Antep Roy Ecto Plant as d

SISTEMA AUTOREGABLE PARA UN UNA PLANTA VEGETAL

NESTOR DAVID MARTÍNEZ OLIVAOMAR FERNANDO GRANADOS VERGARA

LUZ DALETH LÓPEZ JIMÉNEZ

ESCUELA COLOMBIANA DE CARRERAS INDUSTRIALES PROGRAMA ESPECIALIZACIÓN EN AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL

BOGOTÁ, D.C. 2012

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SISTEMA AUTOREGABLE PARA UNA PLANTA VEGETAL

NESTOR DAVID MARTÍNEZ OLIVAOMAR FERNANDO GRANADOS VERGARA

LUZ DALETH LOPEZ JIMENEZ

Anteproyecto

NOMBRE(S) Y APELLIDOS DE DIRECTOR(ES) DE SEMINARIO Título Académico

ESCUELA COLOMBIANA DE CARRERAS INDUSTRIALES PROGRAMA ESPECIALIZACIÓN EN AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL

BOGOTÁ, D.C. 2012

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TABLA DE CONTENIDO

1. INTRODUCCIÓN.................................................................................................62. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN......................................................................72.1. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN...............................72.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN..............................72.3. SISTEMATIZACIÓN DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN........................73. OBJETIVOS........................................................................................................73.1. OBJETIVO GENERAL....................................................................................73.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS...........................................................................84. JUSTIFICACIÓN Y DELIMITACIÓN....................................................................84.1. JUSTIFICACIÓN.............................................................................................84.2. DELIMITACIÓN...............................................................................................85. MARCO TEÓRICO Y ESTADO DEL ARTE........................................................95.1. MARCO TEÓRICO....................................................................................................95.2. MARCO CONCEPTUAL.........................................................................................125.3. ESTADO DEL ARTE...............................................................................................156. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN.......................................................216.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN:..........................................................................216.2. POBLACIÓN Y MUESTRA:..........................................................................216.3. HIPÓTESIS:..................................................................................................216.4. INSTRUMENTOS O HERRAMIENTAS DE RECOLECCIÓN DE DATOS:...217. RESULTADOS ESPERADOS...........................................................................227.1. RESULTADOS DIRECTOS....................................................................................227.2. RESULTADOS INDIRECTOS................................................................................228. IMPACTO ESPERADO.....................................................................................238.1. IMPACTO SOCIO-AMBIENTAL............................................................................238.2. IMPACTO ACADÉMICO.........................................................................................239. CRONOGRAMA:...............................................................................................2310. PRESUPUESTO...........................................................................................2410.1. PRESUPUESTO GLOBAL.....................................................................................2410.2. PRESUPUESTOS DISCRIMINADOS..................................................................2411. BIBLIOGRAFÍA:............................................................................................27

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LISTA DE TABLAS:

Tabla 01: Presupuesto Global………………………………………………………….23Tabla 02: Gastos Del Personal………………………………………………………...23Tabla 03: Equipos...................................................................................................24Tabla 04: Software..................................................................................................25

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LISTA DE ILUSTRACIONES:

Ilustración 1: Sensor de Humedad con LM555......................................................10Ilustración 2: Sensor DHT11..................................................................................10Ilustración 3: Sensor WATERMARK 200 SS-V......................................................11Ilustración 4: Sensor Honeywell HIH 4000-002......................................................11Ilustración 5: Difenbaquia.......................................................................................12Ilustración 6: Hiedra Inglesa...................................................................................12Ilustración 7: Helecho Rizado.................................................................................13Ilustración 8: Espatifilo...........................................................................................14Ilustración 9: Psicrómetro.......................................................................................15Ilustración 10: Sistema F + P.................................................................................18Ilustración 11: Sistema Claber instalado en una mesa de cultivo en la tienda MAYOLAS .............................................................................................................18Ilustración 12: Sistema Micro Drip GARDENA.......................................................19

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1. INTRODUCCIÓN

El trabajo en ambientes cerrados es una práctica que se ha venido incrementando de manera vertiginosa en los últimos dos siglos debido a la revolución industrial y todos los automatismos y producción en masa que resultaron en consecuencia y que en los últimos años se han convertido en una tarea más que frecuente en conjunto con un aumento masivo en tecnología, dando como resultado el distanciamiento cada vez más notorio de las personas con la naturaleza.

En un intento de promover la interacción entre el hombre y la naturaleza y al mismo tiempo mejorar las condiciones laborales de las personas que trabajan en ambientes cerrados, el DAMA (Secretaría Distrital de Ambiente) ha buscado promover, por medio de cartillas verdes desde 2005, el incorporar naturaleza dentro de las oficinas, ya que según se hace referencia en el libro mencionado “los ciudadanos suelen pasar entre el 80% y el 90% del tiempo en espacios interiores realizando actividades de tipo sedentario, tanto durante el trabajo como durante el tiempo de ocio.”, espacios en los que se condensan, de forma desapercibida, numerosos tipos de sustancias y radiaciones que desfavorecen el normal desempeño tanto físico como mental de las personas que allí se encuentran y que la presencia de una planta puede contrarrestar.

