del desarrollo de la propuesta
alternativa. En el captulo 6, se resaltan las conclusiones producto del trabajo
realizado y adems las recomendaciones que a lo largo de la aplicacin se
consideran necesarios, tambin se incluye un anlisis crtico de expertos y asesores
externos.
Para mantener su utilidad y claridad, el documento presenta ciertas caractersticas
didcticas tales como cuadros, figuras y un glosario de trminos, los mismos que
tendrn un ndice especfico.
Finalmente, se incluyen la bibliografa utilizada y los anexos reseados.
1.5. GENERALIDADES DE LA INVESTIGACIN.
Muchos campos han evolucionado gracias a la diversidad de herramientas queofrecen los sistemas informticos, de telecomunicaciones entre otros; la agricultura,
siendo una de las actividades mas practicadas en nuestra regin no puede quedar al
margen.
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Adicionalmente, se presentan problemas cuando las lluvias son relativamente
excesivas, lo cual produce prdidas en la produccin porque el exceso de agua
tiende a destruir el cultivo parcial o totalmente.
Estos factores se han reducido gracias al uso de los invernaderos, lo cual harepresentado una solucin media a los problemas antes mencionados, debido a que
en la actualidad, los procesos involucrados en el manejo de los mismos (riego,
control de temperatura, humedad y luminosidad) se realiza de forma manual
producindose la perdida de recursos (tiempo, dinero) e inexactitud en las
situaciones que se presentan.
Todas estas situaciones nos llevan a crear una solucin para monitorear de manera
continua, con alta precisin y afectar ciertas variables que intervienen dentro del
microclima (temperatura, humedad relativa, luminosidad y ventilacin) para todo el
espacio dentro de la instalacin del Invernadero.
1.2.3. OBJETIVOS.
1.2.3.1. OBJETIVO GENERAL.
Construir un prototipo para invernadero para cosechar productos en la zona de
Manab.
1.2.3.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS.
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1.2.4. METODOLOGIA
En la presente investigacin se han aplicado tcnicas como la entrevista y encuesta
a personas del sector agrcola, tcnico e industrial. Tambin se utiliz la observacin
e investigacin de campo, han sido instrumentos valiosos en el desarrollo de esta
herramienta tecnolgica.
La investigacin se justifica desde los siguientes puntos de vista:
a) Aporta con las bases de conocimientos tcnicos elementales que no slo
reflejen la facilidad del aprendizaje de herramientas de sistemas y tecnologas
de informacin, sino tambin determinar la eficiencia y eficacia en actividades
agrcolas.
b) Aportar con la creacin de un software que automaticen la aplicacin de
procedimientos hbridos mediante un sistema de informacin, pretendemos
lograr que esta investigacin se convierta en un plan piloto experimental que
ayude a la toma de decisiones para determinar la factibilidad tcnica y financiera
de un proyecto agrcola y poder alcanzar elevados niveles de eficiencia y
eficacia en los procesos desarrollados en esta rea.
El desarrollo del trabajo investigativo denominado CONSTRUCCIN DE UN
PROTOTIPO PARA INVERNADERO, presentar como caso de estudio la provincia
de Manab, con cuatro productos tradicionales de la zona, como son el pimiento,
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1.6. IMPACTOS: TECNOLGICO, SOCIO ECONMICO Y AMBIENTAL.
1.6.1. TECNOLGICO.
La herramienta propuesta ser innovadora y novedosa para el sector agrcola, pues
en ella se utilizarn dispositivos controladores de variables hibridas (temperatura,
humedad relativa, y luminosidad de acuerdo al cultivo), obteniendo como resultado
un sistema de deteccin de datos y de la utilizacin de perifricos (sensores y
actuadores) que ayudan a la toma de decisiones en aspectos como el riego hbrido
que facilita las tareas y actividades realizadas por los agricultores, con lo cual se
rompern paradigmas abriendo nuevas puertas en el sector.
1.6.2. SOCIO ECONMICO.
La aplicacin de esta tecnologa ser de gran ayuda para los agricultores ya que les
servir para hacer pruebas acerca del cultivo de ciertos productos, podrn estar
seguros de realizar una inversin que les permita obtener mayores ingresos
econmicos extras en un espacio de terreno reducido.
Otro aspecto importante es el hecho de que gracias a esta herramienta tecnolgica,
los agricultores podran cosechar productos en cualquier estacin climtica del ao,lo que permitir un aumento en la produccin y como consecuencia mejorar el nivel
econmico del gremio.
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Gracias a esta herramienta lograremos modelar un clima ptimo para los productos.
Adems, permitir que la agricultura sea una actividad ms llamativa y por ello las
personas se interesarn en el cultivo de productos de ciclo corto, mejorando as la
calidad de vida y el medio ambiente que nos rodea.
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CAPTULO II
DESARROLLO DEL MODELO TERICO
2.5. INTRODUCCIN
La progresiva acumulacin en la atmsfera de los gases que provocan el llamado
Efecto Invernadero (gases de invernadero) ha provocado un aumento en la
temperatura de la superficie terrestre (calentamiento global). Lo cual tiene
consecuencias en el clima y dems procesos que dependen de l.
El Efecto Invernadero en un fenmeno atmosfrico natural que permite mantener la
temperatura del planeta, al retener parte de la energa proveniente del sol. El
aumento de la concentracin de dixido de carbono proveniente del uso de
combustibles fsiles ha provocado la intensificacin del fenmeno y consecuente
aumento de la temperatura global, derritiendo los hielos polares y aumentando elnivel de los ocanos.1
El resultado es que nuestro planeta, segn explican los investigadores, est
sufriendo un "calentamiento global"y, en consecuencia, un "cambio climtico", el
mismo que produce aridezen la tierra y afecta a las actividades agropecuarias.
El cultivo en invernadero est permitiendo obtener producciones de calidad y
mayores rendimientos, en cualquier momento del ao, a la vez que permiten alargar
el ciclo de cultivo, permitiendo producir en las pocas del ao ms difciles y
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el buen funcionamiento de los invernaderos optimizando los recursos, lo cual se
traduce en ganancias a largo plazo.
2.6. GENERALIDADES DEL EFECTO INVERNADERO.
2.2.1 CONCEPTO DE INVERNADEROS
Los invernaderos son barreras fsicas entre el cultivo y el medio ambiente, que
permiten la creacin de un microclima especfico; la proteccin de las plantas contra
factores climticos adversos como la lluvia y el viento, plagas, enfermedades y
animales; y un manejo apropiado del cultivo, creando condiciones favorables
mediante la aplicacin de tecnologas.
A diferencia del cultivo a campo abierto, donde el campesino se preocupa
bsicamente por mejorar las condiciones de nutricin de la planta a nivel del suelo, elmanejo en ambientes protegidos permite aprovechar el potencial gentico de la
planta cuidando no solo de la raz, sino la parte area, con el fin de alcanzar una
mayor rentabilidad econmica. 2
Este tipo de estructura permite una optimizacin de la produccin, es tan solo unaherramienta, por lo cual el agricultor debe disear su proyecto antes de plantearse la
construccin de un invernadero. Para ello debe tomar en cuenta qu quiere hacer,
conocer el clima y aspectos geogrficos de su finca, definir los requerimientos
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2.2.2 IMPORTANCIA DE LOS INVERNADEROS
La importancia de un invernadero est en que asegura una produccin sin peligro de
ser daada por elementos meteorolgicos tales como lluvia, nieve, viento, granizo,
heladas, y otros factores como plagas y animales.
La tecnologa de invernaderos ha avanzado conforme se han requerido controlar las
variables ambientales para ciertos cultivos y a los resultados de la investigacin
biolgica en reas como la fisiologa vegetal, que proporcionan los parmetros
adecuados para estas variables.
Los invernaderos requieren de una serie de elementos complementarios que
proporcionen a las plantas un clima artificial que pueda ser controlado y modificado
por el productor o el investigador. Algunos de los factores o elementos que deben
ser controlados son: ventilacin, calefaccin, sombreado, riego, entre otros. 3
2.2.3 VENTAJAS DE LOS INVERNADEROS
Un invernadero presenta muchas bondades para el sector agrcola. Las ventajas
principales al utilizar invernaderos son:
Precocidad en los frutos.
Aumento de la calidad y del rendimiento.
Produccin fuera de poca.
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2.2.4 FACTORES QUE INCIDEN EN LA ELECCIN DE UN INVERNADERO
Para definir el diseo de un invernadero, el agricultor junto con los especialistas
deben tomar en cuenta una serie de parmetros externos e internos.
Entre los parmetros externos estn la radiacin solar, la temperatura, la altura, las
precipitaciones y el grado de humedad, el viento que puede ejercer cierto tipo de
presin sobre el sistema, el suelo que definir el tipo de bases que hay que colocar y
el tipo de estructura que debe soportar el peso del agua, los granizos y, en otras
latitudes, la nieve.
