ABSTRACT: Se observara todo los materiales y los pasos que se deben realizar para crear su propio invernadero casero, para luego este automatizarlo con el PLC S7-1200.

1) Introducción

El sistema de riego por goteo surge como alternativa a la escasez de agua a nivel mundial. Al tratarse del problema ambiental más serio de los últimos tiempos. El agua, que cubre el 71 por ciento de la superficie terrestre, le otorga a nuestro planeta ese distintivo tono azul perceptible desde el espacio. Sin embargo, a pesar de toda esa agua, la cantidad disponible para el uso humano es sorprendentemente poca. Si imagináramos toda el agua de la tierra en un balde de 1000 litros lleno hasta el borde, la fracción correspondiente al agua dulce [1]. A nivel global, el 70% del agua se utiliza en agricultura, 20% en industria, y 10% para abastecer a la población [2]. Es por esta preocupación que surgió la idea de recurrir a alguna alternativa que permita el uso eficiente del agua para el riego agrícola. Como alternativa eficaz se recurrió al sistema de riego por goteo, ya utilizado en el medio oriente, el cual consiste en mantener

en constante humedad el espacio agrícola a tratar. Ello permite que en el lugar, las plantas permanezcan constantemente obteniendo los nutrientes

1) Objetivos Construcción de la maqueta para

implementación de Invernadero.

Implementar sensores humedad y temperatura.

1) Marco Teórico3.1) Invernadero

Un invernadero es un ambiente cerrado de materiales aislantes y transparentes. Capaz de crear un espacio con el microclima apropiado para el óptimo desarrollo de una plantación específica. Partiendo de un estudio técnico de ambientación climática, es necesario obtener en él, la temperatura, la humedad relativa y la ventilación apropiada para alcanzar alta productividad a bajo costo, en menos tiempo, sin daño ambiental, protegiendo al cultivo de lluvias, granizo, heladas, insectos o excesos de viento perjudiciales.

Invernadero capilla:

Los invernaderos de capilla simple tienen la techumbre formando uno o dos planos inclinados, según sea a un agua o a dos aguas. Este tipo de invernadero se utiliza

1

Automatización Industrial 1 Sistema de un invernadero Automatizado

Ingeniería Eléctrica

Universidad Politécnica Salesiana

Diana Morocho

dmorocho@est.ups.edu.ec

Cristina Duran

jduran@est.ups.edu.ec

bastante, ya que es de fácil construcción y de fácil conservación, aceptable para la colocación de todo tipo de plástico en la cubierta y una muy buena ventilación en las paredes.

Figura 1.- Invernadero capilla

PARAMETROS A CONCIDERAR PARA UN INVERNADERO

Los cultivos presentan diferentes fases para crecer y el condicionamiento esta dado por cuatro factores ambientales o climáticos:

1) Temperatura.2) humedad relativa3) riego

Las plantas necesitan de estos factores en límites máximos y mínimos para realizar sus funciones, crecer y sobrevivir.

Temperatura

Este parámetro es el que influye directamente en el crecimiento y desarrollo de las plantas, por lo que el invernadero tiene que tener una temperatura de 20 a 30°C preferentemente, aunque cada especie a cultivar tiene sus necesidades y limitaciones que es importante conocer para obtener un buen manejo de la temperatura.

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 relación con la máxima que sería capaz de contener a la misma temperatura.

Existe una relación inversa de la temperatura con la humedad por lo que a elevadas temperaturas, aumenta la capacidad de contener vapor de agua y por tanto disminuye la HR. Con temperaturas bajas, el contenido en HR aumenta.

SISTEMA DE RIEGO

Para el suministro de agua de la instalación es necesaria una bomba sumergible puesto que existe una acequia en la parcela.

Se ha decidido instalar un riego por goteo debido a las grandes ventajas que presenta frente al resto de sistemas de riego. A diferencia del riego tradicional y de la aspersión, aquí el agua se conduce desde el depósito o la fuente de abastecimiento a través de tuberías y en su destino se libera gota a gota justo en el lugar donde se ubica la planta. El agua se infiltra en el suelo produciendo una zona húmeda restringida a un espacio concreto.