Solo por mencionar algunas de las formas en las que las plantas ayudan al ser humano: absorbe gas carbónico y otras sustancias químicas posiblemente cancerígenas que se derivan de productos de aseo, ionizan el aire a través de la fotosíntesis y disminuye las radiaciones eléctricas de los equipos. Todos estos factores suponen cambios favorables en el ambiente de una oficina ofreciendo a las personas que se desempeñan en él sentirse relajadas y seguras y también favorecer su estado de salud. Otra investigación hecha posteriormente en la que se comparaba el comportamiento de los seres humanos trabajando en un espacio cerrado pero con ventilación natural de aire fresco (con más microorganismos en el ambiente) y espacio cerrado pero con ventilación provocada mecánicamente (cantidad de microorganismos reducida), dio como resultado que al trabajar en el espacio con ventilación natural se presentaban mucho menos malestares que cuando trabajaban con ventilación mecánica, como en el caso de los espacios cerrados. Esto dio pie a pensar que el ser humano debería tener en su vivienda y en su trabajo el contacto directo con la naturaleza, para lo cual se usaron ciertos tipos de plantas que además de ayudar psicológicamente a las personas también purificaban el aire de todas las toxinas que los elementos provocan.

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2. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN

2.1.DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN

De acuerdo con las Investigaciones hechas por la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) sobre las personas que trabajan y viven en espacios cerrados y con poca ventilación, se observó que éstas empezaban a tener síntomas negativos relacionados con su salud, malestares que podrían deberse en mayor medida al hecho de que cada objeto en si (muebles, pegantes, detergentes e incluso el mismo ser humano) emite numerosas sustancias todo el tiempo que se concentran en espacios cerrados.

Observando atentamente cómo es la vida del ser humano nos damos cuenta que el vertiginoso crecimiento de las ciudades ha producido que los espacios de trabajo y de vivienda sean más pequeños, y muchas veces la carga de trabajo no permite que las personas tengan una interacción directa con la naturaleza, además esta es una época en la que la ecología realmente necesita ser llevada adelante por el bien del planeta. Con este propósito en mente y tomando en cuenta las investigaciones de la NASA, el departamento técnico Administrativo lanza una campaña en la que debe tenerse al menos una planta por cada 10 m2. Sin embargo siguiendo el patrón de comportamiento humano, al tener al cuidado una planta puede darse el caso de que llegué a olvidarse o que surjan algunos otros inconvenientes relacionados.

2.2.FORMULACIÓN DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN

¿Cómo implementar un sistema que suministre agua a una planta de interior de forma autónoma y además facilite información del estado de humedad, transmitiéndola por medios electrónicos?

2.3.SISTEMATIZACIÓN DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN

¿Qué especie de planta se elegirá como objeto de prueba para el sistema? ¿Qué tipo de sensor se usará para la humedad? ¿Cómo implementar un sistema automático para el riego de una planta? ¿Qué interfaz de comunicación se usara para la información del estado de

humedad?

3. OBJETIVOS

3.1.OBJETIVO GENERAL

Implementar un sistema que suministre agua a una planta de forma autónoma y además facilite información del estado de humedad, transmitiéndola por medios electrónicos.

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3.2.OBJETIVOS ESPECÍFICOS Elegir la planta vegetal que será objeto de prueba y aplicación del sistema

de auto riego. Elegir el sensor adecuado para la medición de humedad en la planta

teniendo en cuenta su costo y eficiencia. Implementar un sistema automático para el riego de una planta. Implementar un sistema de comunicación que transmita el estado de

humedad de la planta por medios electrónicos

4. JUSTIFICACIÓN Y DELIMITACIÓN

4.1.JUSTIFICACIÓN

Organizaciones como el Dama, la Nasa y empresarios como Kamal Meattle han hecho estudios en edificios con plantas donde se demuestra que el uso de estas incrementa la pureza del aire, al filtrar y absorber iones ayudando a mejorar aspectos como la salud y estado anímico de las personas que conviven en esos sitios. La automatización de este proceso, abarca la instrumentación industrial, que incluye los sensores y transmisores de campo, los sistemas de control y supervisión, los sistemas de transmisión y recolección de datos y las aplicaciones en tiempo real para supervisar y controlar el riego de las plantas para ayudar a implementar un jardín colgante en las edificaciones.

4.2.DELIMITACIÓN

Este proyecto se realizará en Bogotá por razones de tiempo y presupuesto para transporte o viajes a otros territorios nacionales e internacionales, El prototipo a desarrollar en el transcurso de éste proyecto puede requerir mejoras en los acabados estéticos en caso de que llegara a ser considerado para producción o comercialización.