Es fundamental controlar los factores internos como la luz o energa, la temperatura,
la ventilacin, la humedad relativa y la disponibilidad de CO2. Igualmente, el peso del
cultivo, tanto de la planta como del fruto y los equipos como ventiladores, enfriadores,
estructuras de soporte, sistemas de calefaccin, etc.5
Tambin es importante tomar en cuenta otros factores como:
Disponibilidad de mano de obra (factor humano)
Imperativos econmicos locales (mercado y comercializacin).
2.7. CONTROL CLIMTICO EN INVERNADEROS.
En los ltimos aos son muchos los agricultores que han iniciado la instalacin de
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2.7.1. PARMETROS A CONSIDERAR EN EL CONTROL CLIMTICO.
El desarrollo de los cultivos, en sus diferentes fases de crecimiento, est
condicionado por cuatro factores ambientales o climticos: temperatura, humedadrelativa y luz. Para que las plantas puedan realizar sus funciones es necesaria la
conjuncin de estos factores dentro de unos lmites mnimos y mximos, fuera de los
cuales las plantas cesan su metabolismo, pudiendo llegar a la muerte.
a. Temperatura
Este es el parmetro ms importante a tener en cuenta en el manejo del ambiente
dentro de un invernadero, es el que ms influye en el crecimiento y desarrollo de las
plantas. Normalmente la temperatura ptima para las plantas se encuentra entre los
15 y 25 C.
Para el manejo de la temperatura es importante conocer las necesidades y
limitaciones de la especie cultivada. As 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 mnima letal. Aquella por debajo de la cual se producen
daos en la planta.
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La temperatura en el interior del invernadero, va a estar en funcin de la radiacin
solar, comprendida en una banda entre 200 y 4000 mm, la misin principal del
invernadero ser la de acumular calor durante las pocas invernales.
El calentamiento del invernadero se produce cuando el infrarrojo largo, procedente
de la radiacin que pasa a travs del material de cubierta, se transforma en calor.Esta radiacin es absorbida por las plantas, los materiales de la estructura y el suelo.
Como consecuencia de esta absorcin, stos emiten radiacin de longitud ms larga
que tras pasar por el obstculo que representa la cubierta, se emite radiacin hacia el
exterior y hacia el interior, calentando el invernadero.
El calor se transmite en el interior del invernadero por irradiacin, conduccin,
infiltracin y por conveccin, tanto calentando como enfriando. La conduccin es
producida por el movimiento de calor a travs de los materiales de cubierta del
invernadero. La conveccin tiene lugar por el movimiento del calor por las plantas, el
suelo y la estructura del invernadero. La infiltracin se debe al intercambio de calor
del interior del invernadero y el aire fro del exterior a travs de las juntas de la
estructura. La radiacin, por el movimiento del calor a travs del espacio
transparente.
b. Humedad relativa (HR).
La humedad es la masa de agua en unidad de volumen, o en unidad de masa de
aire. La humedad relativa es la cantidad de agua contenida en el aire, en relacin con
la mxima que sera capaz de contener a la misma temperatura
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Cada especie tiene una humedad ambiental idnea para vegetar en perfectas
condiciones: al tomate, al pimiento y berenjena les gusta una HR sobre el 50-60%; al
meln, entre el 60-70%; al calabacn, entre el 65-80% y al pepino entre el 70-90%.
La HR del aire es un factor climtico que puede modificar el rendimiento final de loscultivos. Cuando la HR es excesiva las plantas reducen la transpiracin y disminuyen
su crecimiento, se producen abortos florales por apelmazamiento del polen y un
mayor desarrollo de enfermedades criptogmicas. Por el contrario, si es muy baja,
las plantas transpiran en exceso, pudiendo deshidratarse, adems de los comunes
problemas de mal cuaje.
Para que la HR se encuentre lo ms cerca posible del ptimo el agricultor debe
ayudarse del higrmetro. El exceso puede reducirse mediante ventilado, aumento de
la temperatura y evitando el exceso de humedad en el suelo. La falta puede
corregirse con riegos, llenando canalillas o balsetas de agua, pulverizando agua en el
ambiente, ventilado y sombreado. La ventilacin cenital en invernaderos con anchura
superior a 40 m es muy recomendable, tanto para el control de la temperatura como
de la HR.
c. Iluminacin
A mayor luminosidad en el interior del invernadero se debe aumentar la temperatura,
la HR y el CO2, para que la fotosntesis sea mxima; por el contrario, si hay poca luz
pueden descender las necesidades de otros factores. Para mejorar la luminosidad
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En verano para reducir la luminosidad se emplean:
Blanqueo de cubiertas.
Mallas de sombreo.
Acolchados de plstico negro.
Es interesante destacar el uso del blanqueo ya que esta labor est en funcin 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
solucin nutritiva tiene que ir unida al efecto que produce el blanqueo. Los plsticos
sucios o envejecidos provocan el mismo efecto que el blanqueo.
2.7.2. CONTROL AMBIENTAL.
El control ambiental est basado en manejar de forma adecuada todos aquellos
sistemas instalados en el invernadero: sistema de calefaccin, la ventilacin y el
suministro de fertilizacin carbnica, para mantener los niveles adecuados de la
radiacin, temperatura, humedad relativa y nivel de CO2, y as conseguir la mejor
respuesta del cultivo y por tanto, mejoras en el rendimiento, precocidad, calidad delproducto y calidad del cultivo.
2.7.3. CLIMATIZACIN DE INVERNADEROS DURANTE PERODOS FROS.
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Empleo de pantallas trmicas, cuyo uso permite mantener entre 2 y 4 C ms
en el interior del invernadero, con el consiguiente ahorro de energa. Dichas
pantallas estn justificadas en el caso de utilizacin de sistemas de
calefaccin.
Condensacin que evita la prdida de radiacin de longitud de onda larga,
aunque tiene el inconveniente del goteo sobre la planta.
Capas dobles de polietileno de 150 galgas o de polipropileno, que se pueden
emplear como pantalla trmica, para evitar condensaciones sobre cubierta,
con el inconveniente de prdida de luminosidad en el interior. Se emplea
mucho en invernaderos sin calefaccin.
Invernaderos ms voluminosos que permiten mayor captacin de la luz y al
mismo tiempo mayor prdida de calor por conduccin. La mayor inercia
trmica de volmenes grandes, permite un mejor control del clima.
Propio follaje de las plantas, ya que almacenan radiacin.
Sistemas de calefaccin por agua caliente o por aire caliente.
2.3.3.3 SISTEMAS DE CALEFACCIN
El calor cedido por la calefaccin puede ser aportado al invernadero bsicamente por
conveccin o por conduccin. Por conveccin al calentar el aire del invernadero y por
conduccin se localiza la distribucin del calor a nivel del cultivo.
Los diferentes sistemas de calefaccin area o de conveccin ms utilizados se
pueden clasificar en:
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Construccin de un Prototipo para Invernadero
Los sistemas de distribucin de calor por conduccin se basan en tuberas de agua
caliente, las diferencias entre ellos se encuentran en la temperatura del agua y su
localizacin:
Suelo a nivel de cultivo.
Tuberas enterradas.
Banquetas.
2.3.3.4 EMPLEO DE PANTALLAS TRMICAS
Se puede definir una pantalla como un elemento que extendido a modo de cubiertasobre los cultivos tiene como principal funcin ser capaz de variar el balance
radiactivo tanto desde el punto de vista fotosinttico como calorfico. El uso de
pantallas trmicas consigue incrementos productivos de hasta un 30%, gracias a la
capacidad de gestionar el calor recogido durante el da y esparcirlo y mantenerlo
durante la noche, periodo en el que las temperaturas bajan sobremanera en los
invernaderos. Las pantallas tambin son tiles como doble cubierta que impide el
goteo directo de la condensacin de agua sobre las plantas en pocas de excesiva
humedad.
As las pantallas trmicas se pueden emplear para distintos fines:
a) Proteccin exterior contra:
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Construccin de un Prototipo para Invernadero
b) Proteccin interior:
Proteccin trmica, ahorro energtico (IR).
Exceso contra el enfriamiento convectivo del aire a travs de la cubierta.
Secundariamente, humedad ambiental y condensacin.
Existen distintos tipos de pantallas, presentando la mayora una base tejida con hilos
sintticos y lminas de aluminio. La composicin, disposicin y grosor de los hilos es
variable, ofreciendo distintas caractersticas.
Tambin existen pantallas en las que se tejen directamente las lminas del material
reflectante entre s o con otro tipo de lmina plstica (polister, polipropileno, etc.).
Otro tipo es adaptando el sistema de las mallas de sombreo tradicionales,
sustituyendo la llamada rafia de polipropileno o polietileno por aluminio.