2) Materiales utilizados

Cuadro 1

Material/Herramienta

Cantidad

Costo unidad Costo total

Plancha MdF 6m2 2.50 15

Goma 1 3.503.50

Plástico 4m 2.008.00

Sensor de temperatura hmz-433-A1 1 1.15

1.15

2

Sensor de humedad HMZ-433-A1 1 4.20

4.20

Resistencia 20 0.040.80

Amplificado operacional 2 0.90

2.70

Condensador 4 0.401.60

Cable multípar 1m 0.500.50

Tabla 1.

3) Desarrollo.3.1-Diagrama de Procesos

3.2- PLC (Controlador lógico programable)

.

Un PLC se trata de un dispositivo de control electrónico que es capaz de automatizar procesos, gracias al uso de un microprocesador interno que es capaz de comandar una gran cantidad de órdenes y módulos I/o (entradas /salidas)

Este dispositivo utiliza un software interno, que es programado por el usuario y que da la pauta para el óptimo desarrollo de los procesos.

Algunas de las acciones que un PLC puede realizar son:

• Contar: tanto de forma ascendente como descendente.

• Comparar datos.

• Mover datos de un sector de memoria a otro.

• Temporizar la conexión o desconexión de un objeto.

• Interpretar señales de sensores o captores en las entradas.

• Otros

3.3 Armado de la Maqueta

Lo primero que se hizo es armar la caja donde se ubicara las plantas de tierra seca que se quiera poner en nuestro invernadero.

Luego se procede hacer la tubería respectiva, una vez hecha las medidas necesarias se procede con la tubería en la cual se utilizó las zondas del suero en la que se hizo agujeros para que esta pueda abrirse al momento que queramos manipular las plantas de nuestro invernadero.Por último se coloca el platico que cubrirá nuestro invernadero, colocado este plástico se podría decir que se culmina con el proceso de la elaboración de la maqueta.

3.4- Sensores

Una vez lista la maqueta empezamos con el proceso de armar los circuitos de los sensores, primero se realizó la implementación del sensor de humedad

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Figura 2.-Sensor de Humedad

Se procedió a realizar el circuito para obtener el sensor de temperatura utilizando el sensor LM35 y los circuitos integrados con operacionales.

Figura 3.- Sensor de Temperatura

El sensor de humedad y el sensor temperatura nos darán salidas analógicas, ya que estas variaran según la humedad o la temperatura que tengamos en ese momento, estas dos irán a nuestras dos entradas analógicas que posee el PLC S7-1200, y mediante bloques de comparación utilizando el software tía portal se realizó la lógica deseada. Una parte de la programación se la puede observar en la Figuras, ahí tenemos

las normas y la comparación para los sensores de humedad y de temperatura.

Figura 4.- Variables del PLC

Figura 5.- Variables del HMI

Figura 6.- Contador de humedad y temperatura

Figura 7.- Contador de un riego Automático

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Figura 8.- Condiciones de salidas de los sensores.

Figura 9.-Mediciones de los sensores en HMI

4.- Conclusiones

El PLC utilizado presento un funcionamiento muy adecuado con el programa cargado, solo generando pequeños problemas que fueron resueltos a la brevedad, pero fuera de esto todo fue como estaba planeado y no presento otros inconvenientes. Una vez logrado todo esto y teniendo en funcionamiento toda la circuitería se realizaron las pruebas de rigor, se procedió a colocar agua en la fuente y se comprobó que todo funcionaba como se esperaba, dándose como logrado el proyecto y listo para ser presentado en donde se requiera, ya que como aplicación al ser llevado a escalas de mayores dimensiones (reales) los principios son los mismos y por ende los resultados también.

Referencias. [1] Conceptos adquiridos en clase de Automatización Industrial, UPS, Ing. Freddy Ayala

[2]

https://w3.siemens.com/mcms/sce/de/fortbildungen/ausbildungsunterlagen/tiaportal_module/tabardseiten/Documents/SCE_ES_010-030_R1209_S7-1200_Zeiten_Z%C3%A4hler.pdf

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Anexos:

Maqueta invernadero parte interior

Maqueta invernadero parte exterior

Planos invernadero

5

Maqueta vista interna

Maqueta vista externa

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