Este proyecto está basado en el documento de la Nasa “Interior Landscape Plants for Indoor Air pollution abatement” en cuanto al uso de las plantas como limpiadoras del aire, no se pretende comprobar o refutar los resultados o las características que nos brindan, solo se trata de implementar un sistema de riego automatizado para al menos una de las plantas que se consideran eficientes.Por la diversidad del clima, humedad, tipo de agua entre otros solo se puede hacer esto con el tipo de planta “Selvática”. Se realizará para aplicación en Bogotá y no se garantiza para el territorio nacional e internacional.

5. MARCO TEÓRICO Y ESTADO DEL ARTE

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5.1.MARCO TEÓRICO

El estudio de los beneficios de la planta ha tenido gran acogida por diferentes organizaciones y empresas, entre ellas la Nasa, debido a la gran influencia positiva que se ha presenciado en la eliminación de los COV (Compuestos orgánicos volátiles), Entre los que se encuentran el formaldehído, el benceno y el tricloroetileno (sustancias químicas que se producen de pinturas, líquidos limpiadores, detergentes, pegantes, humo de cigarrillo, las fotocopiadoras e incluso muebles, entre otros). La presencia de estos elementos en el ambiente crea un efecto llamado “edificio enfermo”, y las plantas son una muy eficiente solución para este problema.

La Nasa realizo un estudio de diferentes plantas capaces de purificar el ambiente llamado Interior “Lanscape Plants for Indoor Air pollution abatement”, los resultados presentados por la NASA demostraron que la presencia de plantas vivas en un período de 24 horas, reducían la contaminación en un 89.8%. También el Departamento de Horticultura y Arquitectura Paisajística de la Universidad de Washington, demostró que cuando las plantas ocupan de un dos (2) a un cinco (5) por ciento del volumen total del espacio, la acumulación de polvo en superficies horizontales se reduce aproximadamente en un 20%. A su vez, la humedad ambiental aumenta hasta un diez por ciento (10%), equilibrando la resequedad de ambientes con aire acondicionado o calefacción.

De las diez (10) plantas que el estudio realizado por la NASA recomienda se eligen las tres más acordes a su facilidad de adquisición y mayor posibilidad a sobrevivir: (1.) Dieffenbachia amoena,(2.) la Hiedra inglesa y (3.) Espatifilo.

Junto con la planta (dentro de la tierra donde se encontrara sembrada) se instalara un circuito que tiene como función detectar la cantidad de agua presente en la tierra, para que de este modo indique cuándo será realmente necesario realizar el riego de la misma, es decir que la variable física a controlar es la humedad, factor que cambia según la planta. La humedad es un fenómeno natural, que se presenta a nivel molecular y se encuentra básicamente relacionada con la cantidad de moléculas de agua presentes en una determinada sustancia, la cual puede estar en estado sólido o gaseoso.

Existen varias opciones contempladas para la elección del sensor de humedad entre estas tenemos: (1.) consiste en un sistema discreto usando un circuito oscilador LM555, el cual tiene una resistencia variable que depende de la humedad registrada y de éste valor de resistencia depende la frecuencia generada por el circuito que se visualizaría en un LED.

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Ilustración 1: Sensor de Humedad con LM5551

(2.) El emplear un circuito integrado que tenga como función de medir humedad en un sitio determinado. Entre las referencias contempladas se encuentran:

Sensor DHT11:

Además de ser un sensor de humedad también lo es de temperatura, puede ser conectado a cualquier tipo de micro-controlador, ya que maneja una señal digital de 8 bits, que además asegura la exactitud en la medición. Su método de medición de humedad es el resistivo.

Ilustración 2: Sensor DHT112

WATERMARK 200SS-V:

1 Ilustración realizada por Nestor David Martínez Oliva

2 Imágenes tomadas de: DHT11 Humidity & Temperature Sensor features a temperature & humidity sensor complex with a calibrated digital signal output. (2010, 7 30). DHT11 Humidity & Temperature Sensor . United Kingdom.

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Es un sensor de humedad con voltaje de salida lineal, lo cual facilita su conexión con dispositivos de control. Está diseñado para ser un sensor permanente, puesto en el suelo para monitoreas y leer tantas veces como sea necesario. Entre sus características también se encuentran que no requiere mantenimiento, tiene calibración estable por fabricante, su rango de mediciones está entre 0V y 3V.

Ilustración 3: Sensor WATERMARK 200 SS-V3

Sensor de humedad Honeywell HIH 4000-002:

Es un sensor capacitivo cuya salida de voltaje es lineal, tiene un diseño de bajo consumo y de resistencia a sustancias químicas. Sin embargo presenta un offset debe ser contrarrestado con un operacional en modo restador, de esta manera tomará rangos de humedad entre 0 y 3 voltios, siendo 0 V el 0% de humedad y 3V el 100%. El hecho de que este sea un dispositivo lineal hace posible su conexión directa a un controlador

Ilustración 4: Sensor Honeywell HIH 4000-0024

Los datos obtenidos del circuito sensor de humedad deben ser debidamente analizados en algún tipo de micro-controlador, que dependiendo de los datos recibidos llevará a cabo los procesos continuos, entre los cuales están hacer llegar

3 Imágenes tomadas de: http://www.irrometer.com/sensorssp.html#wm

4 Imagen Tomada de: http://www.tme.eu/html/ES/sensores-de-humedad-con-salida-de-tension-lineal/ramka_2245_ES_pelny.html

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la información de humedad del estado de la planta al usuario y de ser necesario proceder al riego de la planta.