As mismo, las pantallas pueden ser abiertas o ventiladas y cerradas o no ventiladas
en lo referente al paso del aire. Las abiertas presentan la ventaja de ser muy tiles enverano al permitir la evacuacin del exceso de temperatura y ofrecer propiedades
trmicas, reflejando gran parte de la radiacin IR durante la noche. Las pantallas
cerradas limitan las prdidas por conveccin del calor en el aire y reducen el volumen
de aire a calentar con lo que el ahorro de cara a la calefaccin es mayor.
2.7.4. CLIMATIZACIN DE INVERNADEROS EN PERODOS CLIDOS
Durante la mayor parte del ciclo productivo, la temperatura del invernadero es
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Construccin de un Prototipo para Invernadero
La reduccin de la radiacin solar que llega al cultivo (blanqueado,
sombreado, etc.).
La evapotranspiracin del cultivo.
La ventilacin del invernadero.
La refrigeracin por evaporacin de agua (nebulizacin, "cooling system",
etc.).
A continuacin se detallan las tcnicas y equipos de refrigeracin ms empleados en
la climatizacin de invernaderos.
2.3.4.1 SISTEMAS DE SOMBREO
El sombreo es la tcnica de refrigeracin ms usada en la prctica. La reduccin de
temperatura se basa en cortar ms de lo conveniente el porcentaje de radiacin
fotoactiva, mientras que el inflarrojo corto llega en exceso a los cultivos.
Se pueden dividir los distintos sistemas de sombreo en dos grupos:
Sistemas estticos. Son aquellos que una vez instalados sombrean al
invernadero de una manera constante, sin posibilidad de regulacin o control:
encalado y mallas de sombreo.
Sistemas dinmicos. Son aquellos que permiten el control ms o menos
perfecto de la radiacin solar en funcin de las necesidades climticas del
invernadero: cortinas mviles y riego de la cubierta.
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Construccin de un Prototipo para Invernadero
A.- Ventilacin natural o pasiva.
Se basa en la disposicin, en las paredes y en el techo del invernadero, de un
sistema de ventanas que permiten la aparicin de una serie de corrientes de aire que
contribuyen a disminuir las temperaturas elevadas y a reducir el nivel higromtrico.
Las ventanas pueden ser cenitales si se disponen en la techumbre o laterales si
estn colocadas sobre las paredes laterales del invernadero. Se admite que una
ventana cenital de una determinada superficie resulta a efectos de aireacin hasta
ocho veces ms efectiva que otra situada lateralmente de igual superficie.
Normalmente las ventanas deben ocupar entre un 18 y 22% de la superficie de los
invernaderos, teniendo en cuenta que con anchuras superiores a los 20 m. ser
imprescindible disponer de ventilacin cenital que mejore la aireacin lateral.
La apertura y cierre de las ventanas suele hacerse mecnicamente a travs de un
sistema de cremalleras, accionado elctricamente por un termostato, aunque tambin
puede hacerse manualmente.
B.- Ventilacin mecnica o forzada.
Los sistemas de ventilacin forzada consisten en establecer una corriente de aire
mediante ventiladores extractores, en la que se extrae aire caliente del invernadero, y
el volumen extrado es ocupado inmediatamente por aire de la atmsfera exterior.
Con este sistema solamente se puede conseguir una temperatura idntica a la del
exterior, pero su control es ms preciso que el que se logra con la ventilacin pasiva.
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Construccin de un Prototipo para Invernadero
velocidad de cada es muy pequea, por lo que permanecen suspendidas en el aire
del invernadero el tiempo suficiente para evaporarse sin llegar a mojar a los cultivos.
Para ello es preciso emplear un sistema de nebulizacin formado por un conjunto
boquillas nebulizadoras conectadas a tuberas que cuelgan de la techumbre del
invernadero. La instalacin se completa con bombas, motores, inyectores, filtros yequipos de control (termostatos, humidostatos, etc.) que permiten la automatizacin
del sistema.
B.- Pantalla evaporadora (Hidrocooling o Cooling System).
Se trata de una pantalla de material poroso que se satura de agua por medio de un
equipo de riego. La pantalla se sita a lo largo de todo el lateral o un frontal del
invernadero. En el extremo opuesto se instalan ventiladores elctricos. El aire pasa a
travs de la pantalla porosa, absorbe humedad y baja su temperatura.
Posteriormente es expulsado por los ventiladores.El rendimiento de un buen equipo se acerca al 85%. La pantalla suele estar
confeccionada con fibras (virutas de madera) o con materiales celulsicos en lminas
corrugadas y pegadas con aditivos.
2.7.5. ILUMINACIN ARTIFICIAL EN INVERNADEROS
En ciertas ocasiones es preciso aplicar iluminacin artificial o simplemente regular la
iluminacin natural en el interior del invernadero. Esto puede hacerse con el fin de:
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Construccin de un Prototipo para Invernadero
Aumentar la duracin del da, en plantas de da largo que no floreceran de
otra manera, durante el otoo-invierno. Destaca su empleo en plantas
ornamentales como Anthirrinum, Dahlia, Calceolaria, Gegonia tuberosa, etc.
Romper la continuidad del periodo oscuro en plantas ornamentales de da
corto (crisantemo, Poinsetia, Kalanchoe, etc.) con la finalidad de favorecer el
crecimiento vegetativo en una poca en que se vera favorecida la floracin
sin que las plantas tuvieran el adecuado tamao, o bien para provocar la
floracin en plantas de da largo en pocas de poca iluminacin.
Disminuir la intensidad luminosa en siembras estivales de hortalizas como el
apio, la cebolla, cubriendo los semilleros con mallas, caizos, etc.
Disminuir la duracin del perodo iluminado, con el fin de que plantas de das
coro puedan florecer en pocas en que la duracin del da es demasiado
elevada.
2.7.6. SISTEMAS INTEGRALES DE CONTROL CLIMTICO
En la actualidad son numerosos los sistemas de automatizacin que existen el
mercado para controlar los parmetros climticos de los invernaderos. Estos
sistemas se basan en el empleo de un ordenador central al que se conectan un
conjunto de sensores, que recogen las variaciones de los distintos parmetros
respecto a unos valores programados inicialmente. Se trata de una pequea estacinmeteorolgica que registra valores de temperatura exterior e interior, humedad
relativa, velocidad del viento, la iluminacin, etc.
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Construccin de un Prototipo para Invernadero
2.8. DISPOSITIVOS DE IRRIGACIN.
2.4.1 Sistemas de riego.
El agua de las instalaciones de riego en invernadero suele provenir de balsas o
directamente de pozos, pasa primero a la cabeza del sistema de riego, compuesta,
generalmente, por un equipo de bombeo, un equipo de filtracin y un equipo de
fertirrigacin, y desde aqu es transportada por una red de tuberas de PVC y PE
hasta las mesas de cultivo.
2.4.1.1 Cabeza del sistema de riego.A la cabeza del sistema de riego se colocan un conjunto de elementos con la funcin
de medir el agua, de incorporar fertilizantes, de colar o filtrar el agua, de regular
presiones y de ejecutar los programas de riego previamente programados.
Normalmente, la presin de cabeza del sistema de riego en invernaderos oscila entre
1-2 kgf/cm2, que es proporcionada por el equipo de bombeo.
B.- Equipo de fertirrigacin.
El equipo de fertirrigacin consta de varios depsitos que contienen los elementos
nutritivos, de inyectores venturi o bombas de inyeccin, de automatismos de control,
de electrovlvulas y de sensores.
C.- Red de riego.
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Construccin de un Prototipo para Invernadero
son de PE de baja densidad con dimetros comprendidos entre 32 y 63 mm. Los
ramales portagoteros se disponen a lo largo de las lneas de cultivo y son de PE de
baja densidad, con dimetros de 12 16 mm y una longitud normalmente inferior a
30 m, con goteros insertados, aproximadamente, cada 0,5 m (se suele colocar un
gotero por planta). La separacin entre ramales portagoteros depende de la
disposicin del cultivo.
Los goteros tipo botn que va pinchado a la tubera son muy utilizados en el riego de
viveros, semilleros e invernaderos. Pueden tener uno o ms puntos de desage, lo
que permite el riego simultneo de macetas adyacentes.
Los microaspersores son tambin utilizados para la distribucin del agua de riego. La
humedad relativa ambiente es ms elevada que cuando se usan goteros, por lo que
resulta beneficioso para ciertos cultivos. Existe un sistema denominado tren de riego,
en el que los aspersores se colocan, a cierta altura, sobre un soporte metlico que es
desplazado sobre cada sector del invernadero en cada riego. El sistema dispone de
una tubera enrollada de determinada longitud que le permite desplegarse a lo largo
del sector. La ventaja que tiene es que el invernadero no queda cubierto con
tuberas. Cuando se acaba el riego, el sistema se coloca en un lateral del
invernadero facilitando, de esta manera, el acceso a las macetas para cualquier otro
tipo de labores.
