Produccion inteligente de tomates en invernadero (parte I)

Los sistemas mecanicos, electricos, electronicos y de control de un invernadero inteligente contemplan estructura fisica, sistemas de ventilacion, sistema de humidificacion, sistema de riego y suministro de nutrientes con su respectiva automatizacion; estando esta ultima compuesta por sensores, actuadores y un controlador que forman el lazo de control para la regulacion de las variables del microclima que se busca ofrecer dentro del invernadero.

A continuacion mostramos las variables seleccionadas para construccion y puesta en marcha de un proyecto de invernadero inteligente:

Ubicacion: Tlalpan, D.F. Se verifico que esta zona estuviera rodeada de arboles que sirvan como rompevientos, con disponibilidad de agua y energia electrica.

Orientacion: Norte-Sur. Aunque los rayos solares se manifiestan de distinta forma en las diferentes estaciones del año, provocando sombras en diferentes lugares del invernadero, el factor predominante de esta orientacion son los vientos, ya que las bandas quedan hacia al poniente, que son los vientos predominantes.

Estructura: Tipo tunel con implementacion de una ventila cenital y dos ventilas laterales. Sus dimensiones son 10m de largo por 10m de ancho, lo cual resulta en un area para cultivo de 100m2. El diseño de la estructura es de tipo modular donde se utilizaron columnas, largueros y arcos galvanizados con perfil tubular, asi como conectores.

Cuarto de control: Ubicado a unos metros del invernadero. Contiene la central de mando (controlador) que controla los sistemas de automatizacion y obtiene lecturas de los sensores. El cableado hacia actuadores y sensores es subterraneo.

Cubierta del invernadero: Plastico tratado con estabilizador de rayos UV II calibre 720. La altura de las paredes laterales es de 3m y la altura del punto superior, de 5.6m.

Sistema de sombra: Se implemento un rollo de malla de 50% de sombreo, la cual viene en presentacion de 3.7m x 100m. Esta malla se encuentra enrollada en tubos de aluminio, tanto en la parte superior como en la inferior, y su funcion de enrollar/desenrollar la realiza sobre cuatro perfiles de aluminio.

Existe un sistema de malla sombra tanto para el lado izquierdo como para el derecho del invernadero que cuenta con actuadores independientes.

Sistema de cultivo y riego: El metodo implementado es la Tecnica de Pelicula Nutriente (NFT, por sus siglas en ingles), un sistema hidroponico en el cual la solucion nutritiva circula dentro de una tuberia de PVC donde las raices de las plantas estan en contacto con esta; mientras que la parte aerea de la planta da hacia el exterior de la tuberia para recibir luz directa.

Sistema de ventilacion: Se implementaron sistemas de ventilas laterales y cenital, ademas de equipos que permitiran la extraccion del aire.

Sensores: El invernadero inteligente cuenta con sensores de temperatura, humedad relativa, intensidad luminosa, conductividad electrica (CE) y pH.

En adicion a los sensores mencionados, que son los principales, tambien se tienen sensores de lluvia y viento, en los cuales el controlador se basara para llevar a cabo acciones preventivas en favor de la estructura del invernadero.

Los sistemas de ventilacion y sombreo, humidificacion y riego, y suministro de nutrientes son accionados por motores (extractores), bombas y valvulas de control, respectivamente. Estos ultimos cierran el lazo de control en el invernadero inteligente, los cuales reciben la señal directamente del controlador.

En la siguiente imagen se muestra un esquematico del diagrama electrico y electronico que se tiene en el invernadero inteligente que incluye sensores, sistemas de automatizacion y controlador.

Finalmente, ya que se cuenta con la parte de la estructura y las bases para el invernadero, sensores y sistemas de automatizacion, lo que sigue es realizar el control para mejorar las condiciones climaticas dentro de este.

Antes de abordar el controlador desarrollado, primero se da una nocion del estado actual de las tecnicas de control encontradas tanto en el mercado como en la literatura.

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