5.2.MARCO CONCEPTUAL

Difenbaquia (Dieffenbachia amoena):

Es una planta decorativa de interior originaria de las regiones entre Costa Rica y Colombia. Sus hojas son de forma ovalada y crecen hasta unos 20 cm, esta planta puede crecer hasta 120 cm, son de climas cálidos y húmedos. Se pueden ubicar en sitios muy iluminados pero no recibiendo directamente la luz del sol. Puede resultar peligroso el contacto directo (ingerir o tocar) con la sustancia que contienen sus hojas. Está en el puesto número 20 de las 50 plantas que purifican el aire y que son fáciles de cuidar, mencionada por el señor B.C Wolverton en su libro “Plantas amigas de interior: 50 plantas que purifican el aire del hogar y de la oficina”.

Ilustración 5: Difenbaquia5

Hiedra inglesa (Hedera helix):

Planta tipo enredadera originaria de regiones de clima templado, sus raíces se adhieren a la superficie de los árboles y los muros desnudos, crece rápidamente y solo es necesario mantener sus raíces húmedas. La hiedra inglesa está ubicada en el puesto número 6 de las 50 plantas que purifican el aire y que son fáciles de cuidar, mencionadas por el señor B.C Wolverton en su libro “Plantas amigas de interior: 50 plantas que purifican el aire del hogar y de la oficina”.

Ilustración 6: Hiedra Inglesa6

5 Imágenes tomadas de: http://www.indoorflowers.net/dieffenbachia/http://www.ehowenespanol.com/cuidar-dieffenbachia-como_55844/http://cadalsovive.blogspot.com/2010/12/me-mandan-este-comunicado.html

6Imágenes tomadas de: http://www.hogartotal.com/3669/las-mejores-plantas-para-apartamentoshttp://es.dreamstime.com/foto-de-archivo-libre-de-regal-iacuteas-hoja-de-la-hiedra-image3565735

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Helecho Rizado (Nephrolepis exaltata “Bostoniensis”):

Proveniente de climas cálidos, su mejor ubicación es en sitios con abundante luz pero sin tener un contacto directo con la misma, esta planta requiere bastante humedad pero a cambio es una de las más eficaces a la hora de eliminar los contaminantes del aire, especialmente el formaldehido, también es la más eficaz en proporcionar humedad en el interior. Se debe tener cuidado con la sequedad de la atmósfera que la rodea ya que es un factor mortal, en verano es vital ponerla en un lugar fresco y sombrío. El Bostoniensis se encuentra en el puesto número 9 de las 50 plantas que purifican el aire y que son fáciles de cuidar, mencionadas por el señor B.C Wolverton en su libro “Plantas amigas de interior: 50 plantas que purifican el aire del hogar y de la oficina”.

Ilustración 7: Helecho Rizado7

Espatifilo (Spathiphyllum):

Originaria de zonas tropicales, sus hojas son brillantes y en forma de vela de barco, debe ser ubicada en lugares luminosos, pero nunca bajo la luz directa del sol ya que quemaría sus hojas, tampoco someterla a temperaturas menores a 15°C. El espatifilo se encuentra en el puesto número 10 de las 50 plantas que

7 Imágenes tomadas de: http://www.nathankramer.com/garden/plants/ferns/boston.jpghttp://us.cdn2.123rf.com/168nwm/keattikorn/keattikorn1103/keattikorn110300038/9042400-helecho-aislada-de-hoja-en-blanco.jpg

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purifican el aire y que son fáciles de cuidar, mencionadas por el señor B.C Wolverton en su libro “Plantas amigas de interior: 50 plantas que purifican el aire del hogar y de la oficina”.

Ilustración 8: Espatifilo8

Humedad absoluta (Habs):

Es la razón entre la masa de agua presente (en [ Kg]), y el volumen (en [ m3] ) del aire o la tierra.9

Humedad relativa (H r):

Es la relación entre humedad absoluta y la cantidad de agua que contiene un elemento expresada en porcentaje9:

Humedad específica:

Es la razón entre la masa de agua y la masa de sustancia seca presentes en un elemento o compuesto ([ Kg agua ] / [ Kg Sustancia seca] ).9

Higrometría:

Medición de la cantidad de humedad presente en una sustancia ya sea sólida o gaseosa.