Existen otras alternativas de aplicacin de agua del riego en invernaderos que no
utilizan emisores. Una de ellas es el sistema denominado subirrigacin, empleado en
el cultivo de macetas en mesas. La mesa se cubre con una altura de agua de unos
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CAPTULO III
DIAGNSTICO DEL SECTOR AGRCOLA
DE LA PROVINCIA DE MANAB
3.1. ANLISIS INTERNO Y EXTERNO DEL REA AGRCOLA DEMANAB.
Una de las principales fuentes de ingresos econmicos en el sector rural de la
provincia de Manab, esta representado en la agricultura, esto se debe a la riqueza y
fertilidad que posee el suelo de esta zona, lo cual hace que muchos de sushabitantes se dediquen a esta actividad.
Sin embargo, en la actualidad, los ingresos han decrecido notablemente en
comparacin con aos anteriores, esto se debe a los duros golpes y embates que ha
tenido que soportar el sector campesino tales como el fenmeno del nio,
acontecimiento climtico que se llev gran cantidad de hectreas de cultivos y con
ellos, el sueo y la esperanza de muchos agricultores quienes con miradas
frustrantes vieron como el agua arrasaba con sus sembros, dejndolos endeudados
y hasta en la calle. Esto tambin afect a la ciudadana en general, pues hubo
escasez de productos agrcolas y esto ocasion un sobreprecio en los mismos.
Luego de este acontecimiento, el pas soporto una sequa que tambin afecto al
sector agrcola y ganadero, se perdi gran cantidad de sembros y murieron muchos
animales.
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fuerte sequa que estaba acabando con la vegetacin y el ganado del pas y de
pronto, para comienzos de este ao vemos como las abundantes precipitaciones ya
estnafectando a muchos campesinos de la zona por las inundaciones que afectan
sus cultivos. Pero an as, la actividad agrcola continua generando buenos ingresos
para la zona.
Podramos concluir este anlisis diciendo que la agricultura para la zona se esta
convirtiendo en un juego de azar, en el cual los campesinos apuestan todas sus
cartas a expensas de que el ao traiga un clima favorable para sus cultivos.
3.2. LEVANTAMIENTO Y CARACTERIZACIN DE LA INFORMACIN.
3.2.5. TIPO DE ESTUDIO.
La investigacin es de tipo crtico Propositiva y de ABP (Aprendizaje Basado en
Problemas), que implicamos para el levantamiento de informacin y posteriormenteel anlisis que se sustenta en los problemas percibidos y las expectativas de los
involucrados de la zona rural de la provincia de Manab, involucrados que ayudaron
en la conversin de los insumos, en el levantamiento y el anlisis de informacin para
finalmente plantear la propuesta alternativa estratgicamente definida.
Es descriptivo,porque se han generado objetivos, caracterizando las modalidades
de cosecha y los tipos de productos en las estaciones climticas del sector en
referencia.
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3.2.6. POBLACIN MUESTRA.
La investigacin se la realiz en las zonas rurales de Jipijapa, Portoviejo, Montecristi,
Santa Ana, Calceta y 24 de Mayo, que comprende el tamao de la muestra, de
acuerdo a la poblacin estimada en estos cantones, segn el Censo de Poblacin y
Vivienda del 25 de Noviembre del 2.001 es de 473.365 habitantes6; por lo tanto eltamao de la muestra se determin mediante la siguiente frmula matemtica:
Z 2 (P) (1 q) * N
e 2(N 1) + Z 2(P) (1 q)
(1,9) 2* (0,5) * (1 0,5) * (473.365)
(0,05) 2* (473.365 1) + (1,95) 2 (0,5) * (1 0,5)
449.992,60
1.183,41 + 0,95
n = 379,95
En el presente cuadro, se muestran los resultados y valores del clculo parciales:
Cuadro No. 4.1Clculo de Muestra
VARIABLES DESCRIPCIN DATOS
N = Tamao de la muestra 379,95
N = Tamao de la poblacin 473.365
P % de veces que se supone que ocurre (xito) 0 5
n =
n =
n =
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Por lo tanto se obtuvo un tamao de la muestra de 379,95 que para efectos reales se
aplicaron 380 encuestas.
3.2.7. PROCEDIMIENTOS.
Esta investigacin ha tenido un proceso sistmico y coherente para la recopilacin dela informacin, como se muestra a continuacin:
Cuadro No. 4.2Sistematizacin de la recopilacin de informacin
QUIN? COMO? CUNDO? DNDE? TCNICA INSTRUMENTOSInvestigadores,Autores deestedocumento deinvestigacin yencuestadores.
Visita al sector,contacto directoa travs de untrabajo decampo.
Diciembre / 05Junio / 06
Jipijapa,Portoviejo,Montecristi,Santa Ana, 24de Mayo ySucre
Observacindirecta.
Anlisis deinvolucrados
Entrevistas Encuestas Datos
estadsticos
Fuente : Autores del proyectoElaboracin : Autores del proyecto
Adems se llev a cabo el siguiente proceso para la actividad de recopilacin deinformacin:
a) Acercamiento e indagacin preliminar para recorrer los cantones: conocer entorno
b) Investigacin para conocer a las autoridades del sector: conocer representantes
c) Programacin de entrevista preliminar con el MAG: indagacin previa yexplicacin de los motivos de visita.
d) Programacin de visita para determinar reunin con las comunidades.
e) Se prepar instrumentos: documentos prediseados
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3.2.8. PROCESAMIENTO Y ANLISIS DE LOS RESULTADOS.
Tomando como referencia los antecedentes de los datos estadsticos del INEC y de
la informacin recopilada a travs de la indagacin a los habitantes de la zona rural
de los cantones antes mencionados, se pudo recabar la informacin.
Se aplic instrumentos de encuestas semi estructuradas, adems se aplic el
asistente para grfico de Microsoft EXCEL, que facilita las opciones de la
determinacin de rangos y series generados por el origen de los datos, ayud este
utilitario computacional a escoger la opcin grfica ms adecuada de acuerdo a
nuestra percepcin consideramos sea la manera ms clara de presentar losresultados en modelo grfico; adems para la interpretacin de los resultados se
aplic el mtodo inductivo deductivo. Los resultados a mostrarse se extraen de la
informacin obtenida con los cuestionarios aplicados.
A continuacin se presentan los resultados tabulados de la encuesta realizada a unamuestra de los habitantes de los sectores e referencia:
Producto resultante de nuestro estudio podemos observar lo siguiente:
Cuadro No. 4.3Resultados de la encuesta aplicada
PREGUNTA ITEM CANTIDAD PORCENTAJE
1.- Cuanto tiempo tiene viviendo en estazona?
Mas de 10 aos 262 69%
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5.- Como considera Ud. el clima de estazona para la agricultura?
Bueno 258 68%
6.- En el verano Tiene ud. facilidadespara sembrar y mantener sus cultivos? No 304 80%
7.- Alguna vez ha sembrado algnproducto que le haya ocasionadoproblemas en cuanto a su crecimiento y
produccin?
No 262 69%
8.- Que tipos de productos ha sembradoy cosechado? Varios
9.- Y cual de los productos anteriores esel que en ms ocasiones ha sembrado? Maz 76 20%
10.- Cree Ud. que la calidad de la cosechaque obtuvo aquellas veces fue: Muy Bueno 257 68%
11.- Como considera los ingresoseconmicos que obtiene de la cosecha enrelacin a los gastos realizados?
Buenos 209 55%
12.- Cuenta con un sistema de riego en elverano para sus cultivos? No 266 70%
13.- Posee alguna herramientatecnolgica que le permita mejorar elmanejo de sus cultivos?
No 369 97%
14.- Ha sufrido perdidas en su cosechapor causa de plagas? Si 258 68%
15.- Qu medidas toma Ud. en laactualidad para evitar las plagas? Fumigan 303 80%
16.- Han recibido o reciben capacitacinagrcola? Si 217 57%
Fuente : Encuesta aplicadaElaboracin : Autores del proyecto
Con los resultados ms relevantes obtenidos se puede concluir con lo siguiente:
El 83% de los encuestados consideran que la agricultura representa una de las
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los agricultores siembran sus productos esperanzados en que el clima les
favorezca. Es por eso que el 68% de los encuestados consideran que el clima es
parcialmente bueno para ejercer esta labor, sin embargo no estn del todo
satisfechos, por ese motivo, el 80% de los encuestados respondieron que no
tienen facilidades para mantener sus cultivos en poca de verano.
El 70% de los encuestados no poseen un sistema de riego, esto impide que los
agricultores produzcan sus cultivos en toda poca, ms an cuando el 97% de
los encuestados no cuentan con una herramienta tecnolgica que les permite
mejorar el manejo y produccin de sus cultivos.