Higrómetro:

Cualquier instrumento cuya función sea la de medir humedad en la atmósfera Cualquiera de las diversas clases de instrumentos utilizados para medir la

8 Imágenes tomadas de: http://www.imagejuicy.com/images/plants/s/spathiphyllum/5/http://www.apopkafoliage.com/plants/Spathiphyllum.htm9 Tomado de “Automatización Industrial: Sensores De Humedad Samir Kouro”

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humedad atmosférica. El instrumento más utilizado en los laboratorios para realizar esta medición psicrómetro o termómetro con bulbos mojado y seco.10

Ilustración 9: Psicrómetro11

5.3.ESTADO DEL ARTE

Un reporte hecho por la NASA en 1989, menciona los resultados obtenidos tras investigar la influencia que tienen las plantas con el aire y el ambiente en espacios cerrados, y también menciona las 10 plantas que son más fáciles de cuidar y con tiempos prolongados de irrigación. (1)

El libro verde es un explicativo sobre la campaña que hace la Departamento Técnico Administrativo del Medio Ambiente, que consiste en tener al menos una planta por cada 10m2, además de mencionar varios de los beneficios que de éstas ofrecen, siendo así el primer soporte usado para este proyecto. (2) (3) (4)

Las especies de plantas mediterráneas son una gran elección para los jardines de muro ya que tienen una gran tolerancia ante la falta de humedad, dentro de estas se encuentran: la bungavilla, la begonia, el crisantemo, los alelíes, etc. Y si nos enfocamos en los arbustos que son plantas que pueden ubicarse en la sombra total, encontramos algunas como: la aralia, el laurel, las cicas, el durillo, la hiedra, el helecho o la nandina que sobreviven sin apenas luz. (5)

El área relacionada con las tecnologías de riego en los cultivos de flores no ha progresado tanto como los sistemas de comunicaciones lo han hecho, por lo tanto estos dos no han sido desarrollados de manera conjunta para generar un mejor

10 "Higrómetro." Microsoft® Encarta® 2009 [DVD]. Microsoft Corporation, 2006.Microsoft ® Encarta ® 2007. © 1993-2006 Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos.11 Tomado de: http://www.meteoros.net/2011/07/tipos-de-psicrometros.html

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uso de los recursos directamente relacionados al proceso, y en consecuencia se generan desperdicios de agua. (6)

El Sistema de irrigación por goteo, es el riego más eficiente y económico a largo plazo. Permite un mejor uso del agua, y mejor control de fertilizantes usados. (7)

AGRITEC COLOMBIA LTDA es una empresa encargada de la implementación de soluciones electrónicas, enfocadas al medio agrícola, determinando no solamente sistemas de auto-riego, sino que también los complementa con sistemas de detección del estado de la planta (Humedad), algunos de sus productos o servicios son: el Software de trazabilidad, Dispositivos electrónicos para la recolección de datos externos y Controladores de procesos. Los sistemas desarrollados con mayor influencia se encuentran en El Tesoro Fruit S.A, Flores Ubaté-Grupo Chía, entre otros. El sistema aplicado en la industria es el MCT-FRUIT ya que ofrece recopilación de datos en campo y determina una función de control más óptima. (8)

Una de las formas en las que se puede implementar la interfaz de comunicación y monitoreo de datos es a través del PC interconectando un PLC, un micro controlador, el cual recibe los datos del PLC y los transmite al PC donde serán graficados y analizados. (9)

Otro método que puede ser usado para el monitoreo del estado de una planta es la transmisión por radiofrecuencia del valor de las variables medidas en un invernadero, tales como son temperatura, humedad relativa y humedad del suelo, los datos o señales son recibidos por un computador en donde por medio del Software Labview se visualizan y almacenan, además desde allí también se realiza en control de riego automático. (10)

Analizando el efecto producido de las variables físicas medidas sobre el desarrollo del cultivo se puede saber cómo afecta la temperatura y la humedad relativa a la humedad del suelo para tener el mejor desarrollo de la planta sin prestarle muchos cuidados, pero que si brinde paz y tranquilidad a sus usuarios. (11)

Para la construcción de un sistema de riego es indispensable conocer los tipos de redes de conexión más usuales como regadores fijos, regadores POP UP, entre estos se determina si el suministro de agua es en forma continua o si lo hacen en forma entrecortada, Los fijos no hacen mayor sonido y cubren un diámetro más corto, mientras los entrecortados lanzan el agua en intervalos pequeños y a una mayor distancia, haciendo un ruido característico bastante fuerte. (12)

A través de los Controladores Lógicos Programables se puede dar con gran exactitud, los diferentes días y horas de riego de las plantas. Sabiendo las necesidades más básicas es necesario un control preciso del nivel de agua (evitar que algunas plantas como cactus enano se ahoguen) y mantener ahorros de este vital

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liquido por esto es el uso de un sensor de lluvia, el cual se activa cuando se presenten precipitaciones pluviales, dando así el corte del funcionamiento del riego. (13)

Para el desarrollo, evaluación y monitoreo del sistema automatizado de riego, se encuentran tres estrategias de riego (lisímetro, TDR y balance hídrico climático). El estudio fue realizado en el Colegio de Postgraduados, Campus Montecillo. El sistema de recolección de datos que nos enfocaremos es el TDR, con la funcionalidad del sistema para la tarjeta de comunicación de red modelo NL100 revisando su sistema de versatilidad ante el uso de transmisión de datos a un servidor principal. (14)