Finalmente el 68% de los encuestados respondieron que al menos una vez en su
vida han perdido sus cultivos por ataques de plagas.
3.3. ESTUDIO DE PRE- FACTIBILIDAD PARA EL DESARROLLO PRELIMINAR
DEL PROTOTIPO: INFORME
Partimos enunciando lo siguiente:
La dificultad para cosechar en los campos Manabitas ocasionada por diferentes
factores y variaciones climticas como la falta de sistemas de riego, destruccin del
cultivo por el ataque de las plagas, elevado costo de insumos, la inadecuada
utilizacin de terrenos para la cosecha, entre otros.
En base a los resultados obtenidos en nuestro estudio, podemos concluir indicando
l t f tibl h i t l i t d l
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CAPTULO IV
PLANTEAMIENTO Y ESTUDIO DE FACTIBILIDAD
DE LA PROPUESTA.
4.6. PLANTEAMIENTO DEL DISEO A DESARROLLAR.
Luego de realizar el diagnstico situacional del sector agrcola actual en la provincia
de Manab, hemos observado la imperante necesidad de crear una herramienta
tecnolgica que sirva de apoyo a los agricultores de nuestros campos manabitas, es
por eso la propuesta de CONSTRUCCIN DE UN PROTOTIPO PARA
INVERNADERO que los beneficiar en las actividades cotidianas de la agricultura.
De esta manera se busca mejorar la produccin agrcola en eficiencia, efectividad yeficacia, as como en calidad, generando mayor rentabilidad financiera.
Este prototipo ayudara a solucionar los problemas que se presentan en los cultivos a
cosechar en los siguientes parmetros:
Control de Plagas.
Riego eficiente
Control de la temperatura
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4.1.3. DIAGRAMA GENERAL DEL SISTEMA
Con estos antecedentes, se muestra en la figura 4.1 el diagrama general en bloques
del sistema a desarrollar.
Figura 4.1Diagrama de Bloques del Sistema
AUTOMATIZACIN
Configurar Valores delSet Point de acuerdo alcultivo
MODO AUTOM TICO(Modo PC)
Captar datos reales desdelos sensores
Comparar los valoresreales con los del Set
Point, para tomardecisiones
Activar/Desactivaractuadores
MODO MANUAL
Captar datos reales desdelos sensores
Activar/Desactivaractuadorest ti t
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4.1.4. DIAGRAMA DE ACCIN DEL PROYECTO
Figura 4.2
Diagrama de accin del proyecto
4Bodega de Actas
3Si no hay lluvias, o enel verano utilizan los
sistemas de riegomanual.
1Preparar el terreno
para el sembro.
2Sembrar el Producto(en invierno, o veranosi poseen s. de riego)
Sistema Manual
1Preparar
condiciones delinvernadero para el
sembro
4 Uso de Sensores y Actuadores
Si cuentan
con S. deRiego
4.2Activar/Desactivar el
Sistema deVentilacin/Extraccin
4.1Activar/Desactivar elSistema de Riego y
abono l uido
4.3Activar/Desactivar el
Sistema de Iluminacin
Si NO
cuentan conS. de Riego
SistemaAutomatizado
2Sembrar elProducto
3Sensar y Controlar
automticamente lascondiciones climticas
(Temp, Hum y Lum)
3Esperar que existanbuenas condiciones
climticas para el buendesarrollo del cultivo
4
Darle mantenimiento alos cultivos
(controlar plagas,malezas y abono)
5Cosechar
Fuente: AutoresElaboracin: Autores
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4.2. ESTUDIO DE VIABILIDAD Y FACTIBILIDAD
La CONSTRUCCION DE UN PROTOTIPO PARA INVERNADERO, es una
herramienta que permite la captura de informacin a travs de sensores y en base a
comparaciones lgicas se realiza el encendido de actuadores que permiten simular
condiciones climticas adecuadas para el cultivo. En el Anexo No. 2 se muestra laestimacin econmica de este proyecto, indicadores como el ANLISIS COSTO
BENEFICIO, VAN, TIR que result y fueron utilizados para este fin. Sin embargo,
podemos determinar que el proyecto financieramente si es viable, as como
tecnolgicamente. Lo fundamentamos de acuerdo al anlisis financiero-econmico y
por la existencia en el mercado de los diferentes dispositivos requeridos para laconstruccin del prototipo.
Adicionalmente, con la apertura de crditos tanto del Banco Nacional de Fomento
como de la Corporacin Financiera Nacional implementada como Poltica de Estado
en el gobierno del Ec. Rafael Correa, existe la posibilidad de solicitar crditos a
pequeos agricultores, presentndose como una oportunidad para el sector y poder
invertir en el prototipo propuesto en este trabajo de investigacion.
4.2.1. FACTIBILIDAD TCNICA
Para la realizacin de este proyecto contamos con los siguientes recursos:
En la tabla 4.1 tenemos las caractersticas de la estacin de trabajo, tanto en
hardware como en software.
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MPLAB IDE 7.43 y PIC C Compiler, son lenguajes que los utilizamos en la
programacin del Microcontrolador.
Tabla 4.1
Caractersticas de la estacin de trabajo
Caracteristicas Mnima RecomendadaProcesador Pentium III, 1.0 Ghz Pentium IV, 2.8 GhzMemoria 128 Mb 512 MbDisco duro 40 Gb 80 GbSistema Operativo Windows 2000 Windows XPAplicaciones y Basede Datos
Microsoft Office 2003 (Excel y Access)
L. de Programacin Visual Basic 6.0, MPLAB IDE 7.43, PIC C Compiler
Fuente : AutoresElaboracin : Autores
Una tarjeta de salida a rels con las siguientes caractersticas:
Tabla 4.2
Caractersticas de la tarjeta de salida a rels
Fabricante: OptoModelo de la Tarjeta ET-OPTO RELAY4Nmero de Rels CuatroVoltaje de Operacin 5 VoltiosVoltaje de Salida 5 a 12 Voltios
Fuente : AutoresElaboracin : Autores
Una tarjeta de adquisicin de datos con las siguientes caractersticas:
Tabla 4.3
Caractersticas de la tarjeta de adquisicin de datos
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Construccin de un Prototipo para Invernadero
Un sensor de Humedad Relativa con las siguientes caractersticas:
Tabla 4.4
Caractersticas del sensor de humedad relativa
Fabricante: HumirelModelo del Sensor HM1500LF
Rango de Temperatura Operativa alaire libre soportado -40 a 60Grados CentgradosRango de Temperatura soportadapor el dispositivo (Almacenamiento)
-30 a 70 Grados Centgrados
Voltaje de Salida 1 to 3.6 Voltios
Voltaje de Entrada 5 Voltios
Fuente : AutoresElaboracin : Autores
Un sensor de Temperatura con las siguientes caractersticas:
Tabla 4.5
Caractersticas del sensor de temperatura
Fabricante: MicrochipModelo del Sensor TC1047A
Rango de Temperatura Operativa alaire libre soportado - 40 a +125 Grados Centgrados
Rango de Temperatura soportadapor el dispositivo (Almacenamiento)
- 65 a +150 Grados Centgrados
Voltaje de Salida 100mV a 1.7VVoltaje de Entrada 2.5 a 5.5 Voltios
Fuente : AutoresElaboracin : Autores
Un sensor de Luminosidad con las siguientes caractersticas:
Tabla 4.6
C t ti d l d l i id d
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Construccin de un Prototipo para Invernadero
Un Display con las siguientes caractersticas:
Tabla 4.7
Caractersticas del Display
Fabricante: FuturlecModelo del Display LCD16x4BLRango de Temperatura Operativa alaire libre soportado
0 a +50 Grados Centgrados
Nmero de Caracteres 16 caracteres
Nmero de lneas 4 lneasVoltaje de Operacin soportado 5 Voltios
Fuente : AutoresElaboracin : Autores
Una electrovlvula con las siguientes caractersticas:
Tabla 4.8
Caractersticas de la electrovlvula
Fabricante: Pats PendModelo N-51Salidas de Agua DosVoltaje de Operacin 110 Voltios
Fuente : AutoresElaboracin : Autores
Un Ventilador con las siguientes caractersticas:
Tabla 4.9
Caractersticas del Ventilador
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Construccin de un Prototipo para Invernadero
Un Extractor con las siguientes caractersticas:
Tabla 4.10
Caractersticas del Extractor
Fabricante: NefonMarca NefonVoltaje de Operacin 110 VFrecuencia en Hz 60 Hz
Fuente : AutoresElaboracin : Autores
Contamos tambin con elementos menores adicionales como un teclado matriz de 16
teclas entre otras piezas mnimas.