Los sistemas de riego agrícola, generalmente se utilizan en el campo mexicano, son de control manual lo que puede provocar desperdicio de agua y energía eléctrica. Este documento propone un sistema que mantenga el nivel deseado de humedad, sin consumir más agua de la necesaria. El sistema debe ser sencillo, de bajo costo, con una construcción sólida que resista la exposición a las condiciones a que estará sometido durante su operación, deberá ser de fácil operación. El uso eficiente del agua para el riego agrícola se obtiene con la automatización de los sistemas de irrigación, para esto podemos usar un PLC. (15)

La tecnología Wi Fi permite un monitoreo en tiempo real de los campos de cultivo facilitando el mantenimiento de estos y disminuyendo los costos de producción al tener un sistema de riego por goteo activando las bombas parea la liberación –del fluido. (16)

El sistema de micro aspersión es y una forma de riego automático que baja los costos por la eficiencia en la distribución y al no tener que contratar personal para esta labor se disminuyen los costos de producción de un cultivo agrícola. (17)

SISTEMA ECOLOGICO EN EL INTERIOR DE UNA HABITACION (18)

Sistema LEAF.BOX

Maneja paneles de resina de polietileno de alta densidad con utilización del musgo de Sphagnum, que es muy recomendado por las protecciones que ofrece contra:

ataque de Insectos hongos Bacterias. Agentes químicos utilizados en jardinería.

Sin tener alguna influencia negativa en nuestro entorno y dando así una mayor garantía contra el deterioro y corrosión de nuestro sistema de matera brindando una protección de humedad a la estructura donde será fijado.

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Sistema F+P Consiste en una estructura metálica sobre la que se dispone un modulo de paneles plásticos donde se fijaran una combinación de filtros donde se incorporan las raíces. El sistema F+P Es de fácil manipulación con una amplia tolerancia a recintos no muy extensos, la gran ventaja de este sistema es un mantenimiento casi nulo. Pero dependiendo del tipo de plantas instaladas debe ser su Exposición a la luz.

Ilustración 10: Sistema F + P12

SISTEMA DE RIEGO "OASIS" DE CLABER (19)

Incorpora un depósito de agua y programación de riego incorporado que podemos elegir cuánto dura el depósito de agua (10, 20, 30 ó 40 días). El sistema diseñado para interiores es práctico y funcional con su alimentación por pilas así que podemos ubicarlo donde nos convenga pero tomando en cuenta que la altura de instalación debe ser superior a la de las plantas, ya que no dispone de bomba de impulsión sino que el agua baja por gravedad.

Ilustración 11: Sistema Claber instalado en una mesa de cultivo en la tienda MAYOLAS 13

12Fuente: http://www.unusualgreen.com/es/vertical-gardens/ Coraline by Automattic.13 http://elbalconverde.blogspot.com/2011/07/como-riego-en-vacaciones.html

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http://elbalconverde.blogspot.com/2011/07/como-riego-en-vacaciones.html

http://www.unusualgreen.com/es/vertical-gardens/

Sistema MicroDrip GARDENA

Suministra la cantidad de agua necesaria a la planta a través de goteros. La tierra se riega uniformemente impidiendo la evaporación, la filtración y el flujo masivo de agua. Este tipo de sistema de riego de uso eficiente del agua suministra a la raíces la cantidad exacta de agua. El riego se adapta de forma específica a las necesidades individuales de las plantas:

Goteo continuo. Llovizna ligera. Pulverización fina.

Ilustración 12: Sistema Micro Drip GARDENA14

1. Control del caudal de agua: Temporizador para el control de flujo de agua para regar las plantas de forma automática.

14 http://www.gardena.com/ar/water-management/micro-drip-irrigation-system/ Copyright © 2011-2012 HUSQVARNA

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http://www.gardena.com/ar/water-management/micro-drip-irrigation-system/

2. Aparatos básicos reductores de presión: Reductor de presión inicial a una presión operativa de 1,5 bar aprox. para un funcionamiento óptimo de los goteros y las toberas. Además, el agua se filtra al tiempo que fluye a través del aparato básico reductor de presión.

3. Goteros finales: Los goteros se usan para regar de forma precisa las macetas de flores o macetas colgantes.

Sistema de control de agua mediante GPRS que detecta y reducen el flujo del líquido en caso de avería, fallos que comunican inmediatamente. El sistema se basa en comunicación de soporte web " aviso rupturas de tubería, Además envía alarmas en caso de fallo eléctrico, Se trata de un sistema autónomo capaz de detectar averías e imprevistos dando informe a los usuarios del sistema, permitiendo respuestas inmediatas". El municipio cuenta con sistemas de control del riego mediante Controles y electroválvulas que suministran el riego necesario para cada zona, buscando momentos del día en los que la evaporación es menor.(20)

Modelos urbanos y consumo de agua. El riego de jardines privados en la región metropolitana de Barcelona. (21)

“Para el año 2015 se estima que un 55% de la población mundial residirá en ciudades (PNUD;2000)” Con esta introducción se aborda el riego de jardines y la importancia de manejar el agua con mucha prudencia, busca la manera más eficiente de hacer riego en los jardines, haciendo énfasis que entre mayor sea el estrato socio económico mayor es el tamaño del jardín y por ende el consumo es mayor .

El manejo responsable de los recursos no renovables contribuye a crear una sociedad equitativa. La escasez del recurso hídrico constituye una importante limitación para cualquier intento de desarrollar agricultura en las regiones áridas. El aumento de la demanda de este recursos con lleva a que el costo de esta aumente y su reciente limitación de su disponibilidad para su uso en la Agricultura. La ingeniería y la ciencia que están para ayudar mejorar la vida de la humanidad en este caso el riego en la agricultura. En promedio el “10 % de las áreas regadas en todo el Mundo son por aspersión, siendo este porcentaje más elevado en los países desarrollados y con bajos costes de la energía”. (22)

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6. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN

6.1.TIPO DE INVESTIGACIÓN:

El tipo de investigación usado para la realización del presente proyecto es del tipo descriptivo, ya que está basado en estudios e investigaciones previamente realizadas por otras instituciones nacionales y extranjeras, que aunque son aplicados en ambientes y circunstancias diferentes, comparten un proceso de desarrollo similar al que se llevará a cabo y con de los cuales se usarán cifras, estadísticas y otro tipo de información que pueda servir como soporte.

6.2.POBLACIÓN Y MUESTRA:

Por recomendaciones ambientales es debido tener al menos una planta por cada 10 m2, con preferencia de ventilación artificial, ya que puede ser reemplazado por un sistema de regulación de aire natural a base de plantas de interior, es por eso que el prototipo de sistema de auto riego se desarrollará en un espacio similar al mencionado, con garantía de que no solo se tendrá un aire más puro, si no se le será entregado a los usuarios una mayor tranquilidad y un mejor desempeño a la hora de realizar sus quehaceres, Pero no con solo esto el usuario no tendrá que estar al tanto del estado de las plantas más que unas pocas revisiones anuales (Tierra, capsulas de desarrollo) ya que estas estarán en el proceso de cuidado automático.

Las pruebas del sistema de control de riego automático se realizarán usando una planta, que en principio será un helecho Rizado (Nephrolepis exaltata “Bostoniensis”, ver ilustración 7). Sobre él se realizan las pruebas iniciales que no son más que la determinación de cada cuanto tiempo debe ser regado y con qué cantidad de agua.

6.3. HIPÓTESIS:

Es posible controlar de forma automática una o varias de las condiciones de las que depende la vida de una planta, tal como lo es la cantidad de agua que se le debe suministrar en cierto periodo de tiempo, y además valiéndose de ese mismo sistema de control se puede monitorear a distancia complementándolo con paneles de visualización, o en un caso más sofisticado, la adquisición y visualización de datos por medio de una interfaz de conexión a datos (GSM, Internet).

6.4. INSTRUMENTOS O HERRAMIENTAS DE RECOLECCIÓN DE DATOS:

Para verificar el funcionamiento del sistema de control de riego automático para una planta es necesario realizar una serie de procedimientos con elementos

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específicos para cada prueba. A continuación se hará referencia a los equipos más relevantes:

Elementos de control de Flujo (Válvula) para el suministro de agua para la planta.

Manejo del Sensor para el control de la realimentación del sistema.

Manejo de los posibles temporizadores (Desfase en minutos, horas o días) para una programación precisa del riego de la planta (ya que sea en un sistema lineal “El mismo tiempo para regar las plantas”).

Instrumentos de medición y verificación de datos (Multímetro (Tech ref.TM-208), Osciloscopio (Fluke 128)).

Equipos de consulta, procesamiento y análisis de resultados (ACER 1551-4531, TOSHIBA Satelite y TOSHIBA Satellite L515-S4962).

7. RESULTADOS ESPERADOS

7.1.RESULTADOS DIRECTOS

Entrega de un sistema que suministre agua a una planta de forma autónoma y además que suministre información del estado de humedad por medios electrónicos.

Ser una referencia para otros desarrollos y base para futuras investigaciones encaminadas a mejorar la calidad del ambiente por medio de la electrónica, creando también conciencia social.

Obtener el rendimiento mas optimo del sistema y así producir su evolución para procesos más robustos con mínimas modificaciones.

7.2.RESULTADOS INDIRECTOS

Con la realización de los componentes mencionados se logrará básicamente dar mayor alcance al proyecto planteado por el DAMA en su cartilla Oficinas Verdes, bajar el uso ineficaz del agua (es decir, el riego excesivo) para que este recurso vital pueda ser utilizado en otra actividad. Con esta tecnología se permitirá tener plantas en diferentes lugares sin importar si son poco accesibles, bajando las condiciones de mantenimiento, bajar el efecto del edificio viejo y tener un lugar más agradable de trabajo.