Para la programacin del Chip EEPROM de la tarjeta de adquisicin de datos, es
necesaria la herramienta MPLAB IDE Versin 7.43, software que viene incluido en la
compra de la tarjeta PICDEM Mechatronics de Microchip. Programar en este
Lenguaje resulta complicado pues se trabaja con lenguaje ensamblador, por lo cualtambin necesitaremos de la herramienta PIC C Compiler.
PIC C Compiler versin 3.2, es el Software que sirve como ambiente para la
programacin del microcontrolador, esta programacin ser despus traducida para
que pueda ser entendida por MPLAB.
Para realizar la interfaz hacia el computador, se utiliz el Paquete Visual Studio 6.0,
especficamente con Visual Basic 6 0 haciendo un enlace hacia Microsoft Access y
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Construccin de un Prototipo para Invernadero
Como podemos observar las herramientas que utilizamos para realizar la propuesta
no son muy comunes, sin embargo, las Licencias no son de valor alto.
Por todo lo mencionado anteriormente consideramos que si es factible tcnicamente
la realizacin de este proyecto de Prototipo para Invernadero.
En conclusin, todos estos dispositivos estn en existencia en la comercializacin del
mercado nacional.
4.2.2. FACTIBILIDAD OPERATIVA
La solucin propuesta cuenta con dos modos de operar:
1. Mediante la interfaz de la HMI (Interfaz hombre-maquina) es muy sencillo
operar el sistema, nos presenta un men amigable que cualquier persona, sin
importar su nivel acadmico, estar en capacidad de operar en cuestin depocas horas de capacitacin, lo cual ser favorable para la ptima utilizacin
por parte de los agricultores de nuestros campos manabitas.
El men de operaciones de la HMI de nuestra propuesta, tiene la opcin de
configuracin y sus tres modos posibles de operacin, los cuales pueden ser
seleccionados a travs de un teclado numrico (parecido al de un celular),
esto facilita desde todo punto de vista el buen manejo del automatismo.
Adicionalmente, cuando el sistema opera en modo manual, basta con solo
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Construccin de un Prototipo para Invernadero
herramienta de comparacin que ser til en la etapa de pruebas e
implantacin.
Para el manejo de la herramienta, ponemos en consideracin un manual de usuario
en donde se indica paso a paso lo que tiene que realizar para darle un uso
adecuado.
Por esta razn nos atrevemos a decir que el sistema podr ser operado mediante la
HMI sin necesidad de tener elevados conocimientos en las ciencias de la
computacin.
Adicional a esto, el sistema elimina por completo procesos manuales como el que los
agricultores tengan que regar los cultivos, por lo que existir mayor productividad en
la realizacin de estas tareas y en la realizacin de otras labores al disponer de ms
tiempo.
Por lo anteriormente descrito consideramos que es factible desde el punto de vista
del usuario la realizacin del Prototipo para invernadero.
Es un sistema monousuario, con la facilidad de poder operar desde diferentes sitios
(sistema conmutado).
4.2.3. ANLISIS FINANCIERO: COSTO BENEFICIO PRELIMINAR.
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Construccin de un Prototipo para Invernadero
proyecto, el mismo que estar sustentando objetivamente con los indicadores
financieros tales como el TIR (Tasa de rentabilidad), VAN (Valor actual neto) y C/B
(Costo beneficio).
Considerando todos los parmetros antes citados el valor total del desarrollo del
proyecto es de $ 3.228.22; adicionalmente, en el esquema de la Hoja de estimacin
donde se han considerado otros parmetros necesarios para determinar el valor para
la venta da como resultado que el costo total del producto sera de $ 4.700,28
incluido IVA. Cabe resaltar que se est estimando un margen de utilidad del 30%.
Pero debemos destacar que este valor esta sujeto a disminuir en el momento en que
se incremente el volumen de prototipos adquiridos por mltiples personas, pues elvalor estimado en la investigacin se dividira para el nmero de interesados, adems
debemos ser concientes de la cruda realidad de nuestros agricultores.
El beneficio econmico se muestra en el Plan Financiero del Proyecto que se
encuentra en el ANEXO No.2. Segn los resultados obtenidos en este planconsideramos que si es factible realizar la inversin en el proyecto porque al octavo
mes se recupera la inversin.
En la siguiente tabla se muestra los indicadores con los respectivos valores que se
obtienen al octavo mes.
Tabla 4.11
Indicadores Econmicos
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Construccin de un Prototipo para Invernadero
4.2.4. FACTIBILIDAD DE CALENDARIZACIN.
Tambin es importante considerar los tiempos de la ejecucion del proyecto, en la
tabla 4.12 se muestra un cronograma general de actividades, el mismo que
posteriormente ser detallado a profundidad en el plan de accin. Por medio de este,
demostramos que si es factible desarrollar nuestro proyecto en el tiempo restante.
Tabla 4.12
Cronograma general de actividades
No ACTIVIDAD TIEMPO(Semanas) TIEMPO ENDIAS TIEMPO ENHORAS
1Estudio de los antecedentes generales de
la zona agrcola de Manab 2 10 80
2
Recopilacin y anlisis de informacin de
las condiciones de los invernaderos y
estudios realizados en otras partes del
mundo.
4 20 160
3
Diagnostico de la zona Agrcola de Manab,
realizacin de Encuestas a los agricultores
del sector, interpretacin de los resultados6 30 240
4
Diseo Fsico (Modelo del Invernadero) y
del Sistema del prototipo para invernadero
(Diseo de: sistema electrnico, sistema
computacional)
3 15 120
5Construccin de la HMI y del Software
Invernadero 18 90 720
6Construccin de la estructura fsica del
Invernadero 1 5 40
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Construccin de un Prototipo para Invernadero
Es decir que el Proyecto ha tenido una duracin real del Proyecto es de
aproximadamente 41 semanas, lo que implica que incluido el tiempo aproximado 12
semanas del documento o informe, entonces, el Proyecto se lo ha realizado en 53
semanas netas de trabajo e investigacin.
Este plazo esta dentro del tiempo estipulado por el reglamento de la FACCI.
4.3. POLTICAS Y ESTRATEGIAS PARA DESARROLLAR, IMPLEMENTAR Y
OPERAR EL PROTOTIPO
Las polticas a aplicarse para desarrollar y operar el prototipo sern las siguientes:
Para construir el invernadero:
Utilizar el plstico tipo PVC adecuado para evitar el exceso de rayos solares y
ultravioletas: cubierta del invernadero. Disear un sistema de goteo adecuado para evitar el desperdicio del agua:
canalizacin de riego.
Colocar de manera correcta el ventilador y extractor, de manera que no afecte el
cultivo.
Para construir la HMI aplicar normas tcnicas del IEEE:
Utilizar cables y elementos adecuados en la parte electrnica: Construir un tablero
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Construccin de un Prototipo para Invernadero
MICROSOFT VISUAL BASIC 6.0, enlazada con MICROSOFT EXCEL.
Para almacenar la informacin se usar la base de datos MICROSOFT ACCESS.
Para la programacin del microcontrolador utilizar el lenguaje de Programacin
PIC C COMPILER en conjunto con la herramienta MPLAB.
Para implementar el prototipo:
Asegurarse de que los sensores y actuadores estn colocados en puntos
estratgicos del invernadero
Observar que el goteo caiga en la zona exacta del cultivo.
Proteger la HMI de la lluvia y altas temperaturas (no ms de 60C)
Las estrategias a aplicarse seran:
Utilizacin de mano de obra local: para la implantacin en un invernadero real
(siempre y cuando contemos con el apoyo de la empresa privada o el estado). Financiamiento Bancario: Minimizar los costos en la construccin de la HMI para
que la solucin este al alcance de los agricultores.
Productos nacionales: Obtener sensores de buen nivel de rendimiento a la hora
de realizar la captura de informacin, de esta manera dicha informacin ser
confiable.