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8. IMPACTO ESPERADO

8.1. IMPACTO SOCIO-AMBIENTAL

Con la presencia de una planta en el sitio de trabajo o en espacios cerrados no solamente se logra un ambiente más relajado, sino también un gran beneficio físico para las personas del área ya que éstas absorben del aire todo tipo de sustancias contaminantes a la vez que producen oxígeno, con lo cual contribuye a la relajación y desintoxicación del cuerpo. Así mismo la presencia de una planta hace que el ambiente se vuelva húmedo evitando malestares como sequedad e irritación de la piel y la garganta.

8.2. IMPACTO ACADÉMICO

Este proyecto se convierte en una nueva guía para siguientes investigaciones que precisen de información acerca del sistema de auto riego con una interfaz de comunicación sofisticada. En el presente proyecto se complementa la información encontrada acerca de la promoción de lugares verdes dentro de las oficinas con sistemas electrónicos que faciliten y simplifiquen en lo posible sus cuidados, demostrando de esta forma que la electrónica se puede aplicar en diferentes ámbitos de la vida cotidiana.

9. CRONOGRAMA:

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10.PRESUPUESTO

10.1. PRESUPUESTO GLOBAL

Tabla 01: Presupuesto Global

RUBROFUENTE

TOTALECCI CONTRAPARTIDA OTROS

GASTOS DE PERSONAL $1’800.000 $21’000.000 $0 $22’800.000

EQUIPOS $0 $3’415.000 $0 3’415.000

SOFTWARE $0 $980.000 $0 $980.000

SERVICIOS TÉCNICOS $0 $400.000 $0 $400.000

GASTOS DE PAPEL Y ACCESORIOS

$0 $300.000 $0 $300.000

ELECTRÓNICOS $0 $1’000.000 $0 $1’000.000

IMPREVISTOS $0 $2’000.000 $0 $2’000.000

ADMINISTRACIÓN $0 $0 $0 $0

TOTAL $1’800.000 $29’095.000 $0 $30’895.000

10.2. PRESUPUESTOS DISCRIMINADOS

Tabla 02: Gastos Del Personal

NOMBRE O IDTITULO

SUPERIOR

FUNCIÓN DENTRO DEL PROYECTO

DEDICACIÓN (HORAS POR

SEMANA)FUENTE TOTAL

ECCI CONTRAPARTIDA OTRALuz Daleth López Jiménez

Ingeniera Electrónica

Implementación Ver cronograma $0 $0 $7’000.000 $7’000.000

Omar Fernando Ingeniero Implementación Ver Cronograma $0 $0 $7’000.000 $7’000.000

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Granados Vergara ElectrónicoNestor David Martínez Oliva

Ingeniero Electrónico

Implementación Ver cronograma $0 $0 $7’000.000 $7’000.000

Asesor

TOTAL $21’000.000

Tabla 03: Equipos.

DESCRIPCIÓN MARCA MODELO SERIEFUNCIÓN DEL

EQUIPO

FUENTETOTAL

ECCI CONTRAPARTIDA OTRA

Portátil Toshiba Satellite L515-S4962

Realización de documentos, programación, procesamiento de datos de visualización, comunicación.

$0 $0 $1’200.000 $1’200.000

Portátil Toshiba Satellite L505-SP6984R


$0 $0 $1’200.000 $1’200.000

Portátil Acer Aspire 1551-4531


$0 $0 $800.000 $800.000

Multímetro Tech TM-208Medición de potenciales.

$0 $0 $50.000 $50.000

Osciloscopio Fluke 128Visualización de señales.

Asignado por La institución

$0 $0 $

Generador de señal

WalltekGeneración de señales de prueba.


$0 $0 $

Fuente de voltaje AtmetGeneración de voltaje de alimentación

$0 $0 $20.000 $20.000

Pinza voltamperimétrica

Fluke 375Medición de corriente


$0 $0 $

Analizador de espectros

AguillerVisualización de intensidad de señal


$0 $0 $

Generador de Trendnet 102 VErificación de $0 $100.000 $100.000

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tonos conexiones.Tester de cables de red

TrendnetVerificación de onexiones RJ-45.

$0 45.000 $45.000

TOTAL $3’415.000

Tabla 04: Software

DESCRIPCIÓNCASA

MATRÍZVERSIÓN

TIPO DE RELACIÓN

USOFUENTE

TOTALECCI CONTRAPARTIDA OTRAS

Microsoft Office 2010 Pack

Microsoft 2010 En uso.Realización de documentación


$0 $0

Microsoft Office Project 2010

Microsoft 2010 En uso

Realización de cronograma y seguimiento Del proyecto


$0 $0

Matlab MathWorks R2010aProcesamiento de cálculos


$0 $0

ScilabProcesamiento de cálculos

$0 $0 $0

Microsoft Encarta 2009

Microsoft 2009 En uso $80.000 $80.000

ProteusLabcenter electronics

7.2.2Simulación de circuito

$700.000 $700.000

LabviewNational instruments

Simulación Del sistema

$200.000 $200.000

TINA StudentSimulación de circuitos

$0 $0 $0 $0

TOTAL $980.000

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11. BIBLIOGRAFÍA:

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