4.4. DETERMINACIN DEL PLAN DE ACCIN DE LA ETAPA DEL
DESARROLLO DE LA PROPUESTA
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Construccin de un Prototipo para Invernadero
Tabla 4.13
Plan de accin de la etapa de desarrollo del proyecto
No ACTIVIDAD TIEMPO(Das) FECHARESULTADOSESPERADOS RESPONSABLES
1Diseo del DiagramaElectrnico de la HMI
419-Jun-0622-Jun-06
Diseo electrnico yubicacin decomponentes
Desarrolladores
2Diseo del Programa para elMicrocontrolador 5
23-Jun-0629-Jun-06
Diseo lgico y fsico dedatos, diccionario dedatos
DesarrolladoresIng. Electrnico
(Apoyo)
3 Diseo del sistemacomputacional 630-Jun-0607-Jul-06
Interfaz del sistema,diseo lgico y fsicode datos, diccionariode datos
Desarrolladores
4 Construccin de la HMI 20 10-Jul-0604-Ago-06
Conexin delmicrocontrolador conlos sensores yactuadores
DesarrolladoresIng. Electrnico
(Apoyo)
5Programacin(del microcontrolador y delsistema invernadero)
70 07-Ago-0617-Nov-06
Cdigo fuente yejecutables
Desarrolladores
6Construccin de laestructura fsica delInvernadero
520-Nov-0624-Nov-06
Estructura fsica delinvernadero y tierrapreparada para sembrar
DesarrolladoresIng. Agrnomo
(Apoyo)
7
Integracin del Sistema y delos componentestecnolgicos al Invernadero 5
27-Nov-0601-Dic-06
Sensores y actuadoresadaptados al
invernadero
DesarrolladoresIng. ElectrnicoIng. Agrnomo
(Apoyo)
8 Pruebas del prototipo 30 05-Dic-0616-Ene-06
Resultados, Anlisis eInterpretacin de losresultados
Desarrolladores
Feriados:10 de Agosto, 26 de Septiembre, 1, 2 y 3 de Noviembre 25 de Diciembre, 01 de EneroNota: El tiempo de labores corresponden a das calendarios laborables en por el lapso de 8 horas/da.
Fuente :AutoresElaboracin :Autores
4.5. RECURSOS A UTILIZARSE
L tili l d ll d l P t ti I d l
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Construccin de un Prototipo para Invernadero
Tabla 4.14
Recursos humanos empleados en el proyecto
Cargo Nombres Descripcin
Desarrolladores delproyecto
Investigadores delProyecto
Estudiantes desarrolladores delproyecto.
Director de tesis Jos Bazurto Roldn, MBAPersona que guiara el desarrollo
del proyecto.Ing. Elctrico y electrnico(Asesor Externo - ESPOL) Ing. Luis Paucar
Persona que contribuye en lacapacitacin para la construccindel sistema electrnico de la HMI.
Ing. Agrnomo(Asesor Externo) Ing. ngel Intriago
Persona responsable de lasideas en la construccin delinvernadero y la plantacin
Fuente : AutoresElaboracin : Autores
HARDWARE Y SOFTWARE
En la siguiente tabla se detalla en que sistema operativo funciona los lenguajes de
programacin seleccionados, la cantidad de memoria RAM, procesador y disco duro
que necesita para su correcto funcionamiento.
Tabla 4.15
Sistemas operativos en los que se puede desarrollar la propuesta
Lenguaje deProgramacin
Sistema Operativo RAM CPU
Visual Basic 6.0
Microsoft Windows 2003Windows XP ProfesionalWindows 2000 ProfesionalWindows 2000 Server
160 MB160 MB96 MB
192 MB
Pentium II a 450 MHZSe recomienda Pentium
III a 600 MHZ
Windows 98
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Construccin de un Prototipo para Invernadero
Tabla 4.16
Hardware necesario para la construccin del proyecto
Descripcin Cantidad
Kit mecatronica de microchip (Tarjeta) 1Sensor de humedad relativa 1Sensor de temperatura 1
Sensor de luminosidad 1Tarjeta de salidas a rel 1Tablero 60x30x20 de plancha de 1/16" con plafon, tapa desmontable,llave de seguridad, pintado al horno y con 4 calados
1
Teclado 4x4 1Pantalla Lcd 16x4 1Electrovlvula 1Fuente de poder 500w 1
Selector de 2 pos 1Pulsadores 4Diodos leds 4Adaptadores 3Conectores seriales macho y hembra 3Bomba de agua mini 1
Fuente : AutoresElaboracin : Autores
MATERIALES
Los materiales necesarios para la realizacin de este proyecto se detallan en la
siguiente tabla, cabe destacar que se toman en cuenta elementos utilizados en la
parte investigativa as como en la construccin de este proyecto.
Tabla 4.17
Recursos materiales necesarios para realizar el proyecto
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Construccin de un Prototipo para Invernadero
CAPTULO V
DESARROLLO DE LA PROPUESTA ALTERNATIVA.
Despus de haber realizado el anlisis de la situacin actual y bosquejado el diseodel proyecto, continuaremos con el desarrollo de la siguientes fases para completar
el proceso del presente Plan Operativo de la construccin de un Prototipo para
Invernadero.
5.1. CIMENTACIN DE LA INFRAESTRUCTURA DEL INVERNADERO.
A continuacin se detallar como se ha realizado la construccin global del
invernadero.
5.1.1 CONSTRUCCIN DE LA INFRAESTRUCTURA FSICA.
Partiendo de los estudios investigativos, hemos seleccionado el modelo de
invernadero tipo capilla, como lo muestra la figura 5.1.
Figura 5.1
C i d P i I d
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Construccin de un Prototipo para Invernadero
Para realizar la construccin de la estructura del invernadero hemos empleado
cuerdas de madera debidamente empernada en todos los extremos, para hacerle
ms resistente al viento o fuertes precipitaciones. Para cubrir el mismo, empleamos
plstico PVC de 1.5 mm, especial para invernaderos. Para el interior del invernadero
contamos con tres gavetas plsticas las cuales estn ubicadas sobre una estructura
de madera que se ha asegurado a una de las paredes del invernadero y en la parteinferior contamos con un cajn de madera que tambin ser utilizada para el cultivo.
Para la ubicacin del invernadero, hemos considerado como factor fundamental el
recorrido del viento, de tal manera que pueda ingresar sin problemas por el
ventilador. Otro aspecto importante a considerar es el recorrido del sol, de hecho las
normas dicen que se debe ubicar de norte a sur, pero para nuestro estudio este no
es un factor significativo.
En la figura 5.2 a observamos las gavetas en conjunto con la estructura y en la figura
5.2 b vemos como estn ubicadas las tres gavetas plsticas.
Figura 5.2
C t i d P t ti I d
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Construccin de un Prototipo para Invernadero
5.1.2 CONSTRUCCIN DEL SISTEMA DE IRRIGACIN.
Al realizar la construccin del sistema de irrigacin, hemos empleado un tanque
elevado, de tal manera que el riego de las plantas se realizar por gravedad, lo cual
es una ventaja que nos permitir disminuir el consumo de energa elctrica. La
tubera que baja del tanque elevado esta conectada a una electrovlvula que permiteo impide el paso del agua la cual es distribuida por una unin en cruz para regar los
cultivos que estn en las diferentes gavetas.
El tipo de riego que se realiza es por goteo, dicho sistema se construy
artesanalmente usando mangueras de pulgada, a las cuales se les hicieron
agujeros que han sido tapados con piola de algodn, de tal manera que al pasar el
agua por la manguera moja la piola y cae en forma de gotas. Todo esto lo podemos
ver representado en la figura 5.3.
Figura 5.3
Construccin de un Prototipo para Invernadero
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Construccin de un Prototipo para Invernadero
interior, mientras que el extractor evacua el aire caliente desde el interior hacia el
exterior; de esta manera, el aire que ingresa choca en las paredes del invernadero
creando una ventilacin circular manteniendo as un ambiente fresco y agradable
para las plantas. La posicin del ventilador (Ve) y extractor (Ex) se observan en la
figura 5.4.
Figura 5.4
Fuente :AutoresElaboracin :Autores
5.1.4 CONSTRUCCIN DEL SISTEMA DE ILUMINACIN.
Como funcin adicional, utilizamos un sistema de iluminacin, el mismo que consta
de dos focosque se activan en el momento en que el sensor de luminosidad detecta
un rango inferior al establecido por el operador. Esto tiene una doble funcionalidad:
Iluminar el invernadero y subir la temperatura en el momento en que sea necesario.
Indicamos que esta funcin es adicional, porque esta provincia se caracteriza por
tener un clima calido
Construccin de un Prototipo para Invernadero
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Construccin de un Prototipo para Invernadero
Figura 5.5Diagrama electrnico de la HMI
Fuente :AutoresElaboracin :Autores
Aqu observamos entre los elementos ms importantes una pantalla LCD de 4x16 en
la que mostraremos el men de operacin y los datos configurados y captados; unteclado de 16 teclas que servir para escoger las opciones que se programarn; la
interfaz de puerto serial para hacer la conexin de la HMI con el computador y una
Construccin de un Prototipo para Invernadero
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Construccin de un Prototipo para Invernadero
la humedad. En el anexo 3 podr observar fotos relacionadas a la construccin de la
HMI.
5.2. MONTAJE DE LOS DISPOSITIVOS DE CONTROL Y AUTOMATIZACIN.
Para realizar el montaje de los dispositivos de control utilizados (Sensores y
actuadores) hemos considerado que dichos elementos se encuentren ubicados en
zonas estratgicas, de tal manera que puedan captar valores precisos con los cuales
se realiza el control y la toma de dediciones.
Es aconsejable que el sensor de humedad relativa este lo ms cerca posible de las
plantas, pero evitando que pueda estar en el suelo, mojado o cerca del agua, de esa
forma se lograr capturar el valor preciso.
Al colocar el sensor de luminosidad debemos evitar que su fotocelda pueda estar
colocada en la sombra o tapada por algn objeto, pues de ser as, no capturar el
valor real, ya que no ser impactada por los rayos solares.
El sensor de temperatura debe estar ubicado en un punto estratgico del invernadero
en el cual no reciba aire directo por parte del ventilador.
As mismo, para evitar un gasto excesivo en cable, se debe ubicar la HMI cerca del
invernadero (en la parte externa), deber estar cubierto por hojas de zinc para evitarque pueda mojarse o ser afectado por los fuertes rayos solares.
Al colocar el ventilador debemos tomar muy en cuenta el sentido en el que circula el
Construccin de un Prototipo para Invernadero
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p p
con esto lograremos que el aire fresco que ingresa, choque en las paredes del
invernadero y se propague hacia todos los sectores, entonces el extractor viene y
cumple su funcin.
Los dispositivos de iluminacin deben colocarse en la parte superior del invernadero
para evitar que exista un cortocircuito (en caso de que pudieran mojarse) o que no
pueda cumplir correctamente su funcin (por ejemplo si se los coloca muy cerca de
las plantas, las podra quemar).
Al colocar los dispositivos de irrigacin debemos tomar en cuenta que el goteo debe
caer directamente sobre la raz de las plantas, logrando as, economizar los recursos
(agua, abonos y nutrientes).
5.3. DESCRIPCIN DE LOS PROCESOS OPERATIVOS TECNICOS.
El desarrollo del diseo es una de las fases ms importantes, aqu es donde se
definen y delinean los detalles fsicos y lgicos del prototipo para obtener el
componente o producto final, para lo cual se plantea el flujo operacional de la
propuesta a travs de la siguiente figura.
Figura 5.6
Sistema de interfaz
Construccin de un Prototipo para Invernadero
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p p
Podemos observar que existen cinco procesos principales dentro del prototipo:
Captacin de datos anlogos a travs de los sensores (Temperatura,
Humedad Relativa y Luminosidad)
Conversin de datoscaptados (A/D) en la HMI.
Procesamientode datosen la HMI (Comparacin de los valores reales conlos del set point.
Importacin/exportacin de datosdesde o hacia el PC.
Control Climtico mediante la activacin de los diferentes Actuadores
(Ventiladores/Extractores, electro vlvulas, luces)
A continuacin detallaremos los diferentes procesos.
5.3.1. CAPTACIN DE DATOS
La captacin de los datos en este prototipo se realiza a travs de tres sensores
utilizados: Temperatura, Humedad Relativa y Luminosidad, los cuales detallamos a
continuacin.
5.3.1.1. SENSOR DE TEMPERATURA
El sensor de temperatura se encarga de captar los valores correspondientes a la
temperatura ambiente dentro del invernadero. Dicho valor es captado en forma
l i f d id A l i /Di i l l di i l
Construccin de un Prototipo para Invernadero
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Figura 5.7Interfaces electrnicos
Fuente : MicrochipElaboracin : Autores
Figura 5.8Caractersticas tcnicas
Fuente : MicrochipElaboracin : Autores
En la siguiente figura se muestra la ecuacin que utiliza el sensor como punto de
referencia en sus mediciones, la cual nos da como resultado un grafico de Voltaje (Y)
vs. Temperatura (X), en el cual vemos que un voltaje de salida Y nos da una
temperatura X en grados centgradosFIGURA 5.9
Curva de temperatura del sensor
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5.3.1.2. SENSOR DE LUMINOSIDAD
El sensor de luminosidad se encarga de captar los valores correspondientes a la
irradiacin que se produce dentro del invernadero por los rayos solares. Dicho valor
es capturado a travs de una foto celda en forma analgica y transformado por un
convertidor Analgico/Digital a un valor digital que pueda ser entendido por la tarjeta
microcontroladora en la HMI y por el PC.
En la figura 5.10 vemos el sensor con 3 pines, de los cuales solo se utilizan 3, Vdd
que representa el voltaje de alimentacin que puede ser entre 2.7 y 5.5 Voltios, Vss
es el pin que se conecta a tierra y Vout es el voltaje que arroja el sensor producto dela medicin, el mismo que se comunica con el convertidor A/D en la tarjeta
controladora Microchip, podemos apreciar tambin en la figura 5.11, el numero de
pines y su funcin.
FIGURA 5.10
Disposicin de fotocelda y pines del sensor
Construccin de un Prototipo para Invernadero
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FIGURA 5.11
Caractersticas tcnicas
Fuente : TaosElaboracin : Autores
5.3.1.3. SENSOR DE HUMEDAD RELATIVA
El sensor de humedad relativa se encarga de captar los valores correspondientes a
la humedad dentro del invernadero. Dicho valor es capturado analgicamente y el
convertidor Analgico/Digital se encarga de transformarlo a un valor digital que la
tarjeta microcontroladora en la HMI la puede entender y transferir al PC.
En la figura 5.12 vemos el sensor con 3 cables, los cuales poseen diferentes colores,
asi, Vdd que representa el voltaje de alimentacin que debe ser 5 Voltios est
representado por el color azul, Vss esta representado por el cable blanco y se
conecta a tierra y Vout es el voltaje de salida que representa la medicin, el mismo
que se comunica con el convertidor A/D en la tarjeta controladora Microchip y estarepresentado por el color amarillo.
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FIGURA 5.12
Curvas relativas de humedad y equivalencias
Fuente : HumirelElaboracin : Autores
5.3.2. CONVERSIN DE DATOS
El proceso de conversin de datos se hace mediante el pin A0 del Chip PIC16F877A,
que es el que se encarga de convertir la informacin de Analgica a Digital para que
pueda ser entendida por la tarjeta microcontroladora.
Este proceso consiste en lo siguiente:
Los diferentes sensores capturan un total de 10 valores de los cuales se obtiene un
valor promedio. Esto se hace debido a la rapidez con la que ellos capturan un valor
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5.3.3. PROCESAMIENTO DE DATOS
Una vez que los datos han sido capturados y convertidos, debern procesarse. La
tarjeta microcontroladora es la encargada de realizar esta operacin tomando en
cuenta los parmetros de los diferentes sensores (entindase por parmetros a la
ecuacin que rige al sensor y su voltaje de operacin/captacin), de esta manera
tenemos:
La ecuacin para el sensor de humedad relativa es RH = 0.03892 Vout - 42.017 , el
valor captado (Vout) viene dado en voltios (Max 3,6 y min 1), pero el convertidor A/D
trabaja con un voltaje mximo de 5v y una resolucin mxima de conversin de 1024
(10 bits) por eso es necesario transformar los 3,6v a los que trabaja el sensor de HR
para saber su resolucin mxima, la cual es 737 este valor pasar a multiplicarse por
4,9 para saber su valor correspondiente en el convertidor. Si se detecta que el valor
es menor a 1082 (mv) indicar que tiene una HR de 0%; caso contrario, someter el
valor encontrado a la ecuacin de HR del sensor para obtener el valor real
porcentual, mismo que se comparar con el valor del set point para determinar si es
necesario encender o apagar el actuador respectivo (Sistema de riego).
La ecuacin para el sensor de temperatura es T= (Vout - 500) * 0.1 , el valor captado
(Vout) viene dado en voltios, el Vout mximo en la salida es de 1 a lo que lecorresponde una resolucin de 204 que representa una temperatura mxima de 50
C y el Vout mnimo del sensor es de 0,5 y le corre sponde una resolucin de 102 que
representa una temperatura mnima de 0 C Si se de tecta que el valor es menor a
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El sensor de luminosidad esta diseado para trabajar con un nivel de luminosidad nomayor de 125 uW/cm2, voltaje mximo de 2,5 V que indica el 100% de luminosidad y
una resolucin de 512; su nivel de luminosidad mnimo aceptable es de 70 uW/cm2,
voltaje no menor a 1 v lo que representa el 40% de luminosidad que constituye una
resolucin de 205. Su ecuacin es la siguiente: L= 0,04016 * Vout + 0,4. El valor
resultante de esta ecuacin se compara con el valor del set point para determinar sies necesario encender o apagar el actuador respectivo (Luces).
Como hemos observado estos son los datos que sern procesados para obtener los
diferentes resultados.
5.3.4. IMPORTACIN/EXPORTACIN DE DATOS
Los datos captados por los sensores podrn ser manejados desde un computador a
travs de un programa que se realizar en Microsoft Visual Basic, as mismo esta
informacin se almacenar en una base de datos de Microsoft Access. Se ha
pensado utilizar estas herramientas debido a su bajo costo.
Este